DE19856169A1

DE19856169A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums

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Publication number: DE19856169A1
Application number: DE1998156169
Authority: DE
Inventors: Zoltan Farago
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1998-12-05
Filing date: 1998-12-05
Publication date: 2000-06-29
Also published as: DK199901731A; CH693823A5

Abstract

Um ein Verfahren zum Zerstäuben eines bewegten flüssigen Mediums, bei dem das Medium in einem Zerstäubungsvorgang zu einem Spray, bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Größe, zerstäubt wird, derart zu verbessern, daß möglichst kleine Tropfen mit möglichst wenig Energie erzeugt werden können und die Verteilungscharakteristik der Tropfengröße im Spray leicht einzustellen ist, wird vorgeschlagen, daß das Spray durch mindestens einen Feinsprayanteil und einen Grobsprayanteil gebildet wird, wobei der Grobsprayanteil durch die während des Zerstäubungsvorgangs gebildeten Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Größe überschreiten, und daß der Grobsprayanteil mindestens einem weiteren Zerstäubungsvorgang unterworfen wird, wodurch ein weiteres Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobsprayanteil gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums, bei dem das Medium in einem Zerstäubungs vorgang zu einem Spray bestehend aus Tropfen und/oder Liga menten unterschiedlicher Größe zerstäubt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums mit mindestens einer eine Mediumbewe gungsrichtung vorgebende Einlaßöffnung für das Medium und einer Sprayauslaßöffnung für ein von der Vorrichtung in einer ersten Zerstäubungsstufe erzeugtes Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Größe.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Heizbrenner zum Verbrennen von flüssigen brennbaren Medien mit einem eine Einlaßöffnung für das Medium und eine Auslaßöffnung für Ver brennungsprodukte aufweisenden Verbrennungsraum.

Ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Heizbrenner der ein gangs beschriebenen Art sind bereits bekannt.

Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen zur Zerstäubung eines flüssigen Mediums wird in der Regel ein Flüssigkeits strahl oder ein Flüssigkeitsfilm in Tropfen umgewandelt.

Durch diesen Vorgang wird die Flüssigkeitsoberfläche stark vergrößert. Insbesondere dann, wenn die Flüssigkeit verbrannt werden soll, ermöglicht ein Spray mit seiner vergrößerten Oberfläche eine schnelle Verdampfung der Flüssigkeit.

Bei der Flüssigkeitszerstäubung wird im wesentlichen kine tische Energie in Oberflächenenergie umgewandelt. Die Ober flächenenergie ist definiert als das Produkt aus der Ober flächenspannung und der Zunahme der Flüssigkeitsoberfläche bei der Zerstäubung. Um eine mechanische Zerstäubung handelt es sich, wenn die kinetische Energie vorwiegend durch die Flüssigkeit aufgebracht wird. Entstammt die kinetische Energie jedoch vorwiegend aus einem gasförmigen Zerstäuber medium, so liegt eine aerodynamische Zerstäubung vor. Aller dings ist normalerweise nur ein Zerstäubungsmechanismus wirk sam, und zwar stets derjenige, der unter den gegebenen Um ständen die kleinste Tropfengröße umgibt.

Bekannt ist das Prinzip der Flüssigkeitszerstäubung in einem koaxialen Gasstrom als Beispiel für eine aerodynamische Zer stäubung mit einem Koaxialzerstäuber. Die Flüssigkeit und das Gas strömen darin parallel zueinander durch eine Düse, wobei die Gasgeschwindigkeit im allgemeinen wesentlich höher ist als die Flüssigkeitsgeschwindigkeit. Oftmals erreicht die Gasgeschwindigkeit sogar Schallgeschwindigkeit. Aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Gas und Flüssigkeit werden Ligamente aus der Flüssigkeit abgerissen, die durch Insta bilitäten zu Tropfen zerfallen. Dieser als Primärzerfall bezeichnete Vorgang führt demnach zu Tropfen, die bei sonst gleichen Bedingungen um so kleiner sind, je größer der Geschwindigkeitsunterschied der beiden Medien ist.

Als Folge des Impulsaustausches zwischen den beiden aufein andertreffenden Medien wird das langsamere, in der Regel meist die Flüssigkeit beschleunigt und das schnellere abge bremst. Dadurch verringert sich der Geschwindigkeitsunter schied zwischen den Medien mit zunehmendem Axialabstand von der Düse. Außerdem weitet sich der strömende Gasstrahl nach dem Düsenaustritt auf und vermindert die Gasgeschwindigkeit zusätzlich. Als Folge hiervon werden die Ligamente und die sich daraus bildenden Tropfen mit zunehmendem Axialabstand immer größer.

Durch den oben beschriebenen Primärzerfall wird der noch intakte Flüssigkeitsstrahl immer dünner und zunehmend aufge rauht, bis er schließlich zu groben Ligamenten zerfällt, aus denen sich in einem Sekundärzerfall Tropfen bilden, die die größten im Spray sind.

Bekannt ist ferner ein Zerstäubungsverfahren, bei dem ein Flüssigkeitsstrahl von dem Zerstäubergas senkrecht angeströmt wird. Der Flüssigkeitsstrahl wird dabei vom Zerstäubergas seitlich abgelenkt, was zur Folge hat, daß wie bei einem Koaxialzerstäubers die größten Tropfen in einem großen axialen Abstand von der Düse entstehen. Darüber hinaus ver ringert sich der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Gas und der Flüssigkeit durch die seitliche Geschwindigkeits komponente mit zunehmendem Axialabstand von der Düse. Im Ver gleich zu Koaxialzerstäubern ist der Geschwindigkeits- be ziehungsweise Förderdruckbedarf eines Gasstroms bei dieser Art der Zerstäubung niedriger, dafür liegt der Gasmassenstrom höher. Außerdem besteht bei derartigen Transversalzerstäubern die Gefahr, daß die dem eintretenden Flüssigkeitsstrahl gegenüberliegende Wand der Vorrichtung von der Flüssigkeit angespritzt und an dieser Stelle einen Flüssigkeitsfilm gebildet wird, der schließlich abtropft. Um diesen Nachteil zu umgehen, werden die Abmessungen eines Zerstäubungsraums des Transversalzerstäubers so groß gewählt, daß eine spätere Wandberührung der Flüssigkeit verhindert wird. Dadurch ver größert sich allerdings eine Strömungsfläche und bei sonst gleichen Bedingungen auch der benötigte Gasvolumenstrom.

In den bekannten Koaxial- und Transversalzerstäubern können runde Flüssigkeitsstrahle sowie auch Flüssigkeitsfilme zer stäubt werden.

In der Verfahrenstechnik sind viele Arten von Koaxial- und Transversalzerstäubern bekannt. Allerdings haben diese aero dynamischen Zerstäuber den Nachteil, daß mit zunehmendem Axialabstand von der Düse die sich bildenden Tropfen größer werden. Zur Erzeugung kleinerer Tropfen muß der Gasstrom, die Gasgeschwindigkeit oder aber auch beides erhöht werden. Dies führt bei der aerodynamischen Zerstäubung zu einer Verklei nerung aller Tropfen, auch solcher, die von vornherein schon klein waren, und oft zu einem überhöhten Energiebedarf.

Eine bekannte Vorrichtung zur Realisierung eines mechanischen Zerstäubungsverfahrens stellt die Druckdralldüse dar. Im Innenraum der Druckdralldüse befindet sich eine Drallkammer, die so ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit in ihr eine hohe Rotation erfährt. Die aus der Druckdralldüse ausströmende und rotierende Flüssigkeit bildet einen Filmkegel, der schließ lich zerfällt und dabei große und kleine Tropfen erzeugt. Die Tropfendurchmesser werden reduziert, indem man Düsen mit einer kleineren Düsenbohrung einsetzt. Als Folge davon muß der Förderdruck erhöht werden, um den gleichen Flüssigkeits massenstrom zu zerstäuben. Wie bei den aerodynamischen Zer stäubern führt diese Maßnahme lediglich zu einer Verklei nerung aller Tropfen, also auch solcher die von vornherein schon klein waren. Die Reduzierung der Abmessung der mittels der Druckdralldüse erzeugten großen Tropfen erhöht ebenfalls nur den Energiebedarf unnötig stark.

Mit den bekannten Zerstäuberdüsen läßt sich ein Spray aus großen und kleinen Tropfen erzeugen. Dabei übertrifft die Anzahl der kleinen Tropfen die der großen um einige Zehner potenzen. Allerdings benötigen die meisten technischen An wendungen ein Spray mit einer Begrenzung der maximalen Tropfengröße, denn in vielen Fällen ist es ungünstig, wenn die Reduzierung der maximalen Tropfengröße ebenfalls zu einer Reduzierung der Abmessung der kleinen Tropfen führt. So werden beispielsweise bei einer Inhalation die zu großen Tropfen im Nasen-Rachen-Bereich ausgefiltert und erreichen die tieferen Atemwege oder die Lunge überhaupt nicht. Die zu kleinen Tropfen werden ein- und ausgeatmet, ohne daß sie absorbiert würden, und verfehlen dadurch ebenfalls ihre medi zinische Wirkung. Bei landwirtschaftlichen Anwendungen haften die zu großen Tropfen erzeugter Sprays nicht an Pflanzenober flächen, sondern tropfen zum Boden herunter. Dagegen werden die zu kleinen Tropfen vom Wind weggetragen und erreichen die Pflanzen nicht. Bei Anwendungen im Bereich der Verbrennung, beispielsweise Heizbrennern, verlassen die zu großen Tropfen die Flamme, ohne vollständig zu verbrennen. Im Gegensatz hierzu verdampfen und verbrennen die kleinen Tropfen schnell und führen mitunter zu einer kurzen Flamme, was die Möglich keit der Verbrennung der großen Tropfen zusätzlich reduziert.

Weitere Bereiche, bei denen Sprays mit den oben beschriebenen Nachteilen eingesetzt werden, sind beispielsweise die Lackie rung und die Feuerbekämpfung.

Bei einigen Anwendungsbereichen wäre eine bimodale Verteilung der Tropfengröße von Vorteil. Ein Spray ist bimodal, wenn zwei Maxima in der Tropfengrößenverteilung vorhanden sind. So wäre bei einigen Anwendungen eine zeitliche veränderliche Tropfengrößenverteilung wünschenswert. Beispielsweise werden in der Zündphase eine Verbrennung kleinere Tropfen benötigt als in einer stationären Verbrennungsphase. Die Charakte ristik der Tropfengrößenverteilung nach bestimmten Vorgaben zu ändern ist jedoch sehr aufwendig. Dennoch wäre es günstig, insbesondere bei der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen mit Brennern, beispielsweise in Heizungsanlagen, die oft Ein- und Ausschalten, wenn sich die Verteilungscharakteristik der Tropfengröße im Spray auch kurzzeitig modifizieren ließe.

Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung und einen Heizbrenner der eingangs beschrie benen Art so zu verbessern, daß möglichst kleine Tropfen mit möglichst wenig Energie erzeugt werden können und die Ver teilungscharakteristik der Tropfengröße im Spray leicht ein zustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Spray durch mindestens einen Feinsprayanteil und einen Grobsprayan teil gebildet wird, wobei der Grobsprayanteil durch die wäh rend des Zerstäubungsvorgangs gebildeten Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Größe über schreiten, und daß der Grobsprayanteil mindestens einem weiteren Zerstäubungsvorgang unterworfen wird, wodurch ein weiteres Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobspray anteil gebildet wird.

Durch dieses Verfahren werden die Tropfen des Feinsprayanteil nicht weiter verkleinert, sondern vielmehr nur die großen, den Grobsprayanteil bildenden Tropfen. Dadurch lassen sich Tropfengrößenverteilungen mit zwei Maxima in Form eines bimodalen Sprays erzeugen. Somit können die bei dem weiteren Zerstäubungsvorgang erzeugten Tropfen größer, kleiner oder aber auch gleich denen des Feinsprayanteils erzeugt werden. Beispielsweise kann die Erzeugung kleinerer Tropfen bei der weiteren Zerstäubungsstufe im Vergleich zu denen des Fein sprayanteils vorteilhaft sein.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der weitere Zerstäubungsvor gang zeitabhängig geregelt wird. Eine zeitliche Variation der selektiven Zerstäubung des Grobsprayanteils ermöglicht es, daß die Verteilungscharakteristik der Tropfengröße im Spray pro Raum- und Zeiteinheit beliebig eingestellt werden kann. Dies ist insbesondere bei Heizbrennern in der Zündphase von Vorteil, da hier kleinere Tropfen zunächst leichter ver dampfen und sich nachfolgend entzünden. Während der statio nären Phase der Verbrennung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Tropfengröße so eingestellt werden, daß die erzeugte Flamme eine ausreichende Größe aufweist.

Vorzugsweise kann das Verfahren auch derart ausgeführt werden, daß aus dem bewegten Medium ein Strahl geformt wird.

Ein in der Regel rotationssymmetrischer Strahl hat den Vor teil, daß auch das Spray bevorzugt eine Rotationssymmetrie aufweist, die bei verschiedenen Anwendungen vorteilhaft ist.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß aus dem bewegten Medium ein Film geformt wird. Wenn vor dem Zerstäubungsvor gang ein Film gebildet wird, führt das bei gleichen Zerstäu bungsbedingungen, also gleichem Flüssigkeitsmassenstrom und gleicher Flüssigkeitsgeschwindigkeit, zu einem besseren Zer stäubungsergebnis, da die Dicke des Films in der Regel dünner ist als der Durchmesser des Strahls. Häufig wird ein rota tionssymmetrischer Film erzeugt, denkbar ist auch eine anders gestaltete flächenhafte Ausdehnung. Dies kann im Fall der Zerstäubung des Films zu einer flächenhaften Ausdehnung des Sprayquerschnitts führen. Dies gestattet es, beispielsweise Oberflächen großflächig mit dem gebildeten Spray zu beauf schlagen, ohne daß die Oberfläche relativ zum Spray bewegt werden muß.

Günstig ist es, wenn der weitere Zerstäubungsvorgang räumlich getrennt von mindestens einem vorhergehenden Zerstäubungsvor gang durchgeführt wird. Die räumliche Trennung sorgt dafür, daß die kleinen, den Feinsprayanteil bildenden Tropfen keine unnötige Impulsbremse für das Zerstäubergas bilden, das dadurch an Bewegungsenergie und damit an Geschwindigkeit ein büßen würde. Ferner sind die kleinen Tropfen sehr stabil und können nur schwer weiter zerstäubt werden. Es kann also ganz gezielt nur der Grobsprayanteil zerstäubt werden, und zwar zu Tropfen einer ganz bestimmten und gewünschten Größe.

Bevorzugt wird das Verfahren derart durchgeführt, daß das Medium bei jedem Zerstäubungsvorgang mechanisch und/oder aerodynamisch zerstäubt wird. Es kann also in Abhängigkeit einer gewünschten Spraycharakteristik, insbesondere der Tropfengrößenverteilung, ganz gezielt mechanisch oder aero dynamisch zerstäubt werden. Ebenfalls denkbar ist eine Kombi nation einer mechanischen und aerodynamischen Zerstäubung, wobei in diesem Fall sowohl hydrodynamische als auch aero dynamische Kräfte an der Zerstäubung beteiligt sind, was zu einer Minimierung des Energiebedarfs für diesen Zerstäubungs vorgang führt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß dem Medium zum aerodyna mischen Zerstäuben ein Zerstäubergas zugeführt wird, das mit dem Medium in Wechselwirkung tritt. Durch das Zerstäubergas wird das Medium aufgerauht und es werden Tropfen und/oder Ligamente aus diesem herausgerissen.

Vorteilhaft ist es, wenn das Zerstäubergas schneller als das Medium bewegt wird. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem strömenden Zerstäubergas und dem bewegten Medium führt dazu, daß Tropfen und/oder Ligamente aus dem Medium heraus gerissen werden. Die Geschwindigkeitsdifferenz kann sich allerdings auch dadurch ergeben, daß das Medium schneller bewegt wird, als das Zerstäubergas. Dies ist beispielsweise bei der Dieselzerstäubung der Fall, bei dem in Dieselmotoren das Dieselöl vor der Zerstäubung schneller als das Zer stäubergas bewegt wird.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Verfahren der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Zerstäubergas vor dem Zerstäubungs vorgang in eine Richtung bewegt wird, die eine Komponente parallel oder antiparallel zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist. Die parallele Bewegung ermöglicht eine koaxiale Zerstäubung des Mediums durch das Zerstäubergas, die antiparallele Bewegung erhöht die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Medium und dem Zerstäubergas. Letztere steigert die Effektivität der Zerstäubung.

Günstig ist es, wenn das Zerstäubergas vor dem Zerstäubungs vorgang in eine Richtung bewegt wird, die eine Komponente quer zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist. Diese relative Bewegung ermöglicht es, einen vom Zerstäubergas erzeugten Drall auf das Medium zu übertragen und dadurch die Zerstäubung zu verbessern. Ferner ist auf diese Weise eine Ablenkung des Mediums durch das Zerstäubergas möglich. Diese Ablenkung kann dazu dienen, die Form des Sprays in einer gewünschten Art und Weise zu beeinflussen.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß in dem Zer stäubergas ein Drall erzeugt wird. Der Drall kann zu einer Verbesserung der Zerstäubung führen, dadurch daß größere Scherkräfte auf das Medium einwirken. Zusätzlich wird auf diese Weise eine Stabilisierung der Form des Sprays erreicht.

