DE1451351A1

DE1451351A1 - Zerstaeubungsdrallduese mit nur einem Drallkanal

Info

Publication number: DE1451351A1
Application number: DE19641451351
Authority: DE
Inventors: Klein Dipl-Ing Eugen
Original assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Current assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Priority date: 1964-02-13
Filing date: 1964-02-13
Publication date: 1969-01-30
Also published as: DE1451351C3; DE1451351B2

Description

ZerstäubMgsdralldüse mit nur einem Drallkanal Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungsdralldüse mit einem einzigen Drallkanal, bei der die Rotationssymmetrie des Zerstäubungsstrahls dadurch erreicht wird, daß die gegenüber der Austrittsbohrung befindliche Abschlußwand der Drallkammer einen Winkel von 83o bis 870 mit der Drallkammerachse bildet, gemessen Ebene, die diese Achse enthält und unter 43o bis 470 zur Drallkanalachse steht und zwar"so, daß der in die Drallkammer eintretende Strahl nach einem Umlaüf von rd. 9o0 die größte Drallkammerhöhe erreicht.
Zerstäubungsdralldüsen konventioneller Art verfügen meist über zwei oder mehrere Drallkanäle, doch sind auch Düsen bekannt, die mit einem einzigen Drallkanai versehen sind. t3ei diesen Düsen besteht hinsichtlich der azimutalen Durchsatzverteilung im Zerstäubungestrahl eine große Ungleichmäßigkeit. Aus diesem Grunde sind solche Düsen für Feuerungszwecke ungeeignet: Konv:ntionelle Düsen mit einem einzigen Drallkanal lassen sich wohl mit hohen und weiten Drallkammern versehen, in denen eine Vergleichmäßigung der Strömung erfolgen kann, so daß die Zerstäubungsstrahlen dann notationssymmetrie auraeisen. Der Nachteil dieser Düsen besteht darin, daß in einer Drallkammer von grossen Abmessungen der Energie- und Drallverlust groß ist, Dias zur 'olbe hat, daß die !erstäubungsfeinheit abnimmt. `:Jährend dieser Nachteil bei Düsen für mittlere und große Durchsätze unter Umständen noch als tragbar angesehen werden kann, ist das bei Diisen von kleinstem Durchsatz nicht mehr der 1#'all. Denn Energie- und Impulsverluste erhöhen den Durchsatz, setzen also die unterste Grenze für den Durchsatz einer Düse von gegebener Austrittsbohrung und-gegebenem Druck herauf. Diese Tatsache ist von maßgebender Bedeutung für den Entwurf von Düsen kleinsten Durchsatzes. Solche Düsen, die z.B. für Feuerungszwecke verwendet werden sollen und etwa ein Kilo Leichtöl pro Stunde zerstäuben, weisen, wenn sie in konventioneller Art mit zwei oder drei Drallschlitzen und mit einer relativ großen Drallkammer versehen sind, sehr kleine Abmessungen der Drallschlitze (etwa 0,12 mm) und der Austrittsbohrung (0,13 mm) auf. Selbst bei einer sehr guten Eilterung des Brennstoffes ist dann die Verstopfungsanfälligkeit sehr groß, weil feine Schwebeteilchen, die das Filter passieren, sich in den behlitzen oder in der Austrittsbohrung anlagern und wegen der dort herrschenden laminaren Strömung auch nicht mehr weggespült werden können. Diesem Umstand ist hauptsächlich zu verdanken, daß Düsen von so, kleinem Jurchsatz sich b_Lsher im Ölbrennerbetrieb nicht eingeführt haben. Ein anderer Nachteil der Dralldüsen in konventioneller Ausführung für kleinsten Durchsatz liegt darin, daß der Vinkel des Zerstäubungsstraills zu klein und deshalb die Tropfendispersion ungenügend ist. Die bezüglich der Verstopfungsanfälligkeit'kritischen Querschnitte einer Dra11d-ase sind diejenigen der Drallkanäle und der Austrittsbohrung. Um eine sehr viel geringere Verstopfungsanfälligkeit, etwa die der 2 kg/ h -Düse zu erreichen, müßten die engsten Strömungswege der 1 kg/h-Düse ungefähr dieselben jibmessungen wie bei der 2 kg/h-Düse erhalten. Zu diesem Zweck müßte die Dralldüse mit einem einzigen -ürallkanal und mit einer Drallk2mmer von kleinsten Abmessungen versehen sein. 1-ZOnventionell gestaltete Düsen würden solchen Falle eine völlig unsymmetrische und daher unbrauchbare Zeretäubung liefern.
Gemäß der Zrfindung wird bei Beibehaltung des hier dargelegten Dimensionierungaprinzips eine weitgehende Rotationssymmetrie des Zerstäubungsstrahles dadurch erreicht, daß dem in die Drallkammereintretenden Strahl die Möglichkeit einer allmählichen Ausweitung auch in einem der Austrittsrichtung entgegengesetzten Sinne geboten wird. Diese Wirkung kann man erreichen durch Bohrägstellung der gegenüber der Austrittsbohrung befindlichen Abschlußwand der Drallkammer in der in Abb. 1 dargestellten Weine. Der in die Kammer ein-tretende Strahl erreicht seine größte Höhe etwa nach einem 9Oo-Umlauf.
Die Abb. 1 a stellt die erfindungsgemäße Düsenanordnung schematisch dar, und in der Abb. 1 b sind nur die Umrisse der benetzten Flächen der Dralldüse gezeichnet;.darin bedeutet 1 die Drallkammer, 2 die Absohlüßwand der Drallkammer, 3 die Austrittswand, 4 .den Drallkanal und 5 die Austrittsbohrung.
Die Abb. 2 a stellt ein Ausführungsbeispiel für eine Düsenanordnung gemäß der Erfindung dar. Der Düsenkörper 1 trägt das.Eineatzstüok 2, welches die Drallkammer 3 mit der abgerundeten Austrittsbohrung 4 ent-hält. Die Drallkammer mit der Austrittsbohrung ist in der Abb. 2 b nochmals in vergrößertem Maßstab übersichtlicher dargestellt. Teil 2 möge als Drallkammereinsatz bezeichnet werden. Ihm gegenüber befindet sich der aus den Teilen 5, 6 und 7 bestehende Drallkanaleinsatz. Teil 7 ist der mit Gewinde versehene Körper dieses Einsatzes. Teil 6 bildet mit dem unteren schräg abge,sohnittenen Ende seiner bolzenförmigen Verlängerung (siehe Abb: 2 d unten) die schräge Abschlußwand der Drallkammerwand. Er wird mittels einer Nut Pin seinem schraubenkopfähnliehen oberen Ende in die richtige Zage eingestellt und alsdann mit dem Körper 7 durch Löten, Punktsohweißen oder Drücken verbunden. Teil 5 (siehe Abb. 2 c) ist ein dünnes Plättchen, welches den Drallkanal enthält. Die Flüssigkeit durchströmt vor Erreichen.dieses Kanals die Nut 8 (siehe Abb. 2 e und 2 e) im Dralleinsatzkörper 7. Die Teile 5 und 6 sind koaxial zur Drallkammer im Teil 2, worin Teil 7 zentriert wird. Teil 5 wird mit dem Körper 7 durab Pressen, Falzen oder Schweißen-Verbunden. Erfindungsgemäß bildet die Abschlußwand der Drallkammer mit der Drallkammerachse einen Winkel von 83o bis 87o gemessen in der Halbebene, die durch die Drallkammeraohue geht, unter 430 bis 470 zur Drallkanalachse steht und vom eintretenden Strahl nach einem Umlauf von rd. 90o erreicht wird.

