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Sprühvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere
zum
Zerstäuben von flüssigen Brennstoffen in Heizanlagen
Die Erfindung
besieht *ich auf eine Sprühvorrichtung für Flüseigkeiten,
die mindestens eine DUse aufweist, der die Flünsigkeit
unter Druck von einer Pumpe zugeführt wird.
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Derartige Sprühvorrichtungen werden beispielsweise zum
Zer-
stäuben von flüssigen Brennstoffen in Heizanlagen
oder Gaserzeugungsanlagen, zum Einsprühen von FlUseigkeiten
in heiße Gase zur Erniedrigung der Gastemperatur, zur Beeinflusaung@der
Zusammensetzung der Gase, zur Dampfgewinnung usw. verwendet.
Auf allen derartigen Anwendungsgebieten können nach einer Be-
triebsunterbrechung
bei Wiederinbetriebnahme der Anlage erheb-
liche Störungen auftreten,
die weistens dadurob hervorgerufen werden, dao sich während der
Stillatandaperiode in der DUae Ab-
lagerungen bilden, die zu einer
Verstopfung der DUsenöffnung führen. Hei Heizanlagen beiapieliweise
wird die DUse nach Ein-
stellen der Einsprübung durch die
beißen Brennkaaoerwände auf-
grund der nun fehlenden Kühlung erbeblgclr
erhitzt, was zu einer
Verkokung der in der DU** befindlichen
ReatflUasigkeit führt.
Bei anderen Anlagen, bei denen keine Brennstoffe,
sondern andere
Flüssigkeiten versprüht werden, bilden sich aufgrund
der Naobbeizung Kalkablagerungen, Salzkristalle oder dergleichen, die
eben-
falls ein Verstopfen der Düsenüffnung verursachen können.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine SprUbvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Ver-
stopfung
der Düne bei Betriebaunterbrecbungen nicht eintreten
känn. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurolr gelöst, daß
bei einer Betriebsunterbrechung
die FlUsstSkeit aus der DUae abgesaugt wird Zu diesem Zweck iut
eine Fl$ssigkeitsatrahlpumpe
vorgesehen, deren Saugraum
einersette mit der Dose und andererselte mit einer Rücklaufleitung
durch ein Ventil verbunden ist,
das in dem Saugraum in einer Stellung
den s.8- durch das Regel= ventil eingestellten Betriebsdruck aufrechterhält
und in einer
anderen Stellung einen Unterdruck hervorruft,
der die Flüssig-
keitsleitung und damit die Düse leersaugt.
In dieser letztge-
nannten Stellung den Ventils ist die Sprühvorrichtung
außer
Betrieb gesetst, obwohl die Flüssigkeitsförderpumpe weiterläuft,
Dies ist s.H. vorteilhaft bei Anlagen mit mehreren Düsen,
die
je nach Bedarf $u- oder abgeschaltet werden sollen. Dabei
ist naturgemäß jeder Düse eine Strahlpuspe und ein Ventil zugeordnet.
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Wenn die Pumpe in Uberschuß fördert und der Druck
von eines
Druckregelventil eingestellt wird, durch das die überschüssige
Flüssigkeit abfließen kann, kann das Ventil gleichseitig das
Druckregelventil
bilden, indem es einmal eine Drosselstellung einnehmen kann, in
der im Saugraus der Strablpuppe und damit such vor der
Düse der gewünschte Betriebsdruck herrscht, und
zum anderen eine
Otfenstelluns in der im Saugraus der Unter-
druck erzeugt wird,
der zum Leersaugen der Düse benötigt vitd. In manchen fällen ist es
notwendig, die DVse zu kühlen. Ist eine
Kühlung nur während
den Betriebes erforderlich, ao erhält die
Düne-einen von der
Flüssigkeit durohfloseenea Mantel. dessen
Innenraum zwischen des Saugraum
der FlUssigkeitsatrahlpumpe und
den Druckragelventil
angeordnet ist. Bei einer Betriebsunter-
brechung durch Öffnen des
Ventils wird die Düse leergesaugt und gleichzeitig die Flüssigkeitsströmung
durch den Mantel unterbrochen,.
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Oftmals soll eine Kühlung der DUee auch nach Einstelleu
den
Sprühbetriebes erfolgen, um zu vermeiden, maß sich die Düse
auf-
heizt, was zwar wegen den Absaugens dar Flüssigkeit
aus der DU.-se kein Verstopfen der DU** zur Folge hat, jedoch beim
Viederanfahren nach kurzer Ruhepause oder bei Anlagen mit mehreren
Düsen,.