Vorzugsweise kann das Verfahren auch derart durchgeführt werden, daß das Medium von dem Zerstäubergas im wesentlichen symmetrisch umgeben wird. Dies ist eine Möglichkeit, ein symmetrisches Spray zu bilden.

Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn das Spray und/ oder das einen Gasanteil des Sprays bildende Zerstäubergas nach jedem Zerstäubungsvorgang beschleunigt wird. Das Spray selbst kann dadurch als Zerstäubergas wirken oder aber das mit dem Spray beschleunigte Zerstäubergas kann für einen weiteren Zerstäubungsvorgang verwendet werden. Außerdem wird durch den Beschleunigungsvorgang eine Erhöhung der Geschwin digkeitsdifferenz zwischen dem Medium und dem Zerstäubergas und/oder dem Spray erreicht, wodurch die Zerstäubung deutlich gesteigert wird.

Gemäß einer anderen Variante des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß das Medium vor dem Zerstäubungsvorgang geteilt wird. Eine Teilung des Mediums führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche des Mediums, wodurch die Zerstäubung effek tiver durchgeführt wird. Es wird bei einer aerodynamischen Zerstäubung auf diese Weise weniger Zerstäubergas benötigt, was sich beispielsweise in einem niedrigeren Druck des Gas stroms oder in einer insgesamt reduzierten Menge des Gas stroms niederschlägt.

Gemäß eines weiteren bevorzugten Ablaufs des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß das Medium in einem Zerstäuberraum zer stäubt wird. Durch diese räumliche Begrenzung kann das Spray in einer gewünschten Form geführt werden. Außerdem wird wirk sam vermieden, daß unerwünschte Verunreinigungen in das Spray eindringen. Gleichzeitig dient die räumliche Begrenzung auch dem Schutz der umliegenden Umgebung, für den Fall, daß bei spielsweise gesundheitsschädliche oder giftige Substanzen zerstäubt werden.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn das Medium an mehr als einer Stelle dem Zerstäuberraum zugeführt wird. Diese Auf teilung des Mediums führt zu einer Vergrößerung der Ober fläche des Mediums und gleichzeitig kann der Zerstäuberraum so gestaltet werden, daß das Medium unter Ausbildung eines möglichst geringen Grobsprayanteils zerstäubt wird.

Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn das Medium dem im wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum exzentrisch zugeführt wird. Diese Vorgabe der Symmetrie erleichtert die Erzeugung eines axialsymmetrischen Sprays.

Es kann sich jedoch auch vorteilhaft erweisen, wenn das Medium dem im wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum exzentrisch zugeführt wird. Unabhängig von der Bewegungs richtung des Mediums relativ zum Zerstäubergas kann durch diesen Verfahrensschritt ein Drall des Zerstäubergases beson ders wirkungsvoll auf das Medium übertragen werden. Ferner lassen sich auf diese Weise Sprayformen realisieren, die nicht rotationssymmetrisch sind, beispielsweise lang gestreckte oder ovale.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß das erzeugte Spray einer Richtungsänderung unterworfen wird. Mit diesem Ver fahrensschritt läßt sich eine räumliche Trennung des Fein sprayanteils und des Grobsprayanteils realisieren. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchmesser können kleinere Tropfen einer Richtungsänderung aufgrund ihrer geringeren Trägheit besser folgen als große Tropfen. Die vom Feinsprayanteil und vom Grobsprayanteil erfüllten Volumina verändern auf diese Weise ihre relative Lage.

Bei einer anderen Variante des der Erfindung zugrundeliegen den Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn der Grobspray anteil aufgefangen und daraus ein Mediumfilm gebildet wird. Der Mediumfilm kann bei der mehrstufigen Zerstäubung direkt einem weiteren Zerstäubungsvorgang unterworfen werden, sowohl aufgrund aerodynamischer als auch mechanischer Effekte. Ins besondere kann im Fall eines sich bildenden Mediumfilms die kinetische Energie der den Film bildenden Ligamente und/oder Tropfen für die nächste Zerstäubungsstufe aktiviert werden. Dies führt letzten Endes zu einer Minimierung des Energie bedarfs des den Mediumfilm zerstäubenden Zerstäubungsvor gangs.

Günstig ist es, wenn der Mediumfilm höchstens halb so dick wie ein Film des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungs vorgang gebildet wird. Die Reduzierung der Dicke des Medium films führt zu kleineren Tropfen im Vergleich zum vorher gehenden Zerstäubungsvorgang. Ferner wird ein kleinerer Massenstrom des Zerstäubergases benötigt.

Es kann vorzugsweise jedoch auch vorgesehen sein, daß der Mediumfilm höchstens ein Drittel so dick wie ein Strahl des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungsvorgang gebildet wird. Ein dünnerer Mediumfilm benötigt weniger Energie für den Zerstäubungsvorgang und führt zu kleineren Tropfen. Be vorzugt werden Filme von höchstens einem Viertel der Dicke des Strahls gebildet.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Mediumfilm zu einem Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobspray anteil zerstäubt wird. Auf diese Weise kann die sich ein stellenden Tropfengrößenverteilung gezielt variiert werden und gegebenenfalls ein bimodales Spray erzeugt werden. Darüber hinaus benötigt die sofortige Zerstäubung des sich gerade bildenden Mediumfilms wesentlich weniger Raum als die Zerstäubung eines hydraulisch voll ausgebildeten Medium strahls.

Ferner kann vorgesehen sein, daß der Mediumfilm derart zer stäubt wird, daß der bei der Zerstäubung entstehende Grob sprayanteil kleinere Tropfen aufweist als der den Mediumfilm bildende Grobsprayanteil. Auf diese Weise läßt sich ein Spray erzeugen, das in einer Tropfengrößenverteilung mehrere Maxima aufweist, beispielsweise ein bimodales Spray.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Medium zu annähernd gleichen Teilen mechanisch und aerodynamisch zerstäubt wird. Auf diese Weise wird der Energiebedarf zur Zerstäubung des Mediums auf ein Minimum reduziert, da sich eine mechanische und eine aerodynamische Zerstäubung gegenseitig fördern.

Es kann jedoch auch günstig sein, wenn in dem Medium vor dem Zerstäubungsvorgang Turbulenzen erzeugt werden. Durch die Erzeugung der Turbulenzen erhöht sich die kinetische Energie des Flüssigkeitsstrahls, wodurch die Zerstäubung verbessert wird.

Bei dem der Erfindung zugrundeliegenden Verfahren kann grund sätzlich vorgesehen sein, daß das Medium vor dem Zerstäu bungsvorgang in Rotation versetzt wird. Das so mit einem Drall versehene Medium überträgt diesen bei der Zerstäubung auf die gebildeten Tropfen, wodurch das Spray in seiner Form stabilisiert wird.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn aus dem rotierenden Medium ein Filmkegel erzeugt wird. Ein Filmkegel weist eine im Vergleich zu einem Mediumstrahl größere Oberfläche auf und kann dadurch leichter zerstäubt werden. Außerdem führt der aufgrund der Rotation des Mediums entstandene Filmkegel zu einer Stabilisierung der Form des Sprays.

Es kann ferner vorgesehen sein, daß die Rotation dadurch erzeugt wird, daß der zu zerstäubende Mediumstrahl vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum gegen als Widerstand wirkende Bauteile geleitet wird. Dieses Führung des Mediums ist beson ders einfach zu realisieren. Darüber hinaus wird der Zerstäu berraum von zusätzlichen Bauteilen freigehalten.

Günstig kann es jedoch sein, wenn das Medium vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum eine Druckdralldüse durchströmt. Durch die Druckdralldüse ist ein Mediumfilmkegel erzeugbar, der aufgrund mechanischer und aerodynamischer Effekte zerstäubbar ist. Dies resultiert weiterhin in einem formstabilen Spray.

Gemäß einer weiteren Alternative des der Erfindung zugrunde liegenden Verfahrens kann vorgesehen sein, daß das Medium brennbar ist und daß es zum Erzeugen von Wärme verbrannt wird. Durch Verwendung eines brennbaren Mediums läßt sich der Feinsprayanteil von dem Grobsprayanteil beispielsweise dadurch trennen, daß der Feinsprayanteil vollständig ver brannt wird, wozu er jedoch zunächst verdampft werden muß. Ein zerstäubtes Medium läßt sich besonders leicht verdampfen und in der Folge davon sauber und rückstandsfrei verbrennen.

Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Fein sprayanteil verdampft wird. Dadurch erfolgt eine Trennung von dem Feinsprayanteil und dem Grobsprayanteil, bei der der Grobsprayanteil erhalten bleibt. Auf diese Weise läßt sich der Grobsprayanteil gezielt erneut zerstäuben.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine zur Verdampfung be nötigte Wärme einer den Feinsprayanteil umgebenden Gasphase entzogen wird. Es werden hierzu keine weiteren Bauteile be nötigt, die Wärme kann beispielsweise der Flamme oder dem Ab gasstrom entzogen werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der Grobsprayanteil verdampft wird. In diesem Fall ist eine Zerstäubungsstufe als Verdampferstufe ausgebildet, die zur Bildung eines Gassprays führt. Dies kann insbesondere bei Verbrennungen Vorteile für eine saubere und rückstandsfreie Verbrennung des Mediums bieten.

Dabei kann es besonders günstig sein, wenn aus dem Grobspray anteil vor der Verdampfung ein Film gebildet wird. Ein Film, insbesondere ein dünner, weist eine besonders große Ober fläche auf und kann leicht Energie in Form von Wärme auf nehmen. Außerdem läßt sich ein Film besonders leicht zer stäuben, was wiederum zu kleinen Tropfen führt.

Ferner kann vorgesehen sein, daß eine zur Verdampfung be nötigte Wärme dem Film von heißen, mit dem Film in Kontakt stehenden Bereichen eines die Verbrennung umgebenden Raumes zugeführt wird. Die Wärme kann auf den Film besonders gut übertragen werden, wenn ein Kontakt zwischen den die Wärme liefernden Sauteilen und dem Film besteht.

Günstig kann es sein, wenn während einer Zündphase einer Ver brennung des brennbaren Mediums der Grobsprayanteil weniger als 1% des gesamten Sprays beträgt. Besonders während der Zündphase ist es wichtig, den Grobsprayanteil klein zu halten, damit das Medium vollständig verdampfen kann. Dies ist beispielsweise bei Heizbrennern wichtig, wenn die Tempe ratur des Brenners zu Beginn der Zündphase noch relativ niedrig ist.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Zündphase zwischen 10 und 40 Sekunden andauert. Diese Zeit wird benötigt, um einen die Verbrennung umgebenden Raum aufzuwärmen und schließlich eine stationäre Verbrennung zu erhalten.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß in einer stationären Verbrennungsphase im Anschluß an die Zündphase der Grobspray anteil weniger als 10% des gesamten Sprays beträgt. Aufgrund der höheren Temperaturen während der stationären Phase, ist auch eine weniger feine Zerstäubung für ein wünschenswertes Verbrennungsergebnis ausreichend.

Für den Fall, daß das Medium verbrannt wird, kann es vorteil haft sein, wenn mindestens ein Teil eines beim Verbrennen erzeugten Abgases als Zerstäubergas verwendet wird. Das in der Regel warme Abgas kann das Medium vor dem Zerstäubungs vorgang bereits erwärmen und dadurch die Zerstäubung erleich tern. Ferner kann durch den Abgasanteil die Stickoxidbildung während der Verbrennung herabgesetzt werden. Außerdem kann durch eine solche Abgasbeimischung der Gesamtmassenstrom des Zerstäubergases erhöht werden, wodurch der Förderdruck gesenkt werden kann. Dies erlaubt es beispielsweise, bei Heizbrennern auf einen Kompressor zu verzichten und statt dessen ein technisch weniger aufwendiges und kostengünsti geres Gebläse einzusetzen.

Günstig ist es, wenn ein Teil der zum Verbrennen zugeführten Verbrennungsluft als Zerstäubergas verwendet wird. Dadurch wird das Zerstäubergas in zweifacher Hinsicht genutzt. Erstens dient es der Zerstäubung und zweitens der Ver brennung. Durch diese Maßnahme läßt sich der Energiebedarf der Zerstäubung zusätzlich verringern.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Teil der als Zerstäubergas verwendeten Verbrennungsluft zwischen 30% und 50% ausmacht. Der restliche Anteil der Verbrennungsluft kann an einer anderen Stelle der Verbrennung zugeführt werden und dazu dienen, die Flammenstabilität zu erhöhen.

Günstig kann es ferner sein, wenn der Teil der als Zer stäubergas verwendeten Verbrennungsluft während der Zündphase größer ist als während der stationären Phase. Um eine Ver brennung in einer gewünschten Weise zu initiieren, ist es günstig, einen zusätzlichen Überschuß an Verbrennungsluft vorzusehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch ge löst, daß die Vorrichtung mindestens eine weitere Zer stäubungsstufe aufweist zum Zerstäuben eines Grobsprayanteils des aus mindestens einem Feinsprayanteil und dem Grobspray anteil gebildeten Sprays, wobei der Grobsprayanteil durch die Tropfen und/oder Ligamenten gebildet wird, die eine bestimmte Größe überschreiten. Bei einer einzigen Zerstäubungsstufe bleiben wie eingangs beschrieben oftmals große Tropfen und/oder Ligamente zurück, die für verschiedene Anwendungen noch zu groß sind. Durch mindestens eine weitere Zerstäu bungsstufe eröffnet sich die Möglichkeit, genau diese Tropfen und/oder Ligamente erneut zu zerstäuben, was insgesamt zu einer effektiveren und besseren Zerstäubung führt.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die weitere Zerstäu bungsstufe zeitlich regelbar ist. Auf diese Weise kann eine nahezu beliebige Tropfengrößenverteilung des Sprays einge stellt werden, und zwar zusätzlich bei Zerstäubungsvorgängen, die eine zeitliche Veränderung erfordern. Dies ist beispiels weise bei Heizungsanlagen der Fall, bei denen es erforderlich ist, während einer Zündphase eines Brenners ein feineres Spray mit einem geringeren Grobsprayanteil zu erzeugen als während eines stationären Verbrennungsvorgangs.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubungsstufe mindestens einen Zerstäuberraum umfaßt. Der Zerstäuberraum schützt zunächst das erzeugte Spray, bevor es aus der Sprayauslaß öffnung austreten kann. Außerdem schützt der Zerstäuberraum die Umgebung der Vorrichtung vor unbeabsichtigter Belastung mit beispielsweise gesundheitsschädlichen oder feuergefähr lichen Medien.

Günstig ist es, wenn der Zerstäuberraum mindestens eine Zer stäubergaseinlaßöffnung zum Zuführen eines Zerstäubergases umfaßt, die eine Zerstäubergasbewegungsrichtung bestimmt.

Durch die Zerstäubergaseinlaßöffnung kann ein Zerstäubergas in die Vorrichtung eingeleitet werden, was eine Ausnutzung aerodynamischer Effekte zur Zerstäubung ermöglicht.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Zerstäubergaseinlaß öffnung die Einlaßöffnung für das Medium umgibt. Auf diese Weise ist die Bildung eines koaxialen Sprays möglich, wenn das Medium und das Zerstäubergas parallel zueinander in die Vorrichtung eingeleitet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Zerstäuberraum im wesentlichen eine Rotationssymmetrie aufweist. Durch diese räumliche Vorgabe läßt sich besonders leicht ein rotationssymmetrisches Spray erzeugen. Zusätzlich wird das Spray durch diese räumliche Begrenzung in seiner rotationssymmetrischen Form stabi lisiert.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Einlaßöffnung des Mediums so angeordnet ist, daß die Mediumbewegungsrich tung eine Komponente parallel zur Symmetrieachse des Zerstäu berraums aufweist. Durch diese Anordnung kann die Bewegungs richtung des Mediums durch die Bewegung des Zerstäubergases stabilisiert werden.

Günstig kann es sein, wenn die Symmetrieachse der Einlaß öffnung des Mediums mit der Symmetrieachse des Zerstäuber raums zusammenfällt. Diese rotationssymmetrische Anordnung der Einlaßöffnung am Zerstäuberraum ermöglicht die Bildung eines vollständig rotationssymmetrischen Sprays.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Einlaßöffnung und die Zerstäubergaseinlaßöffnung so angeordnet sind, daß die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente quer zur Zerstäu bergasbewegungsrichtung aufweist. Durch diese Anordnung der Zerstäubergaseinlaßöffnung wird ein Transversalzerstäuber realisiert. Dabei genügt es für eine effektive Zerstäubung, wenn das Zerstäubergas eine kleinere Geschwindigkeit aufweist als bei einem Koaxialzerstäuber.

