DE1964582A1 - Brenner-Speisevorrichtung - Google Patents

Description

Brenner-Speisevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Emulgierung von flüssigen Kohlenwasserstoffen für die Speisung von Brennern, insbesondere zur Herstellung einer Heizöl/ V/asser-Emulsion und Zuführung derselben zu angeschlossenen Brennern.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, welche der Verbesserung der Verbrennungsbedingungen von Kohlenwasserstoffen dienen sollen, um beispielsweise der Rauchbildung entgegenzuwirken, wobei eine bestimmte Wassermenge in Form einer Emulsion zugegeben wird. Die Kohlenwasserstoffe und das Wasser sowie die aus deren Mischung resultierende Emulsion machen in den meisten Fällen Leitungen großer Abmessungen erforderlich, welche mit getrennten Einrichtungen verbunden sind. Diese sind häufig mit einem großen Raumbedarf verbunden und nur schwer lös- sowie auswechselbar, wobei jede Einrichtung lediglich für einen bestimmten Durchsatz geeignet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben. Dies ist mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erreicht, welche erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine von zugeführtera Kohlenwasserstoff und zugsführter

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Flüssigkeit "beaufschlagte Vormischkammer, eine diese abstromseitig abschließende Scheibe mit Durchlaßkanälen, eine abstromseitig daran anschließende Hauptmischkammer, in welche die besagten Durchlaßkanäle konvergieren, eine Einspritzdüse mit Einspritzschlitz, mit welcher die Hauptmischkammer ausgestattet ist, und ein hinter dem besagten Schlitz darauf ausgerichtet angeordnetes, dünnes, flaches Plättchen, welches durch den aus dem erwähnten Einspritzschlitz austretenden Emulsionsstrahl vibriert, d. h. in Schwingungen versetzt wird und diese Emulsion zerkleinert, d. h. zerteilt, welche dann unmittelbar, also ohne Rückführung, den Brennern zugeführt wird. Bei dieser verbesserten Vorrichtung zur Emulgierung flüssiger Kohlenwasserstoffe, die insbesondere für die Speisung von Brennern bestimmt sind, wird die Emulsion kontinuierlich erzeugt und ohne Rückführung in das Vormischsystem verbrannt, welches im übrigen Teil des Emulgiersystems selbst ist, welches als kompakte Vorrichtung geringer Abmessungen ausgebildet ist.

Letzteres ist insbesondere der Fall, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Vormischkammer, die erwähnte daran anschließende Scheibe, die Hauptmischkammer, die Einspritzdüse derselben und das Vibrierplättchen in einem gemeinsamen Gehäusekörper ausgebildet bzw. untergebracht sind. Zusätzlich können auch die Kanäle für die Zuführung von flüssigem Kohlenwasserstoff bzw. Flüssigkeit vorteilhafterweise im Gehäusekörper ausgebildet sein.

Die Zuführungsleitungen für den Kohlenwasserstoff bzw. die Flüssigkeit können mit Vorteil in eine gemeinsame leitung münden, welche in die Vormischkammer führt. Stattdessen können die Zuführungsleitungen für den flüssigen Kohlenwasserstoff bzw. die Flüssigkeit jeweils über einen Kanal in die Vormischkammer münden, wobei diese Kanäle in eine gemeinsame Mündung konvergieren.

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In weiterer Vervollkommnung der Erfindung kann die Zuführleitung für Flüssigkeit mit einem Durchsatzregler versehen sein. Dies ermöglicht auf einfachste Weise einen Brennerbetrieb mit unterschiedlicher Leistung, d. h. einmal mit höchster Heizleistung, und zum anderen mit geringerer Heizleistung.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann jede Scheibe zwischen Vormischkammer und Hauptmischkammer und/oder jedes Vibrierplättchen und/oder das den Einspritzschlitz aufweisende Bauteil austauschbar angeordnet sein. Dies erlaubt es, dieselbe Vorrichtung unabhängig davon zu verwenden, welcher Brennstoffdurchsatz den angeschlossenen Brennern zugeführt wird.

In weiterer Vervollkommnung der Erfindung kann der gegenseitige Abstand von Einspritzschlitz und Vibrierplättchen veränderlich sein. Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Scheibe zwischen Vormischkammer und Hauptmischkammer mit zwei oder vier Kanälen versehen ist. Die in Strömungsrichtung konvergierenden Kanäle dieser Scheibe können jeweils mit der Scheibennormalen einen Winkel von etwa 4-5° einschließen.