von denen einige weiterarbeiten. zu Schwierigkeiten führen
kann In diesem Fall erhält die Düse einen von der Flüssig# keit
durchströmten Mantel, dessen Innenraum zwischen der Flüssigkeitsfärderpumpe
und dem Saugraum der Strahlpumpe angeordnet
ist- Während
des Betriebes, d-h> solange das Ventil geschlossen ist, strömt
die Flüssigkeit von der Pumpe durch den Kühlmantel zum Saugraum der Strahlpumpe
und von dort zur Düse, Wird das
Ventil geöffnet, 3o
wird die Düse in der vorher beschriebenen
Weise leergesaugt; die
Flüssigkeitsströmung durch den Y,Uhlmantel hält jedoch so Zarge an. solange
die FlUesigkeitsförderpum pe eingeschaltet ist,
Zwecks Kombination
der beiden vorstehend beschriebenen Wirkun-
gen kann die Düse
einen doppelten Kühlmantel mit zwei konzentrischen, die Flüseigkeiteleitung
zur Düse umgebenden Ringräumen erbalten, wobei der eine Ringraum
zwischen der Förderpumpe und dem Saugraum der Strablpumpe
und der andere Ringraum zwi-
schen dem Saugraum der Strahlpumpe
und dem Druckregelventil an
geordnet ist- Während des Betriebes
werden beide Ringräume,.
bei Detriebsunterbreehung durch Öffnen des
Ventils wird nur
ein Ringraum von der Flüssigkeit durchströmt.
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Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen zur Kühlung der Düse können
naturgemäß auch, falls erforderlich, zum Warmhalten der Düse angewandt werden.
was z.B- in Heizanlagen bei Verwendung
von schwersiedenden
Ölen von Bedeutung ist,
Die Flüssigkeitastrahlpumpo kann entsprechend
den üblichgil Wasserstrahlpumpen oder auch als Venturi-DUse ausgebildet
sein.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung, angewandt
bei Ülzer#-si:äubungebreniern, werden im folgenden anhand der Zeichnungen
nihor
erläutECt- Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig,.
1 eine Zertliubungseinrichtung, deren Düse bei einer Unterberchung
des Brennbetriebes Leer gesaugt wird,
F i&. 2 eine Zerstäuhungseinrichtung,
deren Düse einen Kühlman-
tel aufweist und-.bei
Unterbrechung des Iücennbetriebes leer gesaugt wird, Fig.
3 eine Zeratdubungseinrichtung ähnlich Fig. 2, wobei die
Düse
nur während den Brennbetriebes gekühlt wird,
Fig. 4 eine Zerstgubungeeinrichtung
ähnlich Fig. 2 'mit zwei
wahlweise in Betrieb setzbaren Düsen, und
Fig.
5 eine Abwandlung.der in Fig. 1 gezeigten Zerstäubungeeinrichtung.
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In allen Figuren sind für gleiche oder gleichartige Teile
die
gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 saugt eine Förderpumpe
1 Brenn-
stoff durch eine Saugleitung 2 aus einer Vorratsbehälter
3 an.
Die Förderleitung 4 der Pumpe 1 mündet in ein Gehäuse j'
in
dem eine Strahlpumpe 6 angeordnet ist. Von Saugfaun
7 dieser
Strahlpumpe 6 zweigt eine Brennstoffleitung 8 zur Zerstäuber.-düse
9 ab. Hinter der Strahlpumpe 6 ist der Raum 7 durch ein
Druckregelventil
10 und eine Leitung 11 mit den Vorratsbehgl_ ter
3 verbunden. Außerdem führt eine :weite Leitung.12 mit
einem
Ventil 13 von den Raum 7 zum Behälter 3. Das Rücketrömventil
13 weist nur eine Offen- und eine Schließstellung auf und wird
z.B. durch einen Elektromagneten 14 betätigt. Während den Brennbetriebes
ist das Ventil 13 geschlossen und
der von der Förderpumpe 1 geförderte
Brennstoff gelangt in den
Raum 7 und von dort durch die Leitung 8 zur
Zerstguberdüse 9.
Der Zerstäubungsdruck wird durch das Druckregeiventil
10 einge-
stellt. Die Pumpe 1 fördert im Überschub
und der Uberschüseige Brennstoff wird durch die Leitung 11 in den Behälter
3 zurück-
geführt. Soll der Brennbetrieb unterbrochen werden, so-wird
das
Ventil 13 geöffnet. Dadurch entsteht eine kräftige Strömung
von
der Förderleitung 4 durch die Strahlpumpe 6 zur Rüokflußleitung
12. Diese Strömung hat zur Folge, daß sich In Saugraum 7
der.Strahlpurpe
6 ein Unterdruck ausbildet, der den in der
Leitung 8 und
in der Zeratäubordüse 9 befindlichen Brennstoff
absaugt. Dadurch ist
die Gefahr eines Verkokens der Zerstäuberdüse 9 vermieden.