Günstig ist es, wenn die Einlaßöffnung und die Zerstäubergas einlaßöffnung so angeordnet sind, daß die Mediumbewegungs richtung eine Komponente parallel zur Zerstäubergasbewegungs richtung aufweist. Bei dieser Anordnung wird der gerichtete Strahl des Mediums zusätzlich von einem durch das Zerstäuber gas gebildeten Gasstroms geführt.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Einlaßöffnung und die Zerstäubergaseinlaßöffnung so angeordnet sind, daß die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente antiparallel zur Zer stäubergasbewegungsrichtung aufweist. Dadurch kann der Mediumstrahl entgegen seiner Strahlrichtung von dem Zer stäubergas angeströmt werden, was zu einer Erhöhung der Turbulenz im Zerstäuberraum führt und die Qualität des Sprays steigert.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubergaseinlaßöffnung im Bereich der Einlaßöffnung des Mediums angeordnet ist. Diese Anordnung fördert die Effektivität der Zerstäubung, da Energieverluste des austretenden Mediums sowie des austreten den Zerstäubergases minimiert werden, weil diese aufgrund der räumlichen Nähe schnell aufeinandertreffen.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Zerstäubergas einlaßöffnung im Bereich der Sprayauslaßöffnung angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Zerstäubungsstufe dadurch realisiert werden, daß der Grobsprayanteil des Sprays durch die Zufuhr des Zerstäubergases im Austrittsbereich des Sprays aus der Vorrichtung erneut zerstäubt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubergaseinlaß öffnung die Sprayauslaßöffnung ringförmig umgibt. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Spraydurchmessers durch Zufuhr eine Zerstäubergases. Gleichzeitig wird die Form des Sprays stabilisiert.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß die Zerstäubungsstufe eine Tropfenselektionsvorrichtung zum Aussondern von großen Tropfen vorgesehen ist und daß die Tropfenselektionsvorrich tung durch mindestens einen Vorsprung gebildet wird, der mindestens teilweise in ein von dem Spray ausgefülltes Volu men hineinragt. Wie bereits eingangs beschrieben, halten sich die großen Tropfen in der Regel im äußeren Bereich des von dem Spray ausgefüllten Volumens auf, insbesondere dann, wenn durch das Medium ein Spraykegel gebildet wird. Der Grund hierfür liegt in der Trägheit der großen Tropfen. Durch die Tropfenselektionsvorrichtung können die großen Tropfen auf gefangen und gegebenenfalls einer weiteren Zerstäubung unter worfen werden.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Tropfenselektions vorrichtung einen Teil des Zerstäuberraums bildet. Auf diese Weise wird die Größe der Vorrichtung reduziert und gleich zeitig die Form des Sprays auf eine bestimmte Weise vorge geben.

Es kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß die Tropfenselektionsvorrichtung die Sprayauslaßöffnung umgibt und in diese hineinragt. Auf diese Weise wird verhindert, daß zu große Tropfen aus der Sprayaus laßöffnung austreten können. Somit läßt sich die Verteilungs charakteristik des Sprays gezielt beeinflussen. Ferner besteht die Möglichkeit, die ausselektierten großen Tropfen, die auf der Tropfenselektionsvorrichtung auftreffen, erneut zu zerstäuben. Dadurch wird eine Zerstäubungsstufe im Bereich der Sprayauslaßöffnung gebildet.

Günstig ist es, wenn die Tropfenselektionsvorrichtung so weit in die Sprayauslaßöffnung hineinragt, daß eine Verbindungs linie zwischen dem Zentrum der Einlaßöffnung des Mediums und der Tropfenselektionsvorrichtung mit der Symmetrieachse des Zerstäuberraums mindestens einen Winkel von 5° bilden. Dadurch ist auch bei einer exzentrischen Anordnung der Ein laßöffnung des Mediums gewährleistet, daß der Strahl des Mediums nicht direkt aus der Sprayauslaßöffnung austreten kann. Das nicht zerstäubte Medium wird in diesem Fall nämlich durch die Tropfenselektionsvorrichtung abgefangen und kann auf dieser einen Film bilden, der erneut zerstäubt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung kann vorgesehen sein, daß die Tropfenselektionsvorrich tung ein Teil einer Zerstäubergaseinlaßöffnung ist. Wenn sich an der Tropfenselektionsvorrichtung ein Film des Mediums gebildet hat, kann das durch die Zerstäubergaseinlaßöffnung strömende Zerstäubergas den Mediumfilm zerstäuben. Dabei kann die Geschwindigkeit des strömenden Zerstäubergases variiert werden, beispielsweise ist auch eine gepulste Zufuhr des Zer stäubergases denkbar. Dadurch läßt sich ganz gezielt die Ent stehung großer Tropfen vermeiden und mit einem möglichst geringen Energieaufwand das ganze Medium in einer gewünschten Art und Weise zerstäuben.

Vorteilhaft ist es, wenn die Sprayauslaßöffnung einen kleineren Durchmesser als der Zerstäuberraum aufweist. Ein zu einem Auslaß hin verringerter Durchmesser führt nach dem Kontinuitätsgesetz zu einer Zunahme der Strömungsgeschwindig keit der durch die Öffnung strömenden Teilchen. Dies bedeutet, daß das Spray und somit auch das möglicherweise verwendete Zerstäubergas erneut beschleunigt werden, wodurch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Medium und dem Zerstäubergas erhöht wird, was zu einer weiteren Verringerung der Tropfengröße führen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Sprayauslaßöffnung mindestens teilweise mit einem Auslaßhindernis beanstandet bedeckt ist. Durch dieses Auslaßhindernis wird das Spray einer Rich tungsänderung unterworfen. Große und damit träge Tropfen können unter Umständen dieser Richtungsänderung nicht folgen und bleiben am Auslaßhindernis oder an der Vorrichtung hängen. Eine erneute Zerstäubung der hängen gebliebenen Tropfen ist in einer weiteren Zerstäubungsstufe möglich.

Es kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Auslaß hindernis eine Symmetrieachse aufweist, die parallel zur Symmetrieachse der Auslaßöffnung verläuft. Durch eine der artige symmetrische Anordnung kann dem Spray eine symme trische Form vorgegeben werden. Ferner ist es möglich, durch diese Anordnung auch eine halbsymmetrische Sprayform auszu bilden.

Dabei kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Symmetrie achse des Auslaßhindernisses mit derjenigen der Auslaßöffnung zusammenfällt, wodurch ein symmetrisches Spray gebildet werden kann.

Günstig ist es, wenn das Auslaßhindernis innerhalb der Zer stäuberkammer angeordnet ist und wenn eine Durchtrittsöffnung zwischen dem Auslaßhindernis und dem Zerstäuberraum sich in Richtung auf die Sprayauslaßöffnung hin verjüngt. Dies führt zu einer zusätzlichen Verengung des Auslasses, was gleichsam in einer Erhöhung der Durchtrittsgeschwindigkeit des Sprays resultiert. Aufgrund dieser Beschleunigung wird die Zer stäubung zusätzlich gesteigert und ferner im Bereich der Durchtrittsöffnung eine Zerstäubungsstufe ausgebildet, die zur Zerstäubung des Mediums dient, das in einem Randbereich der Durchtrittsöffnung hängen bleibt.

Bei den relativen Abmessungen des Auslaßhindernisses und einer Zerstäubungszonenlänge erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Zerstäubungszonenlänge durch den Abstand der Einlaß öffnung des Mediums und dem Auslaßhindernis festgelegt ist und wenn der Durchmesser des Auslaßhindernisses größer als das 0,05fache der Zerstäubungszonenlänge ist. Eine Mindest größe des Auslaßhindernisses ist nötig, damit es eine Wirkung auf das in der Zerstäubungszone gebildete Spray ausüben kann.

Ferner erweist es sich als günstig, wenn der Durchmesser des Auslaßhindernisses kleiner als die Zerstäubungszonenlänge ist. Auf diese Weise kann sich innerhalb der Zerstäubungszone ein Spray bilden und es werden durch das Auslaßhindernis nur diejenigen Tropfen herausselektiert, die zu groß sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß ein Verhältnis der Durchmesser des Aus laßhindernisses und der Zerstäubungszonenlänge zwischen 0,2 und 0,4 beträgt. Ein solches Verhältnis führt zu besonders günstigen Zerstäubungsbedingungen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Zerstäubungs zonenlänge dem 5 bis 100fachen des Durchmessers eines durch die Einlaßöffnung des Mediums austretenden Mediumstrahls ent spricht. Durch diese relative Dimensionierung wird sicher gestellt, daß der Mediumstrahl größtenteils zerstäubt ist, bevor er oder das Spray auf das Auslaßhindernis trifft.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Einlaßöffnung des Mediums so angeordnet ist, daß eine Mediumbewegungsrichtung und die Symmetrieachse des Zerstäuberraums einen Winkel zwischen 0 und 180° bilden. Das Medium kann auf dieser Weise einem Drall unterworfen werden oder aber auch gezielt eine Wandung des Zerstäuberraums anspritzen. Besonders vorteilhaft weist sich diese Winkelbildung bei einer zusätzlichen Zer stäubergaseinlaßöffnung am Zerstäuberraum.

Grundsätzlich kann eine Druckdralldüse vorgesehen sein. Durch die Druckdralldüse werden insbesondere mechanische Effekte zur Zerstäubung ausgenutzt. Ferner wird die Form des Sprays durch eine in der Druckdralldüse erzeugte Rotation und dem infolge der Rotation austretenden Filmkegel des Mediums stabilisiert.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Druckdralldüse einen Druckdralldüsenauslaßöffnung aufweist und wenn die Einlaß öffnung des Mediums durch die Druckdralldüsenauslaßöffnung gebildet wird. Das Medium wird bei einer derartigen Anordnung zunächst durch die Druckdralldüse hindurchgeleitet und tritt aus dieser anschließend direkt in den Zerstäuberraum ein. Durch diese Anordnung kann insbesondere die Haulänge der Vor richtung deutlich reduziert werden. Die Verwendung einer Druckdralldüse vermindert den Zerstäubergasbedarf, so ein solcher vorgesehen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor gesehen sein, daß Zerstäubergaseinlaßöffnung so angeordnet ist, daß die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine Komponente parallel zu einer Tangente in Umfangsrichtung des Zerstäuber raumes aufweist. Auf diese Weise kann das in den Zerstäuber raum eintretende Medium einem durch das Zerstäubergas er zeugten Drall unterworfen werden. Dies erhöht die Stabilität der Sprayform.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubergaseinlaßöffnung so angeordnet ist, daß die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine parallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druck dralldüse austretenden Mediumkegels im Bereich des Zusammen treffens von Medium und Zerstäubergas aufweist. Durch diese Anordnung wird der Mediumkegel in seiner Form stabilisiert und je nach Austrittsgeschwindigkeit des Zerstäubergases ver kleinert oder vergrößert.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorge sehen sein, daß die Zerstäubergaseinlaßöffnung so angeordnet ist, daß die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine anti parallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druck dralldüse austretenden Mediumkegels aufweist. Durch diese antiparallele Beaufschlagung des Mediumkegels mit dem Zer stäubergas kann bei einer gleich effektiven Zerstäubung die Gasaustrittsgeschwindigkeit verringert und durch diese Gegen stromtechnik die Form des Sprays aufgeweitet werden.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß in einer Medium zuführung zur Einlaßöffnung des Mediums ein Einlaßhindernis angeordnet ist. Im strömenden Medium wird durch dieses Ein laßhindernis eine Turbulenz erzeugt und damit die kinetische Energie des Mediums erhöht, wodurch die Zerstäubung besonders effektiv abläuft.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn sich das Einlaßhindernis im wesentlichen in einer Richtung quer zur Mediumbewegungs richtung erstreckt. Dadurch wird die Turbulenzbildung beson ders effektiv.

Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß das Einlaß hindernis durch einen zylindrischen Körper gebildet wird.

Abgesehen von anderen denkbaren Hindernisformen kann vorge sehen sein, daß das Einlaßhindernis durch eine Platte ge bildet wird. Der Mediumstrahl läßt sich so leichter zer stäuben, denn die kinetische Energie seiner Turbulenz wird durch die Platte erhöht.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß sich die Einlaßöffnung des Medium in Richtung der Mediumbewegungsrichtung erweitert. Eine Erweiterung führt zu einer Verminderung der Austritts geschwindigkeit des Mediums, was eine Zerstörung der hydrau lisch ausgebildeten Geschwindigkeitsprofile führt und dadurch die Turbulenzen verstärkt. Deshalb ist es günstig, wenn keine Strömungsablösung in der Einlaßöffnung auftritt. Dazu ist es vorteilhaft, die Oberfläche der Einlaßöffnung glatt zu gestalten und jegliche scharfen Kanten zu vermeiden.

Besonders günstig ist es dabei, wenn ein durch die Erwei terung vorgegebener Aufweitungswinkel weniger als 30° auf weist.

Bevorzugterweise kann vorgesehen sein, daß der Aufweitungs winkel zwischen 5° und 20° liegt. Diese Winkel ergeben eine Optimierung der Turbulenzbildung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch einen Heizbrenner der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums an der Einlaßöffnung des Verbrennungsraums vorgesehen ist, mit mindestens einer eine Mediumbewegungs richtung vorgebende Einlaßöffnung für das Medium und einer Sprayauslaßöffnung für ein von der Vorrichtung in einer ersten Zerstäubungsstufe erzeugtes Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten, wobei die Vorrichtung mindestens eine weitere Zerstäubungsstufe aufweist zum Zerstäuben eines Grobsprayanteils des aus mindestens einem Feinsprayanteil und dem Grobsprayanteil gebildeten Sprays, wobei der Grobspray anteil durch die Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Größe überschreiten. Ein Heizbrenner mit einer derartigen Vorrichtung zum Zerstäuben weist wesentlich verbesserte Eigenschaften auf betreffend Abgaswerte und Brennstoffbedarf. Grund hierfür ist die optimierte Zerstäu bung des Mediums im Einlaßbereich, wodurch die Verbrennung optimiert ist.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Auslaßöffnung für Verbrennungsprodukte auf einer Innenseite oder einer Außenseite des Verbrennungsraums beabstandet durch mindestens ein Hindernis bedeckt wird. Durch diese Anordnung wird, wie schon bei der Vorrichtung zum Zerstäuben erläutert, eine weitere Zerstäubungsstufe realisiert, wodurch der Heizbrenner insgesamt Teil der Vorrichtung zum Zerstäuben wird. Große Tropfen, die ungehindert durch eine für die Verbrennung benötigte Flamme hindurchtreten, werden durch das Hindernis unter anderem daran gehindert, den Verbrennungsraum unge hindert zu verlassen. Vielmehr treffen die Tropfen auf das Hindernis auf, bilden zunächst einen Film und werden, da sich das Hindernis im Verbrennungsraum oder etwas außerhalb von diesem befindet und deswegen entsprechend heiß ist, ver dampft. Das verdampfte Medium kann leicht entzündet werden, wodurch eine vollständige Verbrennung des gesamten Mediums realisiert wird. Mehrere Hindernisse können kaskadenförmig hintereinander angeordnet sein.

Günstig ist es, wenn das Hindernis durch eine Scheibe gebil det wird. Eine Scheibe läßt sich leicht an eine kreisförmige Auslaßöffnung anpassen. Darüber hinaus fördert sie einen symmetrischen Verbrennungsvorgang.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß die Symmetrie achsen des Hindernisses und die Auslaßöffnung für die Ver brennungsprodukte zusammenfallen. Auf diese Weise läßt sich ein symmetrischer Verbrennungsvorgang realisieren, bei dem auch die zunächst nicht verdampften Tropfen zur Bildung einer symmetrischen Flamme beitragen.

Günstig kann es sein, wenn der Durchmesser des Hindernisses mindestens dem Durchmesser der Auslaßöffnung für die Ver brennungsprodukte entspricht. Dadurch werden sämtliche unver brannten Tropfen des Mediums daran gehindert, an dem Hinder nis vorbeizufliegen. Durch das heiße Hindernis werden alle Tropfen verdampft.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchmesser der Hindernisses maximal dem 1,5fachen des Durchmessers der Aus laßöffnung entspricht. Bei diesem Größenverhältnis werden alle unverdampften Tropfen von dem Hindernis sicher erfaßt.

Die Umlenkung der Verbrennungsprodukte vor dem Austreten aus dem Verbrennungsraum ist unterhalb dieses Werts besonders günstig.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß der Abstand zwischen der Auslaßöffnung für die Verbrennungsprodukte und dem Hindernis mindestens dem 0,2fachen des Durchmessers der Aus laßöffnung für die Verbrennungsprodukte entspricht. Durch diese Wahl des Abstandes ist ein Austreten des Abgases aus dem Verbrennungsraum sicher gewährleistet.

Darüber hinaus kann es günstig sein, wenn der Abstand zwischen der Auslaßöffnung und dem Hindernis höchstens dem 0,5fachen des Durchmessers der Auslaßöffnung entspricht. Der Abstand sollte nicht zu groß gewählt werden, damit alle unverbrannten Tropfen auch wirklich auf das Hindernis auf treffen.

