DE10127693A1

DE10127693A1 - Zweistoffdüse

Info

Publication number: DE10127693A1
Application number: DE2001127693
Authority: DE
Inventors: Walter Swoboda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-12-12

Abstract

In einer Zweistoffdüse, bestehend aus einem Düsenkörper (1) und einer Zumessdüse (3), ist stromab eine Drallkammer (4) angeordnet, welche im Bereich der Zumessdüse tangentiale Luftschlitze (5) aufweist. Um die Drallkammer (4) ist ein Mantelrohr (7) angeordnet, welches mit der Drallkammer (4) an der Mündung einen Ringspalt (9) bildet. An der Mündungskante (10) kann ein Verdrängungskörper (11) angeordnet sein.

Description

Stand der Technik

Zweistoffdüsen, welche mit dem Zerstäubungsmedium Luft und höherem Druck ar beiten, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Um aber insbesondere bei Öl brennern, oder auch bei Standheizungen für Kraftfahrzeugen aus Kostengründen ei nen entsprechenden Luftverdichter zu vermeiden, wurde versucht, mit der vom Ven tilator geförderten Luft auch die Zerstäubung des Brennstoffs zu bewerkstelligen. So veröffentlicht das Brookhaven National Laboratory eine Informationsschrift, in wel cher eine derartige Konstruktion beschrieben ist. In einem Rohr, welches stromab in einer Spitze ausläuft, sind radial mehrere Bohrungen angebracht, durch welche der Brennstoff mit geringem Druck austritt. Ein Mantelrohr umschließt dieses Ölführungs rohr in einem gewissen Abstand. Die in diesem Ringspalt strömende Luft breitet den Brennstoff an der Außenfläche des Rohres zu einem Film aus. Stromab muss dann dieser Film zur Spitze des Rohres gelangen und wird an dieser Stelle vom Luftstrom aufgerissen. Schließlich ist koaxial nochmals ein Mantelrohr für die Sekundärluft an geordnet, welche über eine Dralleinrichtung zugeführt wird. Die verdrallte Sekundär luft dient insbesondere dazu, das Gemisch zu einem Sprühkegel aufzufächern.

Infolge der Gestaltung des Ölzuführungsrohres mit einem spitzigen Ende, wird an dieser Stelle der Krafstofffilm wieder stärker, was zu relativ groben Tropfen führt. Hier wird die Möglichkeit nicht genutzt, zur Filmausbreitung im Innern eines Rohres die Luft in einen Drall zu versetzen und mittels der entstehenden Zentrifugalkraft einen besoders dünnen Film zu erzeugen.

In der DE 197 52 245 wird ebenfalls eine Zweistoffdüse für niedrigen Luftdruck be schrieben. Bei dieser Konstruktion wird in einer stromauf von der Düsenmündung liegenden trichterförmigen Kammer; zentral der Brennstoff zugeführt. Tangential lei ten mindestens zwei Bohrungen die Zerstäubungsluft in die Drallkammer. Die Zufüh rung der Zerstäubungsluft mittels Bohrungen ist ungünstig. Die zylindrische Kammer verengt sich stromab bis zur Austrittsöffnung. In der Praxis hat aus den dargelegten Gründen die erreichte Tropfengröße nicht befriedigt.

In der DE 42 13 518 ist eine außen mischende Düse beschrieben, bei welcher der Brennstoff an der Düsenmündung durch einen Ringspalt austritt. Bei der Anwendung dieses Prinzips ist allerdings erhöhter Druck der Zerstäubungsluft erforderlich, der im Bereich von 0,1-0,3 bar liegen sollte. Wenn wie angegeben der Kraftstoff durch einen Ringspalt austreten soll, da ein Verdrängungskörper vorgesehen ist, muss die Spaltbreite derart klein ausfallen, dass Verstopfungsgefahr besteht. Zudem muss die Präzision bei der Fertigung der Teils ganz enorm sein, da sonst eine ungleichmäßige Abströmung am Ringspalt erfolgen würde.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse zu konstruieren, welche bei geringer Luftpressung eine ausreichende Zerstäubung erzielt und die auch für kleine Durchsätze geeignet ist. Ferner soll eine gute Regelung des Fluiddurchsatzes mög lich sein.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs ge löst. Die Konstruktion macht es möglich, ohne zusätzlichen Einrichtungen zur Druck lufterzeugung ein Fluid, vorzugsweise Brennstoff, zu zerstäuben.

Zeichnung

In der Zeichnung sind 2 Ausführungsbeispiele dargestellt.

Beschreibung des Erfindungsbeispiels

Der Düsenkörper 1 mit dem Fluidanschluss 2 ist stromab mit der Zumessdüse 3 aus gestattet. Weiter stromab schließt sich die Drallkammer 4 mit den tangential ange ordneten Luftschlitzen 5 an. Im Mantelrohr 7 sind die Öffnungen 6 angebracht, über welche die Zerstäubungsluft in den Ringraum 8 strömt. Hier verteilt sie sich sowohl zu den tangentialen Luftschlitzen 5, als auch zum Ringspalt 9.