Desgleichen ist es vorteilhaft, wenn die Längsmittelebenen des Vibrierplättchens und des Einspritzschlitzes parallel zueinander verlaufen, insbesondere wenn dabei die Längsmittelebenen des Vibrierplättchens und des Einspritzschlitzes in Querrichtung im Abstand voneinander sich erstrecken.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden, beispielsweisen Beschreibung einiger Ausführungsformen an Hand der beigefügten Zeichnungen hervor· Darin zeigen:

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Pig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ;

Fig. 2 die Ansicht des Schnittes entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Ansicht des Schnittes entlang der Linie III-III in Fig. M- durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4- die Ansicht des Schnittes entlang der Linie IV- f »IV durch die Vorrichtung nach Fig. 5;

Fig. 5 und 6 die Draufsicht auf das den Düsenschlitz aufweisende Bauteil bzw. das Vibrierplättchen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen nach den Fig. 1 bis 4 und 8 bis 10;

Fig. 7 einen Teil der Ansicht nach Fig. 2 in vergrösserter Wiedergabe;

Fig. 8 die Vorderansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 9 cLLö Ansicht des Schnittes entlang der Linie IX-IX in Fig. 8;

Fig. 10 die Ansicht des Schnittes entlang der Linie X-X in Fig. 8.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Kanal für die Zuführung von Kohlenwasserstoffen unter Druck, beispielsweise Heizöl, und ein Kanal 2 für die Zuführung von Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, vorgesehen. Diese Kanäle

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sind in einem Schraubteil 3 ausgebildet, das in ein Gehäuseteil 3a eingeschraubt ist. Die Teile 3 und 3a bilden einen kompakten Gehäusekörper quaderförmiger Gestalt und vorteilhafterweise quadratischen Querschnitts.

Die von einer nicht dargestellten Pumpe mit Flüssigkeit beschickten Kanäle 1 und 2 setzen sich in Kanälen 'la bzw. 2a fort, welche zu einer Vormischkammer 4 hin konvergieren und darin münden. Diese Kammer 4- ist von einer Scheibe 5 abgeschlossen, die vorteilhafterweise kreisförmig ist und konvergierende Durchlaßkanäle 6 aufweist. In diese strömt eine erste Vormischung ein, die dann in eine Hauptmischkammer gelangt. Am Ende der Kammer 7 ist eine Einspritzdüse 8 mit einem Einspritzschlitz 8a vorgesehen, der einen dünnen Gemischstrahl liefert, welcher auf eine Kante 9a eines flachen Plättchens 9 auftrifft. Dieses Plättchen 9 ist über Schrauben 10 an einem Support 11 befestigt. Wie besonders deutlich aus Pig. 6 hervorgeht, ist das Plättchen 9 von geringer Stärke, beispielsweise etwa 1/10 mm dick, und v/eist zwei konkave Kanten 90 auf, vorteilhafterweise derselben Krümmung. Die Längsmittelabenen des Schlitzes 8a und des Plättchens 9 "/erlaufen im wesentlichen parallel. Sie können in Querrichtung geringfügig gegeneinander versetzt sein, έο daß der vom Schlitz 8a ausgehende Strahl dadurch einen Anfangsinrpuls vermittelt} daß er das Plättchen 9 nicht symmetrisch beaufschlagt«, uooel die folgenden Schwingungen durch den ans dem EiHspritz.se-iIit« 8a austretendem Strahl aufrechterhalten werden« Ss keimen rr-hr^:cc Scheiben 5 2,n Eeilie auge ordnet soiiu

Eine au:? c-t>r de.? YöiKEischknuiraer 4 angewandten S^vbe der Scheibe ρ vor-r^-sehene feonisolio Vertiefa^vig 5a (Figs 7) or· möglieiit de." !Sr.-.titohsii "ΐύΏ. ^?7irb^l2i- ^elclie i&a,© gu'äc.· Υϊτγ:^:>« schung der -aus den iüaisl]L3n la ii.nc. 2e aiiiSiirbs^zriGacicii ΖΏ,ΐ^ί, ν¹ ·■- !reiten bo,iüv -tige-:-.i« Ι·:·,ΰ Ausspamrig 5a λδΐ rlsdOGh n^-O-l-i^ ^:.":'ibodingt Gr-füi-J,;-rIich.*

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BAD ORIGINAL.