Günstig ist es, wenn eine Abgasrückführung vorgesehen ist, die die Auslaßöffnung für die Verbrennungsprodukte mit mindestens einer Zerstäubergaseinlaßöffnung verbindet. Durch eine solche Abgasrückführung kann ein Teil des Zerstäuber gases durch das Abgas gebildet werden, wodurch insbesondere die Stickoxidbildung bei der Verbrennung verringert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Heizbrenners kann vorgesehen sein, daß der Vorrichtung zum Zerstäuben ein Gebläse vorgeschaltet ist zum Erzeugen eines Zerstäubergas stroms. Für Heizbrenner mit herkömmlichen Zerstäubungsvor richtungen werden. Kompressoren zur Erzeugung des Zerstäuber gasstroms benötigt. Mit diesen können Förderdrucke größer als 0,5 bar erzeugt und Geschwindigkeiten des Zerstäubergas stromes bis zu Schallgeschwindigkeit erreicht werden. Bei Heizbrennern mit Vorrichtungen zum Zerstäuben, wie sie durch diese Erfindung vorgeschlagen werden, genügt es, ein Gebläse einzusetzen, mit dem nur Förderdrucke von höchstens 0,5 bar und Geschwindigkeiten des Zerstäubergasstromes deutlich unterhalb der Schallgeschwindigkeit erzielt werden können. Ein durch das Gebläse erzeugter Druckunterschied reicht aus, um den flüssigen Brennstoff, beispielsweise Heizöl, optimal zu zerstäuben und eine ihrer Form stabilisierte Verbrennung zu gewährleisten.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dienen im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläu terung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine zweistufigen Koaxialzerstäuber;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch ein zweites Aus führungsbeispiel eines zweistufigen Koaxial zerstäubers;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines rotations symmetrischen Koaxialzerstäubers;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Aus führungsform eines Transversalzerstäubers;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Transversalzer stäubers;

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Transversalzer stäubers;

Fig. 7 eine schematische Längsschnittansicht durch einen Transversalzerstäuber, wie er in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt ist;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Transversalzer stäubers wie er in den Fig. 6 und 7 darge stellt ist;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht durch ein fünftes Aus führungsbeispiel eines Transversalzerstäubers;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht durch ein siebtes Aus führungsbeispiels eines Transversalzerstäubers;

Fig. 11 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungs beispiels eines Koaxialzerstäubers;

Fig. 12 eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Koaxial zerstäubers aus Fig. 11;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus den Fig. 11 und 12;

Fig. 14 eine Seitenansicht eines vierten Ausführungs beispiels eines Koaxialzerstäubers;

Fig. 15 eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Koaxial zerstäubers aus Fig. 14:

Fig. 16 eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus den Fig. 14 und 15;

Fig. 17 eine Querschnittsansicht eines achten Aus führungsbeispiels eines Transversalzerstäubers;

Fig. 18 eine Querschnittsansicht durch ein fünftes Aus führungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht durch eine sechstes Ausführungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers;

Fig. 20 eine schematische Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 18;

Fig. 21 eine Querschnittsansicht eines siebten Aus führungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 21;

Fig. 23 eine Querschnittsansicht eines achten Aus führungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers;

Fig. 24 eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 23;

Fig. 25 ein neuntes Ausführungsbeispiels eines Koaxial zerstäubers;

Fig. 26 ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Koaxial zerstäubers;

Fig. 27 eine Querschnittsansicht durch ein erstes Aus führungsbeispiels eines Dralldüsenzerstäubers;

Fig. 28 eine Querschnittsansicht durch ein zweites Aus führungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers;

Fig. 29 eine Querschnittsansicht durch ein drittes Aus führungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers;

Fig. 30 eine Querschnittsansicht durch ein viertes Aus führungsbeispiels eines Dralldüsenzerstäubers;

Fig. 31 eine schematische Querschnittsansicht des Dralldüsenzerstäubers aus Fig. 27;

Fig. 32 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Drall düsenzerstäubers;

Fig. 33 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Drall düsenzerstäubers;

Fig. 34 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Drall düsenzerstäubers;

Fig. 35 eine Längsschnittansicht durch eine Einlaß öffnung für das zu zerstäubende Medium;

Fig. 36 eine Querschnittsansicht der Einlaßöffnung aus Fig. 35;

Fig. 37 eine Längsschnittansicht durch eine Medium zuführung;

Fig. 38 eine Querschnittsansicht durch die Medium zuführung aus Fig. 37;

Fig. 39 eine Längsschnittansicht durch eine Einlaß öffnung des Mediums;

Fig. 40 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einlaß öffnung für das Medium;

Fig. 41 eine schematische Querschnittansicht durch einen Heizölbrenner mit einer mehrstufigen Heizölzerstäubung;

Fig. 42 eine schematische Darstellung einer Abgas beimischung bei einer mehrstufigen Heizölzer stäubung; und

Fig. 43 eine Querschnittsansicht durch einen Heizöl brenner analog Fig. 41 mit einer im Ver brennungsraum angeordneten Prallscheibe.

In Fig. 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 ver sehener Koaxialzerstäuber dargestellt, mit einem zylin drischen Flüssigkeitskanal 2, durch den eine Flüssigkeit 3 in Pfeilrichtung strömt und aus einer Austrittsöffnung 4 in Form eines Flüssigkeitsstrahls 5 austritt.

Der Flüssigkeitskanal 2 ist koaxial von einem Gaskanal 6 in Form eines Rohrabschnitts teilweise umgeben, wobei ein als eine Gaskanaleinlaßöffnung 7 dienendes Ende in axialer Rich tung mit der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 überlappt. Der Durchmesser des Gaskanals 6 ist etwa dreimal so groß wie der Durchmesser des Flüssigkeitskanals 2. Günstig sind auch Durchmesserverhältnisse, bei denen der Durchmesser des Gaskanals 6 denjenigen des Flüssigkeitskanals 2 um das 2 bis 10fache übertrifft.

Der Gaskanal 6 ist ferner koaxial von einem hülsenförmigen Gaskanal 6a umgeben, der eine Gaskanaleinlaßöffnung 7a an seinem einen Ende und eine Gaskanalauslaßöffnung 8a an seinem anderen Ende aufweist. Der Durchmesser des Gaskanals 6a beträgt etwa das 1,4fache des Durchmessers des Gaskanals 6. Die Gaskanaleinlaßöffnung 7a überlappt sich mit der Gaskanal auslaßöffnung 8 derart, daß der Gaskanal 6 auf etwa einem Drittel seiner Länge vom Gaskanal 6a umgeben ist. Ferner sind die Abmessungen des Gaskanals 6 und des Gaskanals 6a so gewählt, daß die Randlinien der Austrittsöffnung 4, der Gas kanalauslaßöffnung 8 und der Gaskanalauslaßöffnung 8a auf einer Kegeloberfläche 9 liegen. Ein zugehöriger Spraykegel weist einen halben Öffnungswinkel α auf, der etwa 10° beträgt. Denkbar sind Öffnungswinkel α zwischen 3° und 15°, vorzugsweise jedoch zwischen 5° und 10°.

Durch die Gaskanaleinlaßöffnungen 7 und 7a wird in einer zum Flüssigkeitsstrahl 2 parallelen Richtung ein Zerstäubergas 10 eingeleitet, das aufgrund der Anordnung der Gaskanäle 6 und 6a den Flüssigkeitsstrahl 2 in Form zweier hülsenförmiger Gasströme 11 und 11a umgibt. Das Zerstäubergas 10 wird den Gaskanälen 6 und 6a mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die größer als eine Geschwindigkeit der Flüssigkeit 3 ist. Infolgedessen trifft der Gasstrom 11 auf den Flüssigkeits strahl 5 ebenfalls mit einer größeren Geschwindigkeit als letzterer auf. Durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Gasstrom 11 und dem Flüssigkeitsstrahl 5 werden aus dem Flüssigkeitsstrahl 5 radial nach außen und in Fließrichtung Ligamente 12 herausgerissen, die durch Instabilitäten zu Tropfen 13 zerfallen. Die sich während dieses sogenannten Primärzerfalls bildenden Tropfen 13 sind bei sonst gleichen Bedingungen um so kleiner, je größer der Geschwindigkeits unterschied zwischen dem Flüssigkeitsstrahl 5 und den Gasströmen 11 ist.

Die Förderdrucke für die Gasströme 11 und 11a sind so gewählt, daß die sich bildenden Tropfen 13 und Ligamente 12 innere Wandflächen 15 und 15a der Gaskanäle 6 und 6a nicht anspritzen. Der Förderdruck des Gasstroms 11a wird beim vor liegenden Ausführungsbeispiel zumindest gleich, vorzugsweise jedoch aber größer als derjenige des Gasstroms 11 einge stellt. Analog wird der Massenstrom des Gasstroms 11a min destens gleich, bevorzugt aber größer als derjenige des Gas stroms 11 eingestellt.

Aufgrund der vorliegenden Anordnung sind beim Koaxialzer stäuber 1 zwei Zerstäubungsstufen realisiert. Eine erste Zer stäubungsstufe 25 wird gebildet durch das Aufeinandertreffen des Gasstroms 11 mit dem Flüssigkeitsstrahl 5. Das auf diese Weise entstandene Spray 14 aus Tropfen 13 wird in den Bereich des Gasstroms 11a bewegt, was zu einer erneuten Zerstäubung der Tropfen 13 und noch nicht zerfallener Ligamente 12 führt, jedoch bevorzugt zu einer Zerstäubung von besonders großen Tropfen 13a und 13b sowie der Ligamente 12. Auf diese Weise wird ein Teil des Sprays 14 in einer zweiten Zerstäubungs stufe 26 einem zweiten Zerstäubungsvorgang unterworfen.

Durch den Impulsaustausch zwischen den strömenden Medien wird eines davon, im vorliegenden Fall die Flüssigkeit 3 in Form des Flüssigkeitsstrahls 5, beschleunigt, die Gasströme 11 und 11a dagegen werden abgebremst. Hierdurch wird der Geschwin digkeitsunterschied zwischen den beiden Medien mit zunehmen dem Axialabstand von der Austrittsöffnung 4 immer kleiner. Außerdem vermindert sich die Geschwindigkeit der Gasströme 11 und 11a durch eine Aufweitung desselben. Dementsprechend werden aus dem Flüssigkeitsstrahl 5 herausgerissene Ligamente 12a und die sich daraus bildenden Tropfen 13a mit zunehmendem Axialabstand von der Austrittsöffnung 4 immer größer. Durch die Flüssigkeitsabtragung wird der noch intakte Flüssigkeits strahl 5 mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung 4 immer dünner und zunehmend aufgerauht, bis er schließlich zu groben Ligamenten 12b zerfällt. Aus diesen Ligamenten 12b bilden sich Tropfen 13b. Die Gesamtheit aller gebildeten Tropfen 13, 13a und 13b bildet das insgesamt mit dem Bezugs zeichen 14 versehene kegelförmige Spray, das von der Kegel oberfläche 9 begrenzt wird.

Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Koaxialzerstäubers 20 ist der Ver einfachung halber mit gleichen Bezugszeichen für identische Elemente versehen. In Ergänzung zu dem Koaxialzerstäuber 1 weisen die Gaskanäle 6 und 6a des Koaxialzerstäuber 20 an ihren Gaskanalauslaßöffnungen 8 und 8a jeweils einen Umlenk vorsprung 21 beziehungsweise 21a auf, die sich in axialer und radialer Richtung auf den Flüssigkeitsstrahl 5 hin er strecken. Die Umlenkvorsprünge 21 und 21a enden jeweils in einer Austrittskante 22 beziehungsweise 22a, durch die analog wie beim Koaxialzerstäuber 1 durch die Gaskanalauslaßöffnun gen 8 und 8a, eine Kegeloberfläche 9 vorgegeben wird. Durch diese Umlenkvorsprünge 21 und 21a wird das Zerstäubergas 10 in Form der beiden Gasströme 11 und 11a in Richtung auf den Flüssigkeitsstrahl 5 hin umgelenkt, wodurch die Zerstäubung intensiviert wird.

Für den Fall, daß der Gasstrom 11a an der zweiten Zerstäu bungsstufe 26 die gleiche Geschwindigkeit wie der Gasstrom 11 an der ersten Zerstäubungsstufe 25 aufweist, entsteht an der Stelle einer zweiten Gaszufuhr 23a im Bereich zwischen den Austrittskanten 22 und 22a ein größerer Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten des Flüssigkeitsstrahls 5 und des Gas stroms 11a als derjenige, zwischen dem Flüssigkeitsstrahl 5 und dem Gasstrom 11 im Bereich einer ersten Gaszufuhr 23 zwischen der Austrittsöffnung 4 und der Austrittskante 22. Grund hierfür ist, daß der Flüssigkeitsstrahl 5 durch den Gasstrom 11 abgebremst wird, bevor er den Bereich der zweiten Gaszufuhr 23a erreicht.

Zusätzlich zu den Gaskanälen 6 und 6a kann eine beliebige Zahl nicht dargestellter, den Flüssigkeitsstrahl 5 koaxial umgebende Kanäle zur Förderung des Zerstäubergases 10 vorge sehen sein, die in ähnlicher Weise wie die beiden darge stellten Gaskanäle 6 und 6a das Zerstäubergas 10 zum Flüssig keitsstrahl 5 leiten.

Die Austrittskanten 22 und 22a sind scharfkantig, damit die eventuell an die Wandflächen 15 und 15a der Gaskanäle 6 und 6a gelangte Flüssigkeit 3 wiederum zu kleinen Tropfen 13, 13a und 13b zerstäubt werden.

Einen die Gasströme 11 und 11a sowie weitere nicht darge stellte Gasströme bewirkende Versorgungsdruck nimmt von der Zerstäubungsstufe 25 zur Zerstäubungsstufe 26 und jeder weiteren in der Regel zu, kann aber auch konstant sein.

Ebenso kann ein entstehender Gasmassenstrom bei aufeinander folgenden Zerstäubungsstufen, beispielsweise den Zerstäu bungsstufen 25 und 26, gleich sein oder aber auch zunehmen.

Eine Optimierung der einzelnen Zerstäubungsstufen wird durch eine nicht näher dargestellte Dosierung der jeweiligen Gas massenströme einzeln optimiert. Dies kann beispielsweise über Dosierventile realisiert werden, die in einer Gaszuführung angeordnet sind, die mit den Gaskanaleinlaßöffnungen 7 und 7a verbunden ist.

In Fig. 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Trans versalzerstäubers dargestellt. Eine im wesentlichen zylin drische Zerstäuberkammer 31 dient als Gaskanal 6 und wird in Pfeilrichtung parallel zu ihrer Symmetrieachse von einem Gasstrom 11 des Zerstäubergases 10 durchströmt. Quer zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 ist an dieser ein radial nach außen abstehender Flüssigkeitskanal 2 angeordnet. Der aus dem Flüssigkeitskanal 2 austretende, radial nach innen auf die Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 gerich tete Flüssigkeitsstrahl 5 wird durch den Gasstrom 11 abge lenkt, und zwar in Richtung der Bewegung des Gasstroms 11, wie dies beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist.

Bei dem Transversalzerstäuber 30 besteht die Gefahr, daß der Flüssigkeitsstrahl 5 auf einen dem Flüssigkeitskanal 2 gegen überliegenden Bereich der inneren Wandfläche 15 der Zerstäu berkammer 31 auftrifft.

Um dies zu vermeiden weist der in Fig. 4 dargestellte Trans versalzerstäuber 35 eine Zerstäuberkammer 31 auf, deren Außenkontur im wesentlichen durch ein Viertel eines in axialer Richtung ausgedehnten elliptischen Grundkörpers gebildet wird. An einer der beiden rechteckigen Seitenflächen 36 und 36a ist ein Flüssigkeitskanal 2 quer zu der durch die Seitenfläche 36 definierte Ebene angeordnet. Auf der ge wölbten Einlaßfläche 37, die aus einem Viertel der Umfangs fläche des elliptischen Grundkörpers gebildet wird, sind vier Gaskanäle 6 jeweils normal und entlang einer Linie 38 in Umfangsrichtung der elliptischen Einlaßfläche 37 angeordnet. Es kann, wie im übrigen für alle anderen Transversalzer stäuber, auch eine beliebige andere Anzahl von Gaskanälen 6 vorgesehen sein, mindestens sollten es jedoch zwei sein.

Die Durchmesser der Gaskanäle 6 sind um so größer, je größer der Neigungswinkel η zwischen ihrer Symmetrieachse und der Flächennormalen der Seitenfläche 36a ist. Das durch die Gas kanäle 6 einströmende Zerstäubergas 10 bildet Gasströme 11, die im wesentlichen quer auf einen aus dem Flüssigkeitskanal 2 austretenden Flüssigkeitsstrahl 5 auftreffen. Dies ist in einer Querschnittsansicht in der Fig. 7 dargestellt.

Die aufgrund der gewölbten Einlaßfläche 37 unterschiedlichen Neigungswinkel η der Gaskanäle 6 relativ zu der offenen Seitenfläche 36a gewährleisten also, daß bei jeder durch den aus dem Gaskanal 6 austretenden und auf den Flüssigkeits strahl 5 auftreffenden Gasstrom 11 gebildeten Zerstäubungs stufe der Gasstrom 11 im wesentlichen quer auf den Flüssig keitsstrahl 5 auftrifft. Durch diese Neigung der Gaskanäle 6 erhält die Bewegungsrichtung jedes Gasstroms 11 eine Kompo nente, die antiparallel zur Bewegungsrichtung des Flüssig keitsstrahls 5 ist.

Die Förderkanäle 6 weisen darüber hinaus einen im wesent lichen elliptischen Querschnitt auf. Es sind allerdings auch völlig andere Formen denkbar, beispielsweise runde, recht- oder mehreckige.

