DE1087311B

DE1087311B - Luftzufuehrungsvorrichtung zu Rotationszerstaeubern und Brennkammern fuer fluessige Brennstoffe

Info

Publication number: DE1087311B
Application number: DED18906A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Leibach
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-10-19
Filing date: 1954-10-19
Publication date: 1960-08-18

Description

Luftzuführungsvorrichtung zu Rotationszerstäubern und Brennkammern für flüssige Brennstoffe Die Erfindung betrifft .eine Luftzuführungsvorrichtung zu Rotationszerstäubern und Brennkammern für flüssige Brennstoffe, wobei der ringförmige Austrittsquerschnitt des Brennstoffzerstäubers beidseitig von ebenfalls ringförmigen Luftaustrittsschlitzen für die Zerstäuberluft umgeben ist.
Bei Ölbrennern ist es bekannt, einzelne beidseitig von ringförmigen Austrittsquerschnitten des Brennstoffzerstäubers angeordnete, ebenfalls ringförmige Luftaustrittsschlitze verstellbar anzuordnen. Bei anderen, ähnlich angeordneten Luftaustrittsschlitzen kann die Luftmenge für den inneren und äußeren Luftzutritt durch eine gemeinsame Drosselklappe geregelt werden. Bei wieder anderen Zerstäuberbrennern wird die Reglung der einzelnen Luftzutrittsquerschnitte durch die axiale Verschiebung einzelner ringförmiger Begrenzungsflächen durchgeführt.
Diese bekannten Einrichtungen weisen jedoch entweder den Nachteil auf, daß die Luftzufuhr nicht während des Betriebs geregelt oder daß nur eine Veränderung des Querschnitts eines der Luftaustrittsschlitze durchgeführt werden kann. Anderen bekannten Brennstoffzerstäubern fehlt wieder die axiale Verschiebbarkeit von einzelnen Begrenzungsflächen der ringförmigen Luftaustrittsschlitze und der mechanische Antrieb der Zerstäuberdüse an sich. Eine einfache und weitgehende, auf die erforderlichen Verhältnisse abgestimmte Regelbarkeit beider Luftaustrittsschlitze zusammen ist bei den bekannten Ausführungen nichtvorgesehen.
Die Erfindung bezweckt, .die geschilderten Nachteile zu beheben.. Sie besteht darin, daß der Rotationszerstäuber und die äußere Begrenzungsfläche der beiden ringförmigen Luftaustrittsschlitze axial und in zwangläufiger Abhängigkeit voneinander so verschiebbar sind, daß das Verhältnis der Durchlaßquerxhnitte der ringförmigen Luftaustrittsschlitze stets gleich oder annähernd gleich bleibt.
Gegenüber den bekannten, oben näher beschriebenen Brennkammern ergeben sich bei der neuartigen Brennkammer folgende Vorteile: Die Menge der Zerstäubungsluft läßt sich durch die Veränderung -der Austrittsschlitze entsprechend der jeweils benötigten Brennstoffmenge genau einstellen. Der Fortschritt gegenüber den bekannten Brennkammern besteht außerdem darin, däß die Ouerschnitte der inneren und äußeren Luftaustrittsschlitze durch ein Betätigungsorgan gemeinsam und in Abhängigkeit voneinander auf einfache Weise geregelt werden können. Beim Verschieben des Rotationszerstäubers und der äußeren Begrenzungsfläche in der einen Richtung wird eine Verkleinerung und in der anderen Richtung eine Vergrößerung der Luftaustrittsquerschnitte, und zwar in einem ganz bestimmten Verhältnis der Querschnitte zueinander erzielt. Die Verstellung erfolgt hierbei zweckmäßig über Gewinde, deren Steigungen so aufeinander abgestimmt sind, daß das Verhältnis der Durchlaßquerschnitte der Luftaustrittsschlitze stets gleich oder annähernd gleich bleibt. Der Luft wird in den Durchtrittsquerschnitten eine so große Geschwindigkeit erteilt, daaß ein Festsetzen der Flamme an dem rotierenden Brennstoffzerstäuber oder in seiner unmittelbaren Umgebung und ein Zurückschlagen der Flamme nicht eintreten kann.
Weiterhin erfolgt die Zuführung eines Teils der Zerstäubungs-, Verbrennungs- und Mischluft von einem von der Brennkammer umschlossenen Innenluftraum aus nach der Brennkammer, der über hohle Profilstege mit einem äußeren Luftführungsraum in Verbindung steht, der gleichfalls als Ringraum ausgebildet ist. Durch die Zuführung der Luft in der geschilderten Weise wird eine gleichmäßige Verteilung der Anteile der Luft an der Zerstäubung, Verbrennung und Mischung gewährleistet. Die durch den Innenluftraum zugeführte Luft wird auf ihrem Weg längs der äußeren Brennkammerwand und durch die hohlen Profilstege stark vorgewärmt, was sich bei der Einführung der Luft in die Brennkammer vorteilhaft auswirkt.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch den Zerstäuberbrenner und die Brennkammer in schematischer Darstellung.
Über einen Eintrittsstutzen 1 tritt die gesamte für die Zerstäubung, Verbrennung und Zumischung benötigte Luft in die Brennkammer 6 ein. Ein Teil der Luft wird bereits im Eintrittsstutzen 1 abgetrennt und durch eine sich in axialer Richtung konisch erweiternde Hülse 2 zum äußeren ringförmigen Austrittsschlitz 3 geführt. Der andere Teil der Luft strömt durch den Außenraum 4 und gelangt teilweise durch die Öffnungen 5 als Mischluft in die Brennkammer 6, teilweise über hohle Profilstege 7 in den Innenluftraum 8 und von dort durch Öffnungen oder Schlitze zum inneren ringförmigen Austrittsschlitz 9, wobei ein Teil der Luft bereits vorher von dem Innenluftraum 8 in die Brennkammer 6 übergeströmt ist. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß ein Teil der Luft bereits in stark vorgewärmtem Zustand der Zerstäubung, Verbrennung und Mischung zugeführt wird.