Die Kanäle 6 der Scheibe 5 sind jeweils um etwa gegenüber der Achse a-a der Scheibe 5 geneigt, welche in der waagrechten Ebene A-A verläuft, die durch die Mitte der Kante 3a und des Schlitzes 8a verläuft, so daß sich das Gemisch in der Kammer 7 homogen verteilt und sich darin Wirbel bilden. Die Scheibe 5 kann mehr als zwei Kanäle 6 aufweisen, beispielsweise vier.

Die Kante 9a des Plättchens 9 liegt in einem gewissen Abstand von der Mündung der Düse δ, v/elcher vorzugsweise eink stellbar ist, und zwar über eine Rändelschraube 12. Ein Stift 15 ist im Support 11 befestigt und greift in eine Ringnut 16 des Gewindeschaftes der Schraube 12 ein. Der Support 11 ist auf zv/ei waagrechten, zueinander parallelen Pühruiigszapfen 11a axial versehieblich gelagert. Durch Verdrehen der Schraube 12 wird, der Support 11 auf den Führungszapfen 11a verschoben und •äer Abstand üer Kante 9a des Plättchens 9 von der Mündung der Dues ö verändert, und zwar derart<, daß das B^iwingungssystem sich In HäscneE.?- befindet.

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BAD ORIGINAL

dünne Plättchen 9 horizontal und auf einer Linie mit dem Kanal 14-a verläuft, welcher mit der Einspritzeinrichtung des angeschlossenen Brenners in Verbindung steht. Der Einspritzschlitz 8a ist in einer Scheibe 8b vorgesehen, die mittels Schrauben 8c auf der Düse 8 befestigt ist (Fig. 3 und 5)·

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 bis 10 sind Einheiten 31,32 und 33 vorgesehen, welche jeweils den Heizölkreis bzw. Wasserkreis bzw. Vormischkreis einschließen und in einen Gehäusekörper 300 quarderförmiger Gestalt und vorzugsweise quadratischen Querschnitts eingesetzt sind (Fig. 8). Um den Wasserdurchsatz einer Veränderung des Heizöldurchsatzes des angeschlossenen Brenners anzupassen, bei dem es sich beispielsweise um einen Brenner mit zwei unterschiedlichen Betriebsweisen handeln kann, ist die Zuführungsleitung 122 für Wasser mit einem Durchsatzregler, beispielsweise einem Ventil 17 versehen. Wenn das Ventil 17 bei freigegebenem Druckknopf 17a geöffnet ist, dann strömt das Masser durch die Leitungen 122a und 122b und vermischt sich in der mit einer nicht dargestellten Pumpe verbundenen Leitung 123 mit Heizöl, das aus der Leitung 121 kommt. Dieses Gemisch gelangt über die Leitung 120a und eine weitere , nicht dargestellte Leitung in den eigentlichen, vorstehend beschriebenen Emulgator. Auf diese Weise ist der entsprechende Wasserdurchsatz dem Betrieb mit größter Wärmeleistung angepaßt. Wenn das Ventil 17 geschlossen ist, strömt das Wasser ausschließlich durch die Leitung 122a, so daß eine Anpassung an den Brennerbetrieb mit geringerer Wärmeleistung gegeben ist. Die Emulsion kann so bei beiden Heizbetriebsweisen eine feste Zusammensetzung beibehalten.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Fig. 8 bis 10 sind Filter 130, 1J1 und 132 vorgesehen, die beispielsweise aus gesintertem Bronze bestehen.

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BAD ORIGINAL ■

Diese Filter sind jeweils in den Vorgemischkreis bzw. Heizölkreis bzw. Wasserkreis eingeschaltet und halten Verunreinigungen zurück, um Verstopfungen zu vermeiden, insbesondere des Einspritzschlitzes 8a.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann leicht an verschiedene Durchsätze angepaßt werden, indem lediglich die Scheibe 5 t die Einspritzdüse 8 oder Scheibe 8d und das Plättchen 9 ausgetauscht werden. Außerdem ist sie wegen der geringen Außenabmessungen (quarderförmige Gestalt) kompakt, raumsparend und sehr handlich.