Dank dieser Anordnung weist der Zerstäubungsstrahl gute Symmetrieeigenschaften auf. Eine Dralldüse mit einem einzigen Drallkanal und mit einer Drallkammer gemäß dem Erfindungsvorschlag, deren Durchmesser nur das Drei- bis Vierfache der Austrittsbohrung beträgt,

erreicht eine gute Betriebssicherheit bei einem Kleinst-

durohsatz, der um 4o - 5o-% unterhalb der unteren

Grenze gleicher Detriebesicherheit stehr@, die durch den

heutigen Ötand der Technik gegeben ist® Hierbei wird

der Winkel des Zerstäubungsstrahles bei scharfkantiger

Austrittsbohrung um rd. 5c % vergrößert, also wesentlich

verbessert.

Claims

' P a t 8 n t a n s p r ü c h e 1 Zerstäubungqdral@düse mit nur einem jlrallkanal,,, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines möglichst rotationssymmetrischen Zerstäubungsstrahls dem in die Drallkammer eintretenden Strahl durch Schrägstellung der gegenüber der Austrittsbohrung befindlichen Abschlußwand der Drallkammer die Möglichkeit einer allmählichen Ausweitung auch in einem der Austrittsrichtung entgegengesetzten Sinne gegeben wird. (Abb. 1).
2) Zerstäubungsdralldüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber der Austrittsbohrung befindliche Abschlußwand der Drallkammer einen Winkel von 830 bis 87o mit der 1?@tallkammerachse bildet, gemessen in derjenigen Halbebene, die durch diese Achse begrenzt ist und unter 43o bis 47o geneigt zur Drallkanalaehse steht und zwar so, daß der in die Drallkammer eintretende Strahl nach einem Umlauf von rd. 90 o die größte Drallkammerhöhe erreicht.