Ein drittes Ausführungsbeispiels eines Transversalzerstäubers 40 ist in Fig. 5 dargestellt. Er unterscheidet sich vom Transversalzerstäuber 35 dadurch, daß zwei ebene, an die mit dem Flüssigkeitskanal 2 versehene Seitenfläche 36 der Zer stäuberkammer angrenzen und einen Winkel β bilden. Dies ist in einem Querschnitt in Fig. 8 zu sehen. Der Öffnungsquer schnitt der Gaskanalauslaßöffnungen 8 nimmt mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 zu.

Ein viertes Beispiels eines Transversalzerstäubers ist in Fig. 6 dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 45 versehen. Es unterscheidet sich vom Transversalzerstäuber 40 lediglich dadurch, daß die Seitenflächen 41 und 41a zusammen mit der Einlaßfläche 37 der Zerstäuberkammer 31 eine insge samt gewölbte Oberfläche 46 bilden, die keine scharfen Kanten aufweist. Durch diese besondere Form ist die Zerstäuberkammer 31 des Transversalzerstäuber 45 optimal an die sich bildende Form des Sprays 14 angepaßt.

Die Zerstäubung bei den Transversalzerstäubern 30, 35, 40 und 45 wird erreicht, indem der Gasstrom 11 nach dem Austreten aus der ihm zugeordneten Gaskanalauslaßöffnung 8 den Flüssig keitsstrahl 5 beaufschlagt und Ligamente 12 und Tropfen 13 aus diesem herausreißt. Durch jeden Gaskanal 6 wird eine weitere Zerstäubungsstufe gebildet. Im Fall der Transversal zerstäuber 35, 40 und 45 liegen somit vier Zerstäubungsstufen vor.

Fig. 9 zeigt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 ver sehenes fünftes Ausführungsbeispiel eines Transversalzer stäubers. Es unterscheidet sich von den Transversalzer stäubern 35, 40 und 45 dadurch, daß lediglich drei Gaskanäle 6 vorgesehen sind, durch die das Zerstäubergas 10 eingeleitet wird. Es könnten aber auch zwei oder mehr als drei Gaskanäle 6 sein. Ferner ist die Zerstäuberkammer 31 an ihrem offenen, den Gaskanälen 6 gegenüberliegenden Ende mit einer Abrißkante 51 versehen, die sich in radialer und axialer Richtung von der Innenwand 52 der Zerstäuberkammer 31 in Richtung des aus tretenden Sprays erstreckt. Durch die Abrißkante 51 wird der freie Querschnitt der Zerstäuberkammer 31 verringert, was zur Folge hat, daß ein von dem Zerstäubergas 10 gebildeter Anteil des durch die Gasströme 11 aus dem Flüssigkeitsstrahl 5 erzeugten Sprays 14 durch einen von der Abrißkante 51 begrenzten Sprayauslaß 53 hindurch beschleunigt wird. Durch diese Beschleunigung in Folge der Querschnittsverengung wird die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Zerstäubergas 10 und den großen Tropfen 13, insbesondere denen, die auf einer Innenwand 52 des Transversalzerstäubers 50 auftreffen und dort oder auf der Abrißkante 51 einen dünnen Film bilden, erhöht, wodurch der Grobsprayanteil des Sprays 14 noch weiter zerstäubt, er durchläuft damit eine zweite Zerstäubungsstufe 26, nachdem er bereits eine erste Zerstäubungsstufe 25 durch laufen hat. Diese wird durch die Beaufschlagung des Flüssig keitsstrahls 5 mit den Gasströmen 11 gebildet.

Die Anordnung der Gaskanäle 6 ist so gewählt, daß nur ein kleiner Anteil des zu zerstäubenden Flüssigkeitsstrahls 5 eine Berührung mit der Innenwand 52 oder der Abrißkante 51 erfährt. Dieser Anteil liegt unter 30%, bevorzugt aber unter 10%.

Die Abrißkante 51 wird so kurz wie möglich gehalten, um hydrodynamische Effekte bei der Zerstäubung im Bereich des Sprayauslasses 53 zu verstärken. Der Austrittsquerschnitt des Sprayauslasses 53 entspricht etwa der Summe der Querschnitte der Gaskanäle 6. Darüber hinaus sind auch alle anderen Merk male der Transversalzerstäuber 35, 40 und 45 bei dem Koaxial zerstäuber 50 verwirklicht.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trans versalzerstäubers 60 dargestellt, der eine Weiterentwicklung des Transversalzerstäubers 30 ist. Zusätzlich zu den Gas kanälen 6 ist ein Ringkanal 61 vorgesehen, der den Spray auslaß 53 ringförmig umgibt und in Richtung auf den Spray auslaß 53 geöffnet ist. Somit entsteht außer der Abrißkante 51 eine weitere Abrißkante 51a, die ebenfalls radial nach innen auf den Sprayauslaß 53 hin absteht. Durch den Ringkanal 61 wird die Effektivität der zweiten Zerstäubungsstufe 26 im Bereich des Sprayauslasses 53 wesentlich gesteigert. Deshalb kann bei dem Transversalzerstäuber 60 der Gasmassenstrom im Bereich der Gaskanäle 6 reduziert werden. Dies hat zur Folge, daß der Gesamtbedarf an Zerstäubergas 10 bei diesem Aus führungsbeispiel geringfügig unter dem des Transversalzer stäubers 50 liegt. Durch eine tangential abstehende Anordnung eines Gaskanals 6a am Ringkanal 61 entsteht ein Drall des durch den Gaskanal 6a eingeleiteten Gasstroms 11a. Durch eine Erhöhung des Gasstroms im Ringkanal 61 wird der Drall ver stärkt und der Öffnungswinkel 2α des Spraykegels 16 erhöht sich. Auf diese Weise läßt sich die Verteilungscharakteristik des Sprays den jeweiligen Anforderungen besonders gut an passen.

Besonders vorteilhaft ist eine kurze Abrißkante 51, so daß eine hydraulisch ausgebildete Filmströmung an der Abrißkante 51 verhindert wird. Dies bringt den Vorteil, daß sich auf der Abrißkante 51 ein Flüssigkeitsfilm 56 ausbildet, wobei die den Flüssigkeitsfilm 56 bildende Flüssigkeit kein vollaus gebildetes Strömungsprofil aufweist, so daß die aerodyna mische Zerstäubung weniger Energie benötigt, da hier die kinetische Energie der Turbulenz in der auf die Abrißkante 51 teilweise auftreffenden Tropfen 13 die Zerstäubung unter stützt. Die Länge der Abrißkante 51 ist deshalb so gewählt, daß sie das fünf- bis zehnfache des sich in diesem Bereich gebildeten Flüssigkeitsfilms nicht überschreitet. Insbeson dere bei kleineren Zerstäubern beträgt die Länge der Abriß kanten 51 weniger als 3 bis 5 mm. Die Verteilungscharak teristik der Tropfengröße der einzelnen Zerstäubungsstufen 25 und 26 wird durch die Anpassung der Querschnitte der Gas kanäle 6 und 6a sowie der Gasmassenströme beeinflußt. Bevor zugt werden die k 50388 00070 552 001000280000000200012000285915027700040 0002019856169 00004 50269leineren Tropfen 13b bei einer bimodalen Größenverteilung der Tropfen 13, 13a und 13b im Spray 14 in der Zerstäubungsstufe 26 im Bereich des Sprayauslasses 53 erzeugt.

In den Fig. 11 bis 13 ist ein Transversalzerstäuber 70 dargestellt, der eine rotationssymmetrische Zerstäuberkammer 31 in Form einer länglichen Hülse aufweist, deren eines Ende 74 quer zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 mit einem Deckel 71 verschlossen ist. Am Deckel 71 ist ein Flüssig keitskanal 2 angeordnet, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Zerstäuberkammer 31, dessen Symmetrieachse jedoch parallel zu der der Zerstäuber kammer 31 verläuft. Jedoch ist der Flüssigkeitskanal 2 exzen trisch am Deckel 71 angeordnet.

An ihrem anderen Ende verjüngt sich die Zerstäuberkammer 31 in radialer und axialer Richtung auf ihre Symmetrieachse hin und bildet dadurch eine Abrißkante 51. Die durch die Abriß kante 51 umgebene verbleibende Öffnung in der Zerstäuber kammer 31 bildet einen Sprayauslaß 53. Der Flüssigkeitskanal 2 ist relativ zu einer Endkante 72 der Abrißkante 51 derart angeordnet, daß eine Verbindungslinie 75 zwischen der End kante 72 und einer Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 mit der Symmetrieachse des Flüssigkeitskanals 2 einen Winkel γ von etwa 5° bildet.

Ein Gaskanal 6 ist an einer äußeren Umfangswandung 73 der Zerstäuberkammer 31 derart angeordnet, daß eine Gaskanalaus laßöffnung 8a sich in tangentialer Richtung auf der Innen seite der Umfangswandung 73 in den Zerstäuberraum 31 hinein eröffnet. Die Symmetrieachse des rotationssymmetrischen Gas kanals 6 verläuft gleichzeitig parallel zu einer vom Deckel 71 festgelegten Ebene. Wahlweise kann bei diesem Ausführungs beispiel auch die Umfangswandung 73 in axialer Richtung über die Abrißkante 51 hinaus verlängert und mit einer weiteren Abrißkante 51a versehen sein. Diese erstreckt sich ebenfalls in axialer und radialer Richtung auf die Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 hin, jedoch nicht so weit wie die Abriß kante 51. Durch die axial verlängerte Umfangswandung 73 und die Abrißkante 51 entsteht ein ringförmiger Raum 76, an dem ein zweiter Gaskanal 6a in tangentialer Richtung von der Zer stäuberkammer 31 abstehend angeordnet ist. Die Symmetrieachse des Gaskanals 6a verläuft parallel zu der des Gaskanals 6, jedoch ist der Durchmesser des Gaskanals 6a etwa nur halb so groß wie der des Gaskanals 6. Ferner sind der Gaskanal 6 und der Flüssigkeitskanal 2 relativ zueinander so angeordnet, daß der tangential durch den Gaskanal 6 in die Zerstäuberkammer 31 strömende Gasstrom 11 den aus dem Flüssigkeitskanal 2 aus tretenden Flüssigkeitsstrahl 5 voll erfaßt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also die zu zerstäubende Flüssigkeit 2 der Zerstäuberkammer 31 parallel verschoben zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 zugeführt. Durch den im wesentlichen senkrecht vom Gasstrom 11 des Zerstäubergases 10 angeströmten Flüssigkeitsstrahl 5 wird in der Zerstäuber kammer 31 ein Drall erzeugt, der sich bei einer Verringerung des Querschnittes der Zerstäuberkammer 31, beispielsweise im Bereich des Sprayauslasses 53, durch die Drehimpulserhaltung noch verstärkt. Dieser Drall verstärkt die räumliche Trennung der kleinen und großen Tropfen 13, wodurch der mittlere Durchmesser der Tropfen 13, die aus der ersten Zerstäubungs stufe 25 im Bereich der Gaskanalauslaßöffnung 8 stammen und ohne Wandberührung die zweite Zerstäubungsstufe 26 im Bereich des Sprayauslasses 53 passieren, reduziert wird. Grund hier für ist, daß die Zerstäuberkammer 31 für die erste Zer stäubungsstufe 25 als Zyklon wirkt, der die Tropfen 13 unter halb einem bestimmten Durchmesser durch den Sprayauslaß 53 passieren läßt, die großen jedoch nicht.

Die Abrißkante 51 der zweiten Zerstäubungsstufe 26 wird so ausgelegt, daß der nicht abgelenkte intakte Flüssigkeits strahl 5 die Zerstäuberkammer 31 nicht verlassen kann, ohne auf die Abrißkante 51 zu treffen.

In den Fig. 14 bis 16 ist ein Zerstäuber 80 dargestellt, der eine Weiterbildung des Transversalzerstäubers 70 ist. Der Flüssigkeitskanal 2 ist, wie dies strichpunktiert dargestellt ist, wahlweise parallel oder geneigt bezüglich der Symmetrie achse der Zerstäuberkammer 31 angeordnet. Ferner eröffnet sich der Gaskanal 6 in einer Richtung, die auf den Flüssig keitskanal 2 hin weist. Auf diese Weise wird eine Gegenstrom- Geschwindigkeitskomponente des durch den Gaskanal 6 einge leiteten Gasstroms 11 zum nicht dargestellten Flüssigkeits strahl 5 der zu zerstäubenden Flüssigkeit 3 erzeugt.

Der lediglich mit einer einzigen Abrißkante 51 versehene Zer stäuberraum 31 weist jedoch zusätzlich einen tangential an der Umfangswandung 73 der Zerstäuberkammer 31 abstehenden Gaskanal 6 auf, der einerseits eine Innenseite 77 dar Um fangswandung 73 und andererseits die Abrißkante 51 berührt. Dadurch wird in Ergänzung zu einer Zerstäubungsstufe 25 im Bereich zwischen der Gaskanalauslaßöffnung 8a und der Aus trittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2, eine zweite Zer stäubungsstufe 26 im Bereich der Gaskanalauslaßöffnung 8a des Gaskanals 6a und des durch die Abrißkante 51 begrenzten Sprayauslasses 53 gebildet.

Fig. 17 zeigt als eine Weiterbildung des Transversalzer stäubers 30 einen Zerstäuber 85. Der aus dem Flüssigkeits kanal 2 austretende Flüssigkeitsstrahl 5 trifft auf die Ober fläche der dem Flüssigkeitskanal 2 gegenüberliegenden Wand fläche 15 des Zerstäuberraums 31. Dort bildet sich durch die auftreffenden Tropfen 13 ein Flüssigkeitsfilm 86.

Wie beim Transversalzerstäuber 30 wird ein Gasstrom 11 koaxial in die Zerstäuberkammer 31 eingeleitet und trifft den quer zum Gasstrom 11 gerichteten Flüssigkeitsstrahl 5. Dia metral dem Flüssigkeitskanal 2 gegenüberliegend erstreckt sich an der äußeren Umfangswandung 73 der Zerstäuberkammer 31 ein im Querschnitt halbringförmiger Gaskanal 6a, an den sich ein Umlenkvorsprung 21 anschließt, der sich in Richtung auf die Umfangswandung 73 sowie in axialer Richtung hin ausdehnt. Das Ende des Umlenkvorsprungs 21 sowie der Umfangswandung 73 bildet eine Gaskanalauslaßöffnung 8a, durch die der Gasstrom 11a hindurchströmt und den Flüssigkeitsfilm 86 von der Gas kanalauslaßöffnung 8a weggerichtet zerstäubt. Hierdurch wird eine zweite Zerstäubungsstufe 26 gebildet, die die erste Zer stäubungsstufe 25 im Bereich des austretenden Flüssigkeits strahls 5 ergänzt.

Die Dimensionierungen des Zerstäubers 85 sind so gewählt, daß die Wandberührung des Flüssigkeitsstrahls 5 nur auf einen kleinen Bereich der Wandfläche 15 der Zerstäuberkammer 31 stattfindet, die weniger als etwa 30% des Wandumfangs beträgt. Dies wird erreicht, indem nur ein geringer Teil, weniger als circa 10%, des zu zerstäubenden Flüssigkeits strahls 5 die Wandfläche 15 der Zerstäuberkammer 31 berührt.

Deshalb wird zur Verringerung des Bedarfs an Zerstäubergas 10 ein Gasstrom 11a nur in dem Bereich der Wandfläche 15 zuge führt, wo tatsächlich ein Flüssigkeitsfilm 86 entsteht.

Fig. 18 zeigt einen Zerstäuber 90, dessen Flüssigkeitskanal 2 von einem Gaskanal 6 konzentrisch umgeben ist. Eine Gas kanalauslaßöffnung 8 ist koaxial an einer rotationssymme trischen Zerstäuberkammer 31 an ihrem einen, mit einem Deckel 71 verschlossenen Ende angeordnet ist. Die Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 endet in einer durch den Deckel 71 festgelegten Ebene 96. Dadurch wird eine erste Zerstäubungs stufe 25 im Bereich der Austrittsöffnung 34 und der Gaskanal auslaßöffnung 8 gebildet.

In axialer Richtung ist von der Austrittsöffnung 4 entfernt quer zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 eine kegel stumpfförmige Prallscheibe 91 angeordnet, deren im Durch messer größere Basisfläche 92 der Austrittsöffnung 4 abge wandt ist. Der Durchmesser der Basisfläche 92 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Zerstäuberkammer 31. Der schrägen Umfangswandung 94 der Prallscheibe 91 zugewandt, erstreckt sich von der inneren Kammerwand 93 der Zerstäuber kammer 31 ein radial nach innen abstehender, in seiner Höhe in axialer Richtung zunehmender Vorsprung 95, der in Ver bindung mit der schrägen Umfangswandung 94 der Prallscheibe 91 einen ringförmigen Sprayauslaß 53 bildet. Dieser Spray auslaß 53 ist aufgrund der ihn begrenzenden Umfangswandung 94 und des Vorsprungs 95 in axialer Richtung von der Austritts öffnung 4 weg verjüngt. Über den Vorsprung 95 hinaus erstreckt sich die Zerstäuberkammer 31 noch weiter in axialer Richtung.