-Bei der AuefUhrung gemäß Fig. 2 ist die Zermtäuberdüse
9 mit
einem Kühlmantel 13 vorsehen, dessen Innenraum
16 einerseits
mit der Pumpenfürderleitung 4 und andererseits mit
der Strahl-. pumpe 6 in Verbindung steht. Durch den Innenraum 16 erstreckt
sich
die Brennstoffleitung 8 zur DUee 9. Der Innenraum ist an
seinem
düsenseitigen Ende von einer Quezwand 17 abgeschlossen,
durch die
sich die Brennstoffleitung 8 hindurch in einen Vor-
raum 18 erstreckt,
in den ein Sieb 19 angeordnet ist. Der von
der Pumpe 1 geförderte Brennstoff
durobflleßt den Innenraum 16
und strömt bei geschlossenem Ventil 13 in
der erforderlichen
Menge durch die Leitung 8 zur Düne 9, wobei die überschüssige
Drennstoffmenge durch das Druckrcgelventil 10 in den Behälter
3
zurückfließen kann. Um zu gewährleisten. daß der ganze
Innen-
raum 16 durchströmt wird, erfolgt die AbCUhrung des Brennstof-
fes
aus dem Innenraum 16 durch ein Rohr 20, das im Innenraum 16
nahe der Querwand
17 endet und sich zur Strahipumpe 6 bin er.-
strockt. Der Zerstäubungsdruck
wird durch das Druckregelventil 10
eingestellt. Zur Unterbrechung
des Brennbetriebes wird das Ven-
til 13 geöffnet, wodurch die Brennstoffleitung
8 und die DVse 9 in der vorher beschriebenen Weise leergesaugt
wird. Die Kühlung
der Düse 9 wird fortgesetzt, so lange die
Pumpe 1 fördert.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist die Düse mit
einem Kühlman-. tel 21 versehen, dessen Innenraum 22 von der
Brennstoffleitung 8
durchsetzt ist. Die Strahlpumpe 6 ist hierbei
beispielabalber als Venturi-DÜse ausgebildet, von deren engster Stelle
7 die
Brennstoffleitung 8 ausgebt. Der Kühlmantel 21 trägt an seinem
eßnen
Ende die Zerstäubunasdüse 9 und die Leitung 8 endet im
Tnnenraum
22 kurz vor der DVse 9, Der von ddr Pumpe 1 geförderte
Brennstoff
gelangt in die Kammer !o und von dort bei gesahloasenem Ventil 13
durch die Leitung 8 zur Düse 9. Der üburschüasige
Breinstpff
durchströmt den Innenraum 22 ües Mantels 21 und fließt:.
durch das DruckeogelvantiY 10 und die Leitung 11 in den Behältoz
3 zurück. Bei Unterbrechung dos Brennbetriebes durch Öffnen
den Vuntile 13 entsteht eine starke Strömung durch die Vonturi
Düne 6: wodurch an de:en engster Stelle ? ein Unterdruck erzeugt
wird;
der die Leitung 8 und die Düso.9 leeraaugt. Gleichzeitig
wird
die Kühlung unterbrochen, da der Brennstoff nicht mehr den
Innenraum
22 de:a Kühlmantels 21 durchströmt.
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Die Ausführung gemäß Pig. 2 int vorzUglich
für Brenner mit meh-
reren Zerstäubungedüsun geeignet. Eine derartige
Anlage ist in
Fig, 4 schematiaeh dargestellt. Sie weist eine Brennkammer
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mit zwei Düsen 9 und 9' auf, die von der Pumpe 1 mit Brennstoff
versorgt
werden Die DVee 9 ist beispielsweise für 2/3, die Dü-
se 91
für 1/3 dir gesamten Heizleistung ausgelegt. flenn die
Anlage mit der
Trollen Leistung fLhren soll, sind die beiden
Ventile 13 und 13'
geschlosuen. Bei Teillastbetrieb ist je nach
den Erforderriistien
entweder das Ventil 13 oder das Ventil 13' geöffnet, sodaß die betreffende
Düse 9 oder 9' keinen Brennstoff
wehr erhält. Din Kühlung
der abgeschalteten Düse wird jedoch
nicht unterbrochen, was
wesentlich ist, da die Brennkammerwände durch die weiter arbeitende-Düne
weiter erwärmt wird und sich
bei aussetzender Kühlung die abgeschaltete
Düse sehr stark aufheizen würde. Bei Wiederinbetriebnahme dieser Düse
könnten sich
dann Ablagerungen bilden, die die Düsenöffnung verlegen.
Die
Lrfindung ist nicht auf die dargestellten AusfUhrungsbeiepiele beschränkt,
So könnte beiepielaweise die in den Fis. 2
und 3 dargestellte Düsenkühlung
kombiniert werden, indem die
Düse einen doppelten Kühlmantel
mit zwei konzentrischen. die
Drennatoffleiturg 8 urgebenden Ringräumen
erhält, wobei der eine
Ringzaum zwischen der Förderpumpe '!
und dem Saugraum der Strahlpumpe und der andere Dingraum zwischen
dem Saugraum der Strahlpumpe und dem Druckregelventil angeordnet ist.
Das Druckregel. ventil 10 und da* Ventil 11 können hei der Ausführung
gemäR
Fig. 1 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise miteinander
komnxniert werden. Ein derartiges kombiniertes Ventil 13' arbeitet
normalerweise
als federbelasteter. Druckregelventil und kann
z.H.- mit Hilfe eines
Elektromagneten 14 voll geßffnet werden,
wenn die Brennstoffzufuhr
zur Düse 9 unterbrochen und die DU--> so 9 leergesaugt werden soll Bei der
Ausführung gemäß Fig. 2
könnte ein solched kombiniertes Ventil
ebenfalls verwendet
werden