Beispielsweise weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung für einen Kessel mit einer stündlichen Leistung von 50 000 Kilogrammkalorien eine Scheibe 5 ^mit einem Durchmesser von 14- mm und zwei zylindrischen Kanälen 6 mit jeweils einem Durchmesser von 0,5 mm auf, ferner eine Einspritzdüse 8 mit einer Länge in Achsrichtung von 10 mm, einen Einspritzschlitz 8a von 2 mm Höhe und 8/100 mm Breite sowie ein Plättchen 9 mit einer Breite von 10/100 mm am Ende, wobei der Abstand zwischen dem Plättchen 9 und dem Einspritzschlitz oa 2/10 mm beträgt. Damit können Heizöl/Wasser-Emulsionen mit 20 bis 30 Gew. # Wasser (bezogen auf das Gesamtgewicht von Wasser und Heizöl) hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für jede Brennstoff art verwendet werden, wobei das Fehlen einer Rückführung mit der Zeit eintretende Instabilitäten von Emulsionen mit bestimmten Brennstoffen vermeidet. Sie gewährleistet eine beträchtliche Minderung der Menge an Unverbranntem und an gebildetem Ruß. Sie steigert also den Wirkungsgrad der Verbrennung und trägt zur Verminderung der Verschmutzung der Atmosphäre bei.

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BAD ORlGl

Claims (14)

- Ansprüche

1. Vorrichtung zur Eraulgierung von flüssigen Kohlenwasserstoffen für aieSpeisung von Brennern, insbesondere zur Herstellung einer Heizöl/Wasser-Emulsion und Zuführung derselben su angeschlossenen Brennern, gekennzeichnet durch eine von zugeführtem Kohlenwasserstoff und zugeführter Flüssigkeit beaufschlagte Vormischkammer (4-), eine diese abstromseitig abschließende Scheibe (5) mit Durchlaßkanälen (6), eine abstromseitig daran anschließende Hauptmischkammer (7)» in welche die Kanäle (6) konvergieren, eine Einspritzdüse (8) mit Einspritzschlitz (8a), mit welcher die Hauptmischkammer (7) ausgestattet ist, und ein hinter dem Schlitz (8a) darauf ausgerichtet angeordnetes, durch den aus dem Schlitz (8a) austretenden Emulsionsstrahl vibrierendes und die dann den Brennern unmittelbar zugeführte Emulsion zerteilendes, dünnes, flaches Plättchen (9)·

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormischkammer (4), die Scheibe (5)* ölie Hauptmischkammer (7)» öle Einspritzdüse (8) mit Schlitz (8a) und das Plättchen (9) in einem gemeinsamen Gehäusekörper (3;3a) ausgebildet bzw. untergebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle ('i,2;12O;12Oa_i121_s122,122a_s122b_i123) für die Zuführung von flüssigem Kohlenwasserstoff bzw«, Flüssigkeit im Gehäusekörper (3i3aj3OO) ausgebildet sind».

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i§ 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß äie Zuführungsleitung©!! für den Kohlenwasserstoff bzw. die Flüssigkeit in eine gemeinsame Leitung

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BAD ORIGfNAl

(120,120a) münden, welche in die Vormischkammer (4·) führt.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen (1;2) für den flüssigen Kohlenwasserstoff bzw. die Flüssigkeit jeweils über einen Kanal (1a bzw. 2a) in die Vormischkammer (4) münden, wobei die Kanäle (1a; 2a) in eine gemeinsame Mündung konvergieren.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (122) für Flüssigkeit mit einem Durchsatzregler (17) versehen ist.

7· Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe (5) austauschbar angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Plättchen (9) austauschbar angeordnet ist,

9. Vori'iehtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gel v.nnseichnet, daß das den Einspritzschlitz (8a) auftfai^eriäs Bauteil (8;8b) auswechselbar angeordnet ist.

* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennseichnotj daß der gegenseitige Abstand von Schlitz (er.) und 3?lätt-Chen (9) veränderlich ist.

11, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennE&i^u'iiöt, daß die Scheibe (5) mit zwei oder vier Kanälen (Ί<) Ta.^shen ist;.

BAD ORIGINAL

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) auf der der Vormischkammer (4) zugewand-ten Seite eine konische Aussparung (5a) aufweist.

15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung konvergierenden Kanäle (6) der Scheibe (5) jeweils mit der Scheibennormalen einen Winkel von etwa 45° einschließen.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelebenen des Plättchens (9) und des Schlitzes (8a) parallel zueinander verlaufen.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelebenen des Plättchens (9) und des Schlitzes (8a) in Querrichtung im Abstand voneinander verlaufen.

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