Die zweite Zerstäubungsstufe 26 wird im wesentlichen durch den ringförmigen Sprayauslaß 53 gebildet. Der aus der Auslaß öffnung 4 austretende Flüssigkeitsstrahl 5 wird teilweise durch den Gasstrom 11 zerstäubt. Der nicht fein genug zer stäubte Teil des Flüssigkeitsstrahls 5 trifft in Form von Tropfen 13 und Ligamenten 12 auf die Prallscheibe 91 und bildet dort einen Flüssigkeitsfilm 86, der sich in Richtung auf die Umfangswandung 94 der Prallscheibe 91 hin erstreckt. Durch den verengten Sprayauslaß 53 wird der von dem Zer stäubergas 10 gebildete Anteil des in der Zerstäubungsstufe 25 erzeugten Sprays 14 beschleunigt und reißt den Flüssig keitsfilm 86 mit, wodurch dieser zerstäubt wird. Diese zweite Zerstäubungsstufe 26 durchlaufen in erster Linie die in der ersten Zerstäubungsstufe 25 erzeugten zu großen Tropfen 13 und Ligamente 12.

Anhand Fig. 20 wird die Dimensionierung des Zerstäubers 90 erläutert. Der Durchmesser D' der Prallscheibe 91 beträgt etwa das 0,2- bis 0,4fache der Länge L der ersten Zer stäubungsstufe 25. Diese ist festgelegt durch den Abstand der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 von der Prall scheibe 91. Es sind aber auch Verhältnisse zwischen dem Durchmesser D' der Prallscheibe 91 und der Länge L der Zer stäubungsstufe 25 möglich, die zwischen 0,05 und 1 liegen. Ferner ist der freie Querschnitt der Zerstäubungsstufe 25 etwa gleich dem der Zerstäubungsstufe 26. Die Länge L der Zerstäubungsstufe 25 entspricht etwa dem fünf- bis zehnfachen Durchmesser D des zu zerstäubenden Flüssigkeitskanals 2.

Die Prallscheibe 91 kann flach sein, wie sie bei dem in Fig. 18 dargestellten Zerstäuber 90 vorgesehen ist. Denkbar sind aber auch pilzförmige oder kegelförmige Körper. Die Abriß kanten 51a und 51 an der Prallscheibe 91 und dem Vorsprung 95 sind scharfkantig. Mit abnehmendem Durchmesser D' der Prall scheibe 91 nimmt der mittlere Tropfendurchmesser bei sonst gleichen Bedingungen für diese Zerstäubungsvorrichtung zu.

In Fig. 19 ist eine Weiterbildung des Zerstäubers 90 darge stellt. Der Zerstäuber 100 weist zusätzlich einen Gaskanal 6a auf, der die Zerstäuberkammer 31 koaxial umgibt. Sowohl am Ende der Zerstäuberkammer 31 als auch am Gaskanal 6a sind Um lenkvorsprünge 21 und 21a vorgesehen, wie sie am Koaxialzer stäuber 20 vorgesehen sind. Diese legen eine ringförmige Gas kanalauslaßöffnung 8a fest, wodurch der durch den Gaskanal 6a strömende Gasstrom 11a im wesentlichen auf die Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 hin gerichtet austritt. Nicht darge stellt ist die Möglichkeit, den Gaskanal 6a nicht ringförmig, sondern exzentrisch anzuordnen, wie dies bei dem Transversal zerstäuber 70 vorgesehen ist. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher Drall erzeugt werden. Diese Ausführungsform ist ideal für die Erzeugung eines Sprays 14 nach bestimmten Vor gaben zur Verteilungscharakteristik oder eines Sprays 14 mit zeitlich veränderlicher Tropfengröße. Hierzu wird der Gas strom 11a, der durch den Gaskanal 6a zugeführt wird, zeitlich variiert. Ein bimodales Spray 14 wird erzeugt, indem im Bereich der Zerstäubungsstufe 26 kleinere Tropfen 13 erzeugt werden, als in der Zerstäubungsstufe 25.

In Fig. 21 und 22 ist ein Zerstäuber 105 dargestellt, der in Ergänzung zum Zerstäuber 90 zwei Gaskanäle 6a und 6b auf weist, die einander diametral gegenüberliegend radial von der Zerstäuberkammer 31 nach außen abstehen. Möglich wäre auch ein einzelner oder auch mehrere Gaskanäle. Die Gaskanäle 6a und 6b sind in axialer Richtung etwa zwischen der Prall scheibe 91 und der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 angeordnet. Der freie Querschnitt der Zerstäubungsstufe 26 im Bereich der Prallscheibe 91 entspricht etwa der Summe der Querschnitte der Gaskanäle 6, 6a und 6b der Zerstäubungsstufe 25. Denkbar ist auch, auf den konzentrischen Gaskanal 6 ganz zu verzichten.

Für den Zerstäuber 110, der in den Fig. 23 und 24 darge stellt ist, gilt für das Verhältnis der Querschnitte das gleiche wie für den Zerstäuber 105. Der Zerstäuber 110 unter scheidet sich jedoch vom Zerstäuber 105 dadurch, daß die Gas kanäle 6a und 6b zwar in derselben Ebene liegend an der Zer stäuberkammer 31 nach außen abstehend angeordnet sind, jedoch bezogen auf einen Durchmesser durch die Zerstäuberkammer 31 seitlich versetzt. Dadurch kann ein durch die Gaskanäle 6a und 6b eingeleitetes Zerstäubergas 10 in der Zerstäuberkammer 31 zusätzlich einen Drall erzeugen.

Fig. 25 zeigt einen Zerstäuber 115, der eine Kombination der Zerstäuber 100 und 105 ist. Ausgehend von dem Zerstäuber 105 sind zwei weitere Gaskanäle 6c und 6d vorgesehen, die an dem Ende der Zerstäuberkammer 31 angeordnet sind, an der sich auch die Prallscheibe 91 befindet. Es sind jedoch auch nur ein einzelner oder mehrere Gaskanäle denkbar. Die Zerstäuber kammer 31 ist in Richtung des Sprayauslasses 53 im Durch messer verjüngt und bildet durch die Verjüngung einen Umlenk vorsprung 21. Die Gaskanäle 6c und 6d münden ebenfalls in einen Umlenkvorsprung 21a, wodurch eine Gaskanalauslaßöffnung 8a gebildet wird, die den Sprayauslaß 53 ringförmig umgibt. Auch bei dem Zerstäuber 115 können sämtliche Gaskanäle 6a bis 6d seitlich versetzt angeordnet sein, wie dies beim Zer stäuber 110 der Fall ist.

Der in Fig. 26 dargestellte Zerstäuber 120 unterscheidet sich vom Zerstäuber 115 dahingehend, daß die Gaskanäle 6a und 6b radial nach außen abstehend zusätzlich in axialer Richtung von der Austrittsöffnung 4 weg geneigt sind. Darüber hinaus ist beim Zerstäuber. 120 kein Gaskanal 6 vorgesehen, der den Flüssigkeitskanal 2 umgibt. Wahlweise kann er auch vorhanden sein. Dieser ist folglich direkt am Deckel 71 der Zerstäuber kammer 31 angeordnet, und zwar koaxial zur Zerstäuberkammer 31. Durch die geneigte Anordnung der Gaskanäle 6a und 6b kann das Zerstäubergas 10 mit einer Gegenstromkomponente auf den aus der Austrittsöffnung 4 austretenden Flüssigkeitsstrahl 5 hin gerichtet werden, was die Zerstäubung zusätzlich fördert. Die Gaskanäle 6a bis 6d können wahlweise radial abstehen, wie beim Zerstäuber 105, oder aber bezogen auf den Durchmesser des Zerstäuberraums seitlich versetzt angeordnet sein, wie beim Zerstäuber 110.

Durch die exzentrische Anordnung der Gaskanäle 6a und 6b, kann die Zerstäubungsstufe 25 mit einem Drall versehen sein. Ebenso kann auch die Zerstäubungsstufe 26 drallbehaftet sein. Dies wird durch eine exzentrische Anordnung der Gaskanäle 6c und 6d erreicht. Dabei können sowohl ein Paralleldrall, bei dem die Gasströme 11 und 11a gleichsinnig rotieren, der beiden Zerstäubungsstufen 25 und 26, aber auch ein Konter drall, bei dem die Gasströme 11 und 11a gegensinnig rotieren, realisiert werden. Ein Konterdrall ist insbesondere bei einer hohen Tropfendichte, ein Paralleldrall bei einer geringen Tropfendichte vorteilhaft. Dabei führt der Konterdrall zu kleineren Tropfen 13 und zu einem kleineren Spraywinkel α, allerdings wird die Tropfenkollision erhöht. Im Gegensatz hierzu führt der Paralleldrall zu größeren Tropfen 13, zu größerem Spraywinkel α und vermindert dadurch die Tropfen kollision.

Die mit Bezug zu den Fig. 25 und 26 dargestellten Ausfüh rungsbeispiele, die Zerstäuber 115 und 120, sind ideal für die Erzeugung eines Sprays 14 nach bestimmten Vorgaben zur Verteilungscharakteristik oder eines Sprays 14 mit zeitlich veränderlichen Tropfengröße. Dazu werden die Gasströme 11c und 11d für die Zerstäubungsstufe 26 durch die Gaskanäle 6c und 6d zeitlich variiert. Diese werden zur Erzeugung eines bimodalen Sprays 14 derart gesteuert, daß die Zerstäubungs stufe 26 die kleineren Tropfen 13 erzeugt.

In den Fig. 27 bis 34 sind Dralldüsenzerstäuber darge stellt. Ihnen gemeinsam ist eine erste Zerstäubungsstufe 25, bei der die Flüssigkeit 3 durch einen Flüssigkeitskanal 2 in eine Druckdralldüse 126 unter Druck eingeleitet wird. Alter nativ kann auch eine Rücklaufdralldüse verwendet werden. Beide Düsen weisen jeweils einen sich verjüngenden Quer schnitt in Richtung auf eine Austrittsöffnung 4a hin auf. Im Innern der Dralldüse 126 befindet sich eine nicht näher dar gestellte Drallkammer, in der die Flüssigkeit 3 eine hohe Rotation erfährt. Die ausströmende rotierende Flüssigkeit 3 bildet einen rotierenden Filmkegel 127, der zu Tropfen 13 und Ligamenten 12 zerfällt. Dabei bilden sich große und kleine Tropfen 13a und 13b.

Die Abmessungen der großen Tropfen 13a werden reduziert, indem eine Druckdralldüse 126 mit einer im Durchmesser kleineren Austrittsöffnung 4a eingesetzt und der Förderdruck erhöht wird, um einen gleichen Flüssigkeitsmassenstrom zu zerstäuben. Diese Maßnahme führt zu einer Verkleinerung aller Tropfen 13, 13a und 13b, auch solcher, die von vornherein schon klein waren.

Der rotierende Filmkegel 127 ist hohl, in ihm befindet sich keine Flüssigkeit 3. Wenn das Spray 14 in einer ruhenden Atmosphäre erzeugt wird, saugt es Luft an, die von außen in Richtung auf die Symmetrieachse des Sprays 14 hin strömt. Die angesaugte Luft lenkt die kleinen Tropfen 13b aus ihrer Bahn und reißt sie in Richtung auf die Symmetrieachse des Film kegels 127 hin, während die großen Tropfen 13a durch ihre Trägheit ihre Flugrichtung beibehalten. Dies hat zur Folge, daß bei einem bestimmten axialen Abstand von der Austritts öffnung 4a die Tropengröße mit zunehmendem radialen Abstand von der Symmetrieachse des Sprays 14 zunimmt.

In der Fig. 27 ist ein Drallzerstäuber 125 dargestellt, der eine die Druckdralldüse 126 koaxial umgebende Gaskappe 128 aufweist. Die Gaskappe 128 verjüngt sich auf eine Kappenaus laßöffnung 129 hin. Ein die Kappenauslaßöffnung 129 umgeben des Ende der Gaskappe 128 bildet eine Abrißkante 51, die in den Spraykegel 14 hineinragt. Die besonders unerwünschten großen Tropfen 13a treffen daher auf der Abrißkante 51 auf und bilden dort einen Flüssigkeitsfilm 86. Dieser wird zer stäubt, indem ein die Gaskappe 128 koaxial durchströmender Gasstrom 11 des Zerstäubergases 10 durch die verengte Kappen auslaßöffnung 129 beschleunigt wird. Die kleinen Tropfen 13b des Sprays 14 verlassen den Drallzerstäuber 125 durch die Kappenauslaßöffnung ungehindert. Durch diese geometrische Maßnahme reduziert sich ein durch den Öffnungswinkel des Filmkegels 127 vorgegebener Spraywinkel δ auf einen redu zierten Spraywinkel ε. Dies ist in Fig. 31 dargestellt.

Die intakte Länge l des rotierenden Filmkegels 127 entspricht je nach Art des Filmzerfalls in der Regel dem fünf- bis fünf zehnfachen eines Bohrungsdurchmessers der Austrittsöffnung 4a der Druckdralldüse 126. Der Trennungseffekt zwischen großen und kleinen Tropfen 13a und 13b verstärkt sich mit einer Zunahme des Gasstroms 11 und des Axialabstands A der Aus trittsöffnung 4a zur Abrißkante 51. Je niedriger die Geschwindigkeit des Gasstroms 11 ist, um so mehr Zerstäuber gas 10 wird zur Tropfentrennung benötigt. Die mittlere Größe der Tropfen 13 der von der Gaskappe 128 nicht abgeschiedenen Tropfen 13 und 13b wird kleiner mit wachsendem Unterschied zwischen dem Öffnungswinkel δ des Filmkegels und einem redu zierten Spraywinkel ε.

Die Größe der Tropfen 13c des in der zweiten Zerstäubungs stufe 26 zerstäubten Flüssigkeitsfilms 86 wird durch die Geschwindigkeit des Gasstroms 11 beeinflußt. Der Gasstrom 11 dient nicht nur der Selektion zwischen großen und kleinen Tropfen 13a und 13b, sondern er bewirkt auch die Zerstäubung des Flüssigkeitsfilms 86 in der Zerstäubungsstufe 26.

Ein in Fig. 28 dargestellter Drallzerstäuber 135 ist grund sätzlich identisch aufgebaut wie der Drallzerstäuber 125. Zusätzlich weist er eine weitere Gaskappe 128a auf, die die Gaskappe 128 koaxial umgibt und in Richtung auf eine Kappen auslaßöffnung 129a hin verjüngt ist. Durch diese Anordnung entsteht ein die Gaskappe 128 hülsenförmig umgebender Gas kanal 6a, der in eine ringförmige Gaskanalauslaßöffnung 8a übergeht, die die Kappenauslaßöffnung 128a an ihrem inneren Rand ringförmig umgibt. Das in den Gaskanal 6a eingeleitete Zerstäubergas 10 bildet einen ringförmigen Gasstrom 11a, der durch die verjüngte Form der Gaskappen 128 und 128a in Rich tung auf die Symmetrieachse des Sprays 14 hin gerichtet wird. Der Gasstrom 11a unterstützt auf diese Weise die Zerstäubung des Flüssigkeitsfilms 86, indem der Gasstrom 11a direkt auf den Flüssigkeitsfilm 86 hin gerichtet wird, der über die Abrißkante 51 hinweg abtropft.

Ein weiterer Drallzerstäuber 145 ist in Fig. 29 zu sehen. Ausgehend vom Drallzerstäuber 125 wurden einige Veränderungen vorgenommen. Eine Gaskanaleinlaßöffnung 7 der Gaskappe 128 ist mit einem Kappendeckel 136 verschlossen, durch den ledig lich der Flüssigkeitskanal 2 zentral und damit koaxial in das Innere der Gaskappe 128 eindringt. Zwei Gaskanäle 6 und 6a sind jeweils um 180° versetzt an der Gaskappe 128 so ange ordnet, daß sie tangential von dieser nach außen abstehen. Denkbar ist auch nur ein einzelner Gaskanal 6 oder aber auch mehr als zwei Gaskanäle. Ihre Gaskanalauslaßöffnungen 8 und 8a befinden sich im Bereich einer Verbindungskante 146 der Gaskappe 128 und des Kappendeckel 136. Das durch die Gas kanäle 6 und 6a eingeleitete Zerstäubergas 10 bildet Gasströme 11 und 11a, die tangential in das Innere der Gas kappe 128 einströmen und auf diese Weise einen die Druck dralldüse 126 rotierend umgebenden Gaswirbel bilden. Dies erhöht die Effektivität der Trennung zwischen großen und kleinen Tropfen 13a und 13b, die in der Zerstäubungsstufe 25 gebildet werden. Je nach Rotationsrichtung des Gaswirbels relativ zur Rotationsrichtung des Filmkegels 127 vergrößert sich der Öffnungswinkel δ des Filmkegels 127.

Ein in Fig. 30 dargestellter Drallzerstäuber 155 ist eine Kombination der Drallzerstäuber 135 und 145. Bei der Beschreibung des Drallzerstäubers 155 wird von einem Drall zerstäuber 135 ausgegangen, dessen Gaskanaleinlaßöffnungen 7 und 7a der Gaskappen 128 und 128a jeweils mit einem Kappen deckel 136 beziehungsweise 136a quer zur Symmetrieachse der Gaskappen 128 und 128a verschlossen sind.