Die Zuführung des Brennstoffs erfolgt über eine axial verschiebbare hohle Zerstäuberwelle 10, die in Rotation versetzt wird. Am rechten Ende der rotierenden Zerstäuberwelle 10 ist ein als Hohlkegel ausgebildeter Rotationszerstäuber 11 vorgesehen. Im Inneren dieses Rotationszerstäubers sind quer zur hohlen Zerstäuberwelle 10 Austrittsöffnungen 12 angebracht, durch die der Brennstoff austritt. Zwischen den Austrittsöffnungen 12 und dem Innenluftraum 8 ist eine Prallplatte 13 vorgesehen, welche die aus dem Innenluftraum 8 austretende Luft in .die Strömungsrichtung des Brennstoffs umlenkt. Die ringförmigen Luftaustrittsschlitze 3 und 9 sind derart verstellbar, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Luft unabhängig vom Durchsatz stets groß genug ist, um ein Zurückschlagen der Flamme, die auf Flammenhaltern 14 sitzt, zu verhindern. Die Flammenhalter 14 werden durch Wulste gebildet, wie sie in der Zeichnung beispielsweise dargestellt sind.
Die axiale Verstellung der Begrenzungsflächen der Austrittsschlitze 3 und 9 wird auf folgende Weise vorgenommen. Die Zerstäuberwelle 10 ist in einem axial beweglichen Gehäuse 15 gelagert. Dieses Gehäuse ist mit einem Gewindeansatz 16 versehen, der in ein mit dem Rohr 17 fest verbundenes Gewindestück 18 geschraubt ist. Dieses Gewindestück ist an seinem anderen Ende mit- einem Außengewinde versehen, das in ein fest am Eintrittsstutzen 1 befestigtes Gehäuse 19 eingeschraubt ist. Für die beiden Teile 16 und 18 sind gleichlaufende Bewegungsgewinde vorgesehen. Durch Drehen des Gewindestücks 18 werden sowohl das Rohr 17 als auch die Zerstäuberwelle 10 in axialer Richtung bewegt. Da das Verhältnis der Flächen der Austrittsschlitze 3 und 9 auch bei Verstellung der Begrenzungsflächen gleich bleiben muß, ist eine axiale Relativbewegung zwischen dem Rotationszerstäuber 11 und der Hülse 2 notwendig. Diese gewünschte Relativbewegung wird durch einen Steigungsunterschied der beiden Gewinde der Gewindestücke 16 und 18 erzielt.
Die in der Brennkammer 6 gebildeten Verbrennungsgase strömen durch den Austritt 20 ab und dienen beispielsweise zur Beaufschlagung einer Gasturbine. Durch die Erfindung ergeben sich zusammenfassend gegenüber den bisher bekannten Brennkammern folgende Vorteile: 1. Durch die Verstellung der beiden Luftquerschnitte ist es möglich, der jeweiligen Brennstoffmer`e eine bestimmte Menge an Zerstäubungsluft zuzuführen.
2. Die Luftgeschwindigkeit in diesen Querschnitten ist so groß, daß ein Festsetzen der Flamme am Rotationszerstäuber oder in seiner unmittelbaren Umgebung nicht eintreten kann.
3. Die Zuführung eines Teils der Zerstäubungs-, Verbrennungs- und Mischluft erfolgt von dem Innenraum her, so daß eine gleichmäßige Zuführung dieser Zerstäubungs-, Verbrennungs- und Mischluft gewährleistet ist.
4. Die Verbindung zwischen äußerem Ringraum und Innenraum erfolgt durch hohle Profilstege. Durch die Umführung eines Teils der Luft in den Innenraum wird diese in stark vorgewärmtem Zustand der Zerstäubung, Verbrennung und Mischung zugeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftzuführungsvorrichtung zu Rotationszerstäubern und Brennkammern für flüssige Brennstoffe, wobei der ringförmige Austrittsquerschnitt des Rotationszerstäubers beidseitig von ringförmigen Luftaustrittsschlitzen für die Zerstäuberluft umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationszerstäuber (11) und die äußere Begrenzungsfläche der beiden ringförmigenLuftaustrittsschlitze (3, 9) axial und in zwangläufiger Abhängigkeit voneinander so verschiebbar sind, daß das Verhältnis der Durchlaßquerschnitte der ringförmigen Luftaustrittsschlitze (3, 9) stets gleich oder annähernd gleich bleibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung des Rotationszerstäubers und der äußeren Begrenzungsfläche der Luftaustrittsschlitze (3, 9) durch Gewinde verschiedener Steigung erfolgt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, -dadurch gekennzeichnet, daß die Luft dem inneren ringförmigen Austrittsschlitz (9) von einem äußeren Ringraum (4) über hohle Profilstege (7) und einen von der Brennkammer (6) umschlossenen Innenraum (8) zugeleitet wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Brennkammer (6) an den Begrenzungsflächen der Luftaustrittsschlitze Flammenhalter (14) angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 660292, 672311, 916 344, 918 954, 359 448, 435 658, 485 008, 906 968; 'französische Patentschrift Nr. 881202; USA.-Patentschrift Nr. 2 457 067.