Durch die einströmende Luft über die tangentialen Schlitze 5 entsteht in der vorzugs weise zylindrischen Drallkammer 4 ein intensiver Wirbel, welcher das über die Zu messdüse 3 einströmende Fluid zerteilt. An der Innenfläche der Drallkammer 4 wird ein dünner Fluidfilm entstehen, welcher vom Luftstrom an der scharfen Mündungs kante 10 am Ende der Drallkammer 4 abgerissen wird. Infolge der hohen Luftge schwindigkeit bilden sich relativ feine Tröpfchen, welche sich allerdings infolge der Zentrifugalkraft im Luftwirbels außen an der Mündung der Drallkammer 4 teilweise niederschlagen würden, wo sie dann zu großen Tropfen kondensieren. Um diesen Vorgang zu vermeiden, strömt über den Ringspalt 9 ein geringer Luftstrom, welcher das aus der Drallkammer 4 austretende Gemisch stabilisiert.

Die Zuführung der Zerstäubungsluft mittels der Schlitze 5 ist vorteilhafter, als über Bohrungen. Auf diese Weise kann mit kleinerem Querschnitt und damit auch einer geringeren Luftmenge ein dünnerer Film erzeugt werden, was die Tropfenfeinheit positiv beeinflusst. Die Mündungskante 10 der Drallkammer 4 kann an der Außen seite und Innenseite entsprechend gestaltet werden, damit der aus dem Ringspalt 9 ausströmende Luft nicht zu sehr den Sprühwinkel einengt. Zu diesem Zweck kann auch das Mantelrohr 7 im Bereich des Ringspalts 9 an der Innenseite so geformt werden, dass dem Luftstrom eine mehr radiale Komponente aufgeprägt wird. Es ist auch möglich, diesem Luftstrom einen Drall zu verleihen, um das aus der Drallkam mer austretende Gemisch zu einem größeren Sprühwinkel aufzufächern.

Die Tropfengröße kann noch weiter reduziert werden, wenn es sich um Brennstoff handelt, welcher über einen Vorwärmer zugeführt wird, um die Viskosität des Fluids zu reduzieren. Die Düse sollte daher möglichst direkt mit dem Vorwärmer verbunden sein. Es ist vorteilhaft, den Zustrom des Fluids über die Zumessdüse 3 mit geringer Geschwindigkeit durchzuführen. Um so schneller zerfällt der Strahl infolge der Luft turbulenz. Bei größerem Fluiddurchsatz können in der Drallkammer auch mehrere Zumessdüsen angeordnet sein. Es ist nicht erforderlich, bei kleinerem Durchsatz und nur einer Zumessdüse diese zentral zu plazieren; sie kann im Prinzip auch exzen trisch in der Nähe der Wandung der Drallkammer sitzen. Aus fertigungstechnischen Gründen ist jedoch eine zentrale Düsenbohrung vorteilhaft. Die Zumessung des Fluids ist sowohl über eine Druckregulierung möglich, als auch mittels einer Dosierpum pe, oder auch über eine Taktung der zugeführten Flüssigkeit.

In Fig. 2 der Zeichnung ist die Mündung der Düse vergrößert dargestellt. Bestehend aus der Drallkammer 4, dem Mantelrohr 7, dem Ringraum 8 und dem Ringspalt 9.

Bei größerem Zerstäubungsdruck kann noch der Verdrängungskörper 11 mit der Mündungskante 10 der Drallkammer 4 einen Ringspalt 12 bilden, so dass an dieser Stelle dem Gemisch die gewünschte Richtung vorgegeben wird. Auf diese Weise lässt sich der jeweils gewünschte Sprühkegel realisieren. Bei dieser Ausführung kön nen eine oder mehrere Zumessdüsen auch stromauf an einem Schaft des Verdräng ungskörpers radial angeordnet werden. Es ist auch möglich, den Verdrängungskör per als Abschlussventil hydraulisch oder elektrisch zu betätigen.

Schon bei der geringen Pressung von 15 mbar wird mit diesem System eine recht gute Zerstäubung erzielt. Wird der Druck der Zerstäubungsluft auf 100 bis 200 mbar gesteigert, wird ein sehr feines Tropfenspektrum erzielt.

Claims

1. Zweistoffdüse bestehend aus einem Düsenkörper (1) und einer oder mehrerer Zu messdüsen (3) dadurch gekennzeichnet, dass sich stromab der Zumessdüse (3) ei ne vorzugsweise zylindrischen Drallkammer (4) anschließt, in welcher im Bereich der Zumessdüse (3) tangential ausgeführte Schlitze (5) angeordnet sind, und dass die Drallkammer (4) an der Mündung mit einer scharfen Kante (10) versehen ist, welche mit einem Mantelrohr (7) einen Ringspalt (9) bildet.

2. Zweistoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringraum (8) und Ringspalt (9) eine Dralleinrichtung angeordnet ist.

3. Zweistoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mündungs kante (10) der Drallkammer (4) ein Verdrängungskörper (11) angeordnet ist, welcher mit der Mündungskante (10) einen Ringspalt (12) bildet.