Analog zum Drallzerstäuber 145 sind an der Gaskappe 128a zwei Gaskanäle 6 und 6a tangential abstehend an dieser angeordnet, wobei auch nur ein einzelner Gaskanal 6 oder aber auch mehr als zwei Gaskanäle denkbar sind. In gleicher Weise sind an der Gaskappe 128a zwei Gaskanäle 6b und 6c in tangential abstehender Richtung derart angeordnet, daß sich deren Gas kanalauslaßöffnungen 8b und 8c im Verbindungsbereich des Deckels 136a mit der Gaskappe 128a tangential in das Innere der Gaskappe 128a hinein eröffnen. Die Gaskanäle 6b und 6c sind jeweils um 180° versetzt an der Gaskappe 128a ange ordnet.

Das durch die Gaskanäle 6b und 6c eingeleitete Zerstäubergas 10 bildet einen drallbehafteten Gasstrom 11a, der die Gas kappe 128 rotierend umströmt. Er tritt an der Kappenauslaß öffnung 129a aus und zerstäubt den von der Abrißkante 51 abtropfenden Flüssigkeitsfilm 86.

Das bei den Drallzerstäubern 125, 135, 145 und 155 direkt auf den Filmkegel 127 einwirkende Zerstäubergas 10 führt nur zu einer Selektion zwischen großen und kleinen Tropfen 13a und 13b, nicht jedoch zu einer Verkleinerung der Tropfengröße. Die Geschwindigkeit des Zerstäubergases 10 ist deshalb rela tiv niedrig und liegt im Bereich zwischen 50 und 60 m/s. Der Axialabstand A von der Austrittsöffnung 4a der Druckdralldüse 126 zur Abrißkante 51 beträgt die mehrfache Länge l des zu zerstäubenden Filmkegels 127. Besonders günstig sind Dimen sionierungen, bei denen der Axialabstand der zweifachen Länge 1 des intakten Filmkegels 127 entspricht. Die Austritts geschwindigkeit der Flüssigkeit 3 aus der Druckdralldüse 126 wird so eingestellt, daß sie die Geschwindigkeit des Zerstäubergases 10 übersteigt. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall. Denkbar wäre auch eine Geschwindigkeit des Zer stäubergases 10, die die Geschwindigkeit der Flüssigkeit 3 übersteigt.

In Fig. 32 ist ein Drallzerstäuber 165 dargestellt, der im wesentlichen dem Drallzerstäuber 125 entspricht. Er unter scheidet sich jedoch dahingehend, daß der Axialabstand A zwischen der Austrittsöffnung 4a der Druckdralldüse 126 und der Abrißkante 51 der Gaskappe 128 etwas kürzer ist als die intakte Länge l des rotierenden Filmkegels 127, der aus der Druckdralldüse 126 austritt. Ferner ragt die Abrißkante 51 nicht in den rotierenden Filmkegel 127 hinein. Durch die sich verjüngende Gaskappe 128 wird der von dem Zerstäubergas 10 gebildete Gasstrom 11 in Richtung auf den rotierenden Film kegel 127 hin umgelenkt. Die Zerstäubungsstufen 25 und 26 fallen beim Drallzerstäuber 165 räumlich zusammen.

In Fig. 33 ist eine Weiterbildung des Drallzerstäubers 165 dargestellt. Dieser Drallzerstäuber 175 ist wie der Drall zerstäuber 140 mit einem die Gaskanaleinlaßöffnung 7 be deckenden Kappendeckel 136 versehen. Zwei Gaskanäle 6 und 6a, denkbar ist auch nur ein einzelner oder aber auch mehr als zwei, sind wie beim Drallzerstäuber 145 tangential abstehend an der Gaskappe 128 angeordnet. Im Gegensatz zum Drall zerstäuber 145 beträgt der Axialabstand A zwischen der Aus trittsöffnung 4a und der Abrißkante 51 lediglich etwa 2/3 der Länge l des intakten rotierenden Filmkegels 127. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ragt die Abrißkante 51 nicht in den rotierenden Filmkegel 127 hinein.

Ein in Fig. 34 dargestellter Drallzerstäuber 185 ist im wesentlichen identisch mit dem Drallzerstäuber 175, bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch der Axialabstand A so gewählt, daß er in etwa der Länge l des rotierenden Film kegels 127 entspricht. Die Abrißkante 51 ragt so weit vor, daß der rotierende Filmkegel 127 auf der Abrißkante 51 auf trifft und dort einen Flüssigkeitsfilm 86 bildet.

Durch die Zufuhr des Zerstäubergases 10 als Gasstrom 11 wird der Zerfall des rotierenden Filmkegels 127 durch die Scher kräfte des Zerstäubergases 10 beschleunigt. Die Geschwindig keit des Zerstäubergases 10 wird bei den Drallzerstäubern 165, 175 und 185 höher gewählt als die des zerfallenden Film kegels 127. Das Zerstäubergas 10 weist Geschwindigkeiten im Bereich zwischen 30 und 120 m/sauf, der Filmkegel 127 dagegen Geschwindigkeiten zwischen 5 und 50 m/s, bevorzugt jedoch zwischen 10 und 30 m/s.

Beim Drallzerstäuber 185 wird der entstehende Flüssigkeits film 86 in analoger Weise zerstäubt, wie das im Zusammenhang mit den Drallzerstäubern 125, 135, 145 und 155 bereits beschrieben wurde.

In den Fig. 35 bis 40 sind verschiedene Ausführungsformen von Austrittsöffnungen 4 des Flüssigkeitseinlasses 2 darge stellt, wie sie bei allen bislang beschriebenen Zerstäubungs vorrichtungen Anwendung finden können.

Fig. 35 zeigt einen Querschnitt durch einen Flüssigkeits kanal 2 im Bereich der Austrittsöffnung 4. Diese verjüngt sich in Auslaßrichtung. Quer zur Fließrichtung der Flüssig keit 3 ist ein zylindrischer Widerstandskörper 200 im Flüssigkeitskanal 2 angeordnet, der sich über den gesamten Querschnitt des Flüssigkeitskanals 4 erstreckt, jedoch etwa nur etwa 20 bis 50% dessen Durchmessers aufweist, beispiels weise 30%, wie in der Fig. 35 dargestellt. Der Abstand zwischen dem Widerstandskörper 200 und einer Austrittskante 204 kann zwischen dem Einfachen und dem Fünffachen des Durch messers des Widerstandskörpers 200 liegen. Vorzugsweise ent spricht er dem Doppelten Durchmesser, wie dies bei der in der Fig. 35 dargestellten Ausführungsform vorgesehen ist. Der Widerstandskörper 200 dient zur Erzeugung von Turbulenzen in der Flüssigkeit 3 und fördert dadurch die Zerstäubung des Flüssigkeitsstrahls 5.

In den Fig. 37 und 38 ist ein Flüssigkeitskanal 2 zu sehen, in dem eine Widerstandsplatte 201 angeordnet ist, die sich über den gesamten Querschnitt des Flüssigkeitskanals 4 erstreckt, jedoch eine Dicke aufweist, die weniger als die Hälfte des Durchmessers des Flüssigkeitskanals 2 beträgt, beispielsweise nur ein Viertel. Eine Normale der Widerstands platte 201 verläuft dabei quer zur Symmetrieachse des Flüssigkeitskanals 2. Der Flüssigkeitskanal 2 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel auf die Austrittsöffnung 30 hin verjüngt. Die Widerstandsplatte 201 erstreckt sich innerhalb des Flüssigkeitskanals 2 nur bis zum Übergang 202, ab dem sich der Flüssigkeitskanal 2 verjüngt.

Die Fig. 39 und 40 zeigen speziell geformte Austritts öffnungen 4c und 4d des Flüssigkeitskanals 2. Sie weisen jeweils ein sich in Fließrichtung der Flüssigkeit erweitertes Austrittsende 210 auf. Die Austrittsöffnung 4a ist in Form einer trompetenförmigen Bohrung gestaltet, die sich auch ent gegen der Fließrichtung erweitert.

Als Vorstufe zur Zerstäubung wird ein runder Flüssigkeits strahl 5 erzeugt, indem die Flüssigkeit 3 durch eine Aus trittsöffnung 4c in Form einer runden Bohrung oder durch einen ringförmigen Flüssigkeitskanal 4 geleitet wird. Der Flüssigkeitsstrahl 5 läßt sich um so günstiger zerstäuben, je höher die kinetische Energie seiner Turbulenz ist. Ein Flüssigkeitsstrahl 5, der durch das Durchströmen einer kurzen zylindrischen Bohrung erzeugt wurde, ist arm an kinetischer Energie, weil die Flüssigkeit 3 durch mögliche Strömungs ablösung ohne Wandkontakt die Bohrung durchströmen kann. Dieser Nachteil wird durch die Austrittsöffnung 4c über wunden, die sich in Ausflußrichtung zunächst verjüngt, auf das Austrittsende 210 hin jedoch wieder erweitert.

Die Turbulenz wird zusätzlich erhöht, wenn die Flüssigkeit 2 vor dem Eintreten in die Austrittsöffnung 4 einen Widerstand umströmen muß, der beispielsweise durch den Widerstandskörper 200 oder die Widerstandsplatte 201 gebildet wird. Als andere Formen von Strömungswiderständen eignen sich Drähte, Kreuze oder sonstige Körper. Zusätzlich wird die Turbulenz in einem durchströmten rohrförmigen Flüssigkeitskanal 2, durch eine rauhe Innenwandung 211 des Flüssigkeitskanals 2 oder durch die Vergrößerung der Wandfläche durch Einbauten erhöht, wie dies beispielsweise durch die Widerstandsplatte 201 rea lisiert ist.

Die Aufweitung des Austrittsendes 210 der Austrittsöffnung 4c und 4d führt zu einer Verminderung der Austrittsgeschwindig keit, was zur Zerstörung der hydraulisch ausgebildeten Geschwindigkeitsprofile führt. Dies verstärkt letztendlich die Turbulenz. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß keine Strömungsablösung in der Austrittsöffnung 4c und 4d auftritt. Deshalb ist die Oberfläche 212 des sich erweiternden Aus trittsendes 210 glatt. Sie weist keine scharfen Kanten auf und der Aufweitungswinkel θ übersteigt 30° nicht. Vorzugs weise sind Aufweitungswinkel θ zwischen 5° und 20° vorge sehen.

Die im Zusammenhang mit den Fig. 35 bis 40 beschriebenen Maßnahmen zur Erhöhung der Turbulenz können in Verbindung mit allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen von Zerstäubungs vorrichtungen eingesetzt werden, insbesondere findet die Aus trittsöffnung 4c bevorzugt Anwendung bei Druckdralldüsen 126 zur Erzeugung eines rotierenden Flüssigkeitskegels, der ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit hohl ist. Alle Maß nahmen haben zur Folge, daß die Zerfallslänge des Flüssig keitsstrahls 5 deutlich verkürzt wird. Ferner führt dies zu einer Verminderung der benötigten kinetischen Energie des Gasstroms 11. Dadurch kann auf einen Kompressor zur Erzeugung von hohem Gasdruck verzichtet werden. Der Gasstrom 11 kann also durch ein gewöhnliches Fördergebläse bereitgestellt werden. Es ist nämlich wesentlich energiesparender, den Förderdruck der Flüssigkeit 3 anstatt den Druck des Gasstroms 11 zu erhöhen, da bei Zerstäubungen der Flüssigkeitsvolumen strom wesentlich geringer ist als der Volumenstrom des Gas stroms 11.

Alle bislang beschriebenen Ausführungsformen von Zer stäubungsvorrichtungen können Anwendung finden bei der Zer stäubung von flüssigen Brennstoffen sowie bei der Ver brennung. Besondere Anwendung finden derartige Zerstäubungs vorrichtungen bei der Verbrennung von Heizöl 225. Dieses muß zunächst verdampft und mit der Verbrennungsluft vermischt werden. Die Verdampfung wird in der Regel durch die Zer stäubung eingeleitet.

In Fig. 41 ist schematisch ein Heizölbrenner 219 mit einer mehrstufigen Ölzerstäubung dargestellt. Ein Verbrennungsraum 220 ist auf seiner Einlaßseite 222 verschlossen und mit einem mehrstufigen Zerstäuber 221 versehen. Der rotationssymme trische Zerstäuber 221 ist am rotationssymmetrischen Ver brennungsraum 220 koaxial angeordnet. Der Verbrennungsraum 220 weist an seiner Einlaßseite 222 zusätzliche Einlaß öffnungen 223 auf, die jedoch auch weggelassen werden können, durch die die Verbrennungsluft 224 zugeführt wird, die nicht als Zerstäubergas 10 für die Zerstäubung verwendet wird. Als mehrstufiger Zerstäuber 221 kann jede der bereits beschrie benen Zerstäubungsvorrichtungen eingesetzt werden. Die bis lang beschriebenen Zerstäubungsvorrichtungen erlauben eine Heizölzerstäubung mit der für die Verbrennung benötigte Luft, auch wenn diese mit einem Lüfterrad, das ein Förderniveau von weniger als 10 kPa aufweist, der Zerstäubung und der Ver brennung zugeführt wird. Bei Heizungen mit Brennerleistungen unter 15 kW kann bereits ein Förderdruck unter 2,5 kPa aus reichend sein. Dies ermöglicht die folgenden Varianten von Zerstäubungsvorrichtungen.

Ein Teil der für die Verbrennung benötigten Luft wird zunächst dem mehrstufigen Zerstäuber 221 als Zerstäubergas 10 der andere durch die Einlaßöffnungen 223 als Verbrennungsluft 224 zugeführt. Der Anteil des Zerstäubergases 10 an der gesamten für die Verbrennung benötigten Luft beträgt zwischen 30 und 50%. Sowohl das Zerstäubergas 10 als auch die Ver brennungsluft 224 werden durch ein Gebläse, das nicht darge stellt ist, bereitgestellt.

Die Verwendung eines Gebläses führt zwangsläufig zu einem verminderten Gasdruck bei einer aerodynamischen Zerstäubung. Theoretisch ist der Zerstäubergasbedarf bei sonst gleichen Bedingungen umgekehrt proportional zum Förderdruck der Gas zufuhr. In der Praxis nimmt der Volumenstrombedarf an Zer stäubergas überproportional zu, da es sehr schwierig ist, den Gasvolumenstrom der Zerstäubung so zuzuführen, daß die ganze Gasmenge mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit in Wechsel wirkung tritt. Diese überproportionale Zunahme des Zer stäubergasbedarfs mit sinkendem Förderdruck kann zur Folge haben, daß mehr Luft, beispielsweise 50% mehr, für die Zer stäubung als für die Ölverbrennung benötigt wird, wenn statt einem Kompressor nur ein gewöhnliches Lüfterrad oder ein Gebläse verwendet wird. Aus diesem Grund wird, anders als aus dem Stand der Technik bekannt, zur Effizienzsteigerung der Zerstäubung zusätzlich ein Teil des Abgases als Zerstäubergas verwendet, um den erhöhten Bedarf an Zerstäubergas zu decken. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn bereits die gesamte für die Verbrennung benötigte Luft als Zerstäubergas ver wendet wird, aber zur Deckung des Bedarfs nicht ausreicht.

Besonders vorteilhaft erweist sich die Zuführung des Zer stäubergases 10 mit einem Drall, wie das bei den Zer stäubungsvorrichtungen 70, 80, 110, 145, 155, 175 und 185 vorgesehen ist. Dieser Drall erhöht die Flammenstabilität bei der Verbrennung ohne zusätzliche Bauteile für eine Flammen stabilisierung, wenn das Brennstoff-Luft-Gemisch in ein den Verbrennungsraum 220 bildendes Flammrohr 226 eingeleitet wird.

In Fig. 42 ist schematisch dargestellt, wie bei einer mehr stufigen Heizölzerstäubung ein Abgasstrom 240 einem Luftstrom 241 beigemischt wird. Dazu dient ein Gebläse 242, das ein gangsseitig mit einer Abgasleitung 243 und einer Frischluft leitung 244 und ausgangsseitig über eine Zerstäubungsluft leitung 245 mit dem Zerstäuber 221 verbunden ist. Die Luft-Abgas-Mischung wird zur Zerstäubung verwendet. Der Abgasstrom 240 erhöht den Gasvolumenstrom für die Zerstäubung und verbessert sie. Ferner wird die Neigung zur Stickoxid bildung bei der Verbrennung vermindert. In dem Gebläse 242 vermischen sich der Abgasstrom 240 und der Luftstrom 241. Durch die intensive Vermischung kann ein größerer Abgas volumenstrom rezirkuliert werden, ohne daß bei der Ver brennung Folgeprobleme auftreten. Der Anteil des Abgas volumenstroms bezogen auf den Luftvolumenstrom beträgt über 10%, wodurch die Stickoxidbildung besonders stark herab gesetzt wird. Probleme beim Brennerstart, wie sie bei her kömmlichen Abgasrückführungen auftreten, wenn die rezir kulierte Abgasmenge mehr als 5 bis 10% beträgt, werden dadurch wirksam vermieden.

Die nicht für die Zerstäubung benötigte Verbrennungsluft 224 wird mit einer tangentialen Komponente dem Verbrennungsraum durch die Einlaßöffnungen 223 zugeführt, um die Mischungs vorbereitung und die Flammenstabilität zu optimieren.

Fig. 43 zeigt schließlich einen Heizbrenner 219a als ein weiteres Beispiel des Einsatzes einer mehrstufigen Zer stäubungsvorrichtung bei der Heizölzerstäubung und Ver brennung. Dabei wird ausgegangen von dem mit Bezug auf die Fig. 41 beschriebenen Heizbrenner 219. Die Verbrennung wird dabei so gestaltet, daß die kleinen Tropfen 13 für die Ver brennung als Tropfen direkt durch Entziehung von Ver dampfungswärme aus der umgebenden Gasphase verdampfen, die unverdampften großen Tropfen 13 und Ligamente 12 jedoch einer zusätzlichen Zerstäubungsstufe 246 unterworfen werden. Diese weitere Zerstäubungsstufe 246 wird durch ein Spritzblech 250 realisiert, das den Abgasauslaß 251 des Flammrohrs 226 beab standet bedeckt. Das Spritzblech 250 ist ebenso rotations symmetrisch gestaltet wie der Abgasauslaß 251, die Symmetrie achsen des Spritzblechs 250 und des Flammrohrs 226 fallen zusammen. Die unverdampften großen Tropfen 13 und Ligamente 12, die aufgrund ihrer Trägheit auf das Spritzblech 250 treffen, verdampfen dort, denn das Spritzblech 250 wird durch die zu einer Richtungsänderung vor dem Verlassen des Ver brennungsraums 220 gezwungenen Abgase stark aufgeheizt. Vor dem Verdampfen auf dem Spritzblech 250 bilden die Tropfen und Ligamente einen Ölfilm 252, der zunächst durch die Ver brennungsgase zerstäubt wird.

Gleiches wird erreicht, indem der Zerstäuber 221 so ausgelegt wird, daß die großen Tropfen 13 und Ligamente 12 auf die innere Umfangswandung 253 des Flammrohrs 226 treffen, dort einen Ölfilm 252a bilden und anschließend verdampfen. Die großen Tropfen 13 und Ligamente 12 werden folglich durch heiße Stellen des Verbrennungsraums 220 herausselektiert und durchlaufen eine Zerstäubungsstufe 246a im Bereich der inneren Umfangswandung 253 oder die Zerstäubungsstufe 246.

Bevorzugte Abmessungen für das Spritzblech 250 und den Abgas auslaß 251 sind im Verhältnis zum Durchmesser D des Abgasaus lasses 251 gegeben. Anwendung finden Spritzblechdurchmesser S, die zwischen dem Durchmesser D und dem 1,5fachen des Durchmessers D des Abgasauslasses 251 liegen. Der Abstand zwischen dem Spritzblech 257 und dem Abgasauslaß 251 beträgt zwischen dem 0,2- bis 0,5fachen des Durchmessers des Abgas auslasses 251.

Bei dem Heizölbrenner 219a ist lediglich ein Spritzblech 250 vorgesehen. Es sind jedoch auch andere Brenner denkbar, die mehrere parallel zueinander angeordnete Spritzbleche 250 und 250a aufweisen, die im Verbrennungsraum 220 angeordnet sind und diesen in Verbindung mit jeweils einem quer zur Längs achse angeordneten, eine zentrale Durchgangsöffnung 251a auf weisenden und mit der Umfangswandung 253 verbundenen Umlenk blech 254 mehrstufig verengen. Die Spritzbleche 250a und die Umlenkbleche 254 sind bei dem Heizbrenner 219a in Fig. 43 gestrichelt eingezeichnet.

Es kann zusätzlich oder für sich allein auch ein Spritzblech 250b parallel zum Spritzblech 250 außerhalb des Verbrennungs raumes 220 angeordnet sein. Die Dimensionierung des Spritz bleches 250b ist analog dem Spritzblech 250 vorgesehen. Die Verbrennung ist nicht auf den Verbrennungsraum 220 beschränkt.

Weitere Anwendungen für mehrstufige Zerstäubungsvorrich tungen, wie sie durch die vorliegende Erfindung bereit gestellt werden, liegen, abgesehen von der Heizölzerstäubung, in der Flüssigbrennstoffaufbereitung für motorische Ver brennungen, Gasturbinen und Antriebe in der Luft- und Raum fahrt. Ferner können sie Verwendung finden im Bereich der Autoindustrie und in Kraftwerken.

Darüber hinaus kann die Zerstäubung einer Flüssigkeit 3 zur Luftbefeuchtung im Bereich der Klimatechnik angewandt werden. Im medizinischen Bereich sind Anwendungen bei der Inhalation denkbar. Zerstäubungsvorrichtungen der beschriebenen Art können auch in Lackieranlagen, oder ganz allgemein beim Lackieren und Beschichten von Oberflächen angewandt werden.

Claims

1. Verfahren zum Zerstäuben eines bewegten flüssigen Mediums, bei dem das Medium in einem Zerstäubungs vorgang zu einem Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Größe zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Spray durch mindestens einen Feinsprayanteil und einen Grobsprayanteil ge bildet wird, wobei der Grobsprayanteil durch die während des Zerstäubungsvorgangs gebildeten Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Größe überschreiten, und daß der Grobsprayanteil min destens einem weiteren Zerstäubungsvorgang unterworfen wird, wodurch ein weiteres Spray mit einem Feinspray anteil und einem Grobsprayanteil gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Zerstäubungsvorgang zeitabhängig geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß aus dem bewegten Medium ein Strahl geformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß aus dem bewegten Medium ein Film geformt wird.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Zerstäubungs vorgang räumlich getrennt von mindestens einem vorher gehenden Zerstäubungsvorgang durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium bei jedem Zer stäubungsvorgang mechanisch und/oder aerodynamisch zer stäubt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Medium zum aerodynamischen Zerstäuben ein Zer stäubergases zugeführt wird, das mit dem Medium in Wechselwirkung tritt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubergas schneller als das Medium bewegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubergas vor dem Zer stäubungsvorgang in einer Richtung bewegt wird, die eine Komponente parallel oder antiparallel zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubergas vor dem Zer stäubungsvorgang in einer Richtung bewegt wird, die eine Komponente quer zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zerstäubergas ein Drall erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium von dem Zerstäubergas im wesentlichen symmetrisch umgeben wird.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spray und/oder das einen Gasanteil des Sprays bildende Zerstäubergas nach dem Zerstäubungsvorgang beschleunigt wird.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium vor dem Zer stäubungsvorgang geteilt wird.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium in einem Zer stäuberraum zerstäubt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium an mehr als einer Stelle dem Zerstäuberraum zugeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium dem im wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum axialsymmetrisch zugeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium dem im wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum exzentrisch zugeführt wird.

19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Spray einer Richtungsänderung unterworfen wird.

20. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobsprayanteil auf gefangen und daraus ein Mediumfilm gebildet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mediumfilm höchstens halb so dick wie ein Film des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungsvorgang gebildet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mediumfilm höchstens ein Drittel so dick wie ein Strahl des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungs vorgang gebildet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Mediumfilm zu einem Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobsprayanteil zer stäubt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Mediumfilm derart zerstäubt wird, daß der bei der Zerstäubung entstehende Grobsprayanteil kleinere Tropfen aufweist als der den Mediumfilm bildende Grob sprayanteil.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium zu annähernd gleichen Teilen mechanisch und aerodynamisch zerstäubt wird.

26. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Medium vor dem Zer stäubungsvorgang Turbulenzen erzeugt werden.

27. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium vor dem Zer stäubungsvorgang in Rotation versetzt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem rotierenden Medium ein Filmkegel erzeugt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum gegen als Widerstand wirkende Bauteile geleitet wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 29 dadurch gekennzeichnet, daß das Medium vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum eine Druckdralldüse durchströmt.

31. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium brennbar ist und daß es zum Erzeugen von Wärme verbrannt wird.

32. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinsprayanteil ver dampft wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Verdampfung benötigte Wärme einer den Fein sprayanteil umgebenden Gasphase entzogen wird.

34. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobsprayanteil ver dampft wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Grobsprayanteil vor der Verdampfung ein Film gebildet wird.

36. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Verdampfung benötigte Wärme dem Film von heißen, mit dem Film in Kontakt stehenden Bereichen eines die Verbrennung umgebenden Raumes zugeführt wird.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Zündphase einer Ver brennung des brennbaren Mediums der Grobsprayanteil weniger als 1% des gesamten Sprays beträgt.

38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündphase zwischen 10 und 40 Sekunden andauert.

39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekenn zeichnet, daß in einer stationären Verbrennungsphase im Anschluß an die Zündphase der Grobsprayanteil weniger als 10% des gesamten Sprays beträgt.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil eines beim Ver brennen erzeugten Abgases als Zerstäubergas verwendet wird.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zum Verbrennen zuge führten Verbrennungsluft als Zerstäubergas verwendet wird.

42. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der als Zerstäubergas verwendeten Ver brennungsluft zwischen 30% und 50% der gesamten Ver brennungsluft ausmacht.

43. Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekenn zeichnet, daß der Teil der als Zerstäubergas verwen deten Verbrennungsluft während der Zündphase größer ist als während der stationären Phase.

44. Vorrichtung zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums mit mindestens einer eine Mediumbewegungsrichtung vor gebende Einlaßöffnung für das Medium und einer Spray auslaßöffnung für ein von der Vorrichtung in einer ersten Zerstäubungsstufe erzeugtes Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1; 20; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 135; 145; 155; 165; 175; 185; 195) mindestens eine weitere Zerstäubungsstufe (26) aufweist zum Zer stäuben eines Grobsprayanteils des aus mindestens einem Feinsprayanteil und dem Grobsprayanteil gebildeten Sprays (14), wobei der Grobsprayanteil durch die Tropfen (13) und/oder Ligamente (12) gebildet wird, die eine bestimmte Größe überschreiten.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Zerstäubungsstufe zeitlich regelbar ist.

46. Vorrichtung nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zerstäubungsstufe (25; 26) mindestens einen Zerstäuberraum (31; 128) umfaßt.

47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuberraum (31; 128) min destens eine Zerstäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) zum Zuführen eines Zerstäubergases (10) umfaßt, die eine Zerstäubergasbewegungsrichtung bestimmt.

48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) die Einlaß öffnung (4) für das Medium (3) umgibt.

49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuberraum (31; 128) im wesentlichen eine Rotationssymmetrie aufweist.

50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (4) des Mediums (3) so angeordnet ist, daß die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente parallel zur Symmetrieachse des Zer stäuberraumes (31; 128) aufweist.

51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachsen der Einlaß öffnung (4) des Mediums (3) und des Zerstäuberraumes (31; 128) identisch sind.

52. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (4) und die Zer stäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) so angeordnet sind, daß die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente quer zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist.

53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (4) und die Zer stäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) so angeordnet sind, daß die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente parallel zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist.

54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (4) und die Zer stäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) so angeordnet sind, daß die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente anti parallel zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist.

55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) im Bereich der Einlaßöffnung (4) des Mediums (3) angeordnet ist.

56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubergaseinlaßöffnung (8a) im Bereich der Sprayauslaßöffnung (53) angeordnet ist.

57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubergaseinlaßöffnung (8a) die Spray auslaßöffnung (53) ringförmig umgibt.

58. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsstufe (25, 26) eine Tropfenselektionsvorrichtung zum Aussondern von großen Tropfen aufweist und die Tropfenselektionsvorrichtung durch mindestens einen Vorsprung (51, 51a) gebildet wird, der mindestens teilweise in ein von dem Spray (14) erfülltes Volumen (16) hineinragt.

59. Vorrichtung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfenselektionsvorrichtung (51, 51a) einen Teil des Zerstäuberraumes bildet.

60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfenselektions vorrichtung (51) die Sprayauslaßöffnung (53) umgibt und in diese hineinragt.

61. Vorrichtung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungslinie (75) zwischen dem Zentrum der Einlaßöffnung (4) des Mediums (3) und einer Kante (72) des Vorsprungs (51) mit der Symmetrieachse des Zer stäuberraumes (3T) mindestens einen Winkel von 5° bilden.

62. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 58 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfenselektionsvorrichtung (51) ein Teil einer Zerstäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) ist.

63. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprayauslaßöffnung (53) einen kleineren Durchmesser als der Zerstäuberraum (31; 128) aufweist.

64. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprayauslaßöffnung (53) min destens teilweise mit einem Auslaßhindernis (91) beab standet bedeckt ist.

65. Vorrichtung nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßhindernis (91) eine Symmetrieachse auf weist, die parallel zur Symmetrieachse der Auslaß öffnung (53) verläuft.

66. Vorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachse des Auslaßhindernisses (91) mit derjenigen der Auslaßöffnung zusammenfällt.

67. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 64 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßhindernis (91) innerhalb des Zerstäuberraumes (31) angeordnet ist und daß eine Durchtrittsöffnung zwischen dem Auslaßhin dernis (91) und dem Zerstäuberraum (31) sich in Rich tung auf die Sprayauslaßöffnung (53) hin verjüngt.

68. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 64 bis 67, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zerstäubungszonenlänge (L) durch den Abstand der Einlaßöffnung (4) des Mediums (3) und dem Auslaßhindernis (91) festgelegt ist und daß der Durchmesser (D') des Auslaßhindernisses (91) größer als das 0,05fache der Zerstäubungszonenlänge (L) beträgt.

69. Vorrichtung nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D') des Auslaßhindernisses (91) kleiner als die Zerstäubungszonenlänge (L) ist.

70. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 68 oder 69, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis der Durch messer (D') des Auslaßhindernisses (91) und der Zer stäubungszonenlänge (L) zwischen 0,2 und 0,4 beträgt.

71. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 68 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungszonenlänge (L) dem 5 bis 100fachen des Durchmessers (D) eines durch die Einlaßöffnung (4) des Mediums (3) austretenden Medium strahles (5) entspricht.

72. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (4) des Mediums (3) so angeordnet ist, daß eine Mediumbewegungsrichtung und die Symmetrieachse des Zerstäuberraumes (31; 128) einen Winkel zwischen 0° und 180° bilden.

73. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 72, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckdralldüse (126) vorge sehen ist.

74. Vorrichtung nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdralldüse (126) eine Druckdralldüsenaus laßöffnung (4a) aufweist und daß die Einlaßöffnung (4) des Mediums (3) durch die Druckdralldüsenauslaßöffnung (4a) gebildet wird.

75. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 74, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) so angeordnet ist, daß die Zerstäubergasbe wegungsrichtung eine Komponente parallel zu einer Tangente in Umfangsrichtung des Zerstäuberraumes (31; 128) aufweist.

76. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubergaseinlaßöffnung (8; 8a) so angeordnet ist, daß die Zerstäubergasbewegungs richtung eine parallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druckdralldüse (126) austretenden Medium kegels (127) im Bereich des Zusammentreffens von Medium (3) und Zerstäubergas (10) aufweist.

77. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine antiparallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druckdralldüse (126) austretenden Mediumkegels (127) im Bereich des Zusammentreffens von Medium (3) und Zerstäubergas (10).

78. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 77, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Mediumzuführung zur Ein laßöffnung (4; 4a; 4b; 4c; 4d) des Mediums (3) ein Ein laßhindernis (200; 201) angeordnet ist.

79. Vorrichtung nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Einlaßhindernis (200; 201) im wesentlichen in einer Richtung quer zur Mediumbewegungsrichtung erstreckt.

80. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 78 oder 79, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßhindernis durch einen zylindrischen Körper (200) gebildet wird.

81. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 78 oder 79, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßhindernis durch eine Platte (201) gebildet wird.

82. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 81, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßöffnung (4c; 4d) des Mediums (3) in Richtung der Mediumbewegungsrichtung erweitert.

83. Vorrichtung nach Anspruch 82, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Erweiterung (210) vorgegebener Auf weitungswinkel (θ) weniger als 30° aufweist.

84. Vorrichtung nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweitungswinkel (θ) zwischen 5° und 20° liegt.

85. Heizbrenner zum Verbrennen von flüssigen brennbaren Medien mit einem eine Einlaßöffnung für das Medium und eine Auslaßöffnung für Verbrennungsprodukte auf weisenden Verbrennungsraum, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (1; 20; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 135; 145; 155; 165; 175; 185; 195; 221) zum Zerstäuben nach einem der Ansprüche 36 bis 75 an der Einlaßöffnung des Ver brennungsraums (220) vorgesehen ist.

86. Heizbrenner nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Zerstäuben zeitlich regelbar ist.

87. Heizbrenner nach Anspruch 85 oder 86, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auslaßöffnung (251, 251a) für Ver brennungsprodukte auf einer Innenseite oder einer Außenseite des Verbrennungsraumes (220) beabstandet durch mindestens ein Hindernis (250; 250a; 250b) bedeckt wird.

88. Heizbrenner nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis (250; 250a; 250b) durch eine Scheibe gebildet wird.

89. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 oder 88, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachsen des Hindernisses (250; 250a; 250b) und der Auslaßöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte zusammen fallen.

90. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 89, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (S) des Hinder nisses (250; 250a; 250b) mindestens dem Durchmesser (D) der Auslaßöffnung (251, 251a) für die Verbrennungs produkte entspricht.

91. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 90, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (S) des Hinder nisses (250; 250a; 250b) maximal das 1,5fache des Durchmessers (D) der Auslaßöffnung (251, 251a) ent spricht.

92. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 90, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (H) zwischen der Aus laßöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte und dem Hindernis (250; 250a; 250b) mindestens dem 0,2- fachen des Durchmessers (D) der Auslaßöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte entspricht.

93. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 92, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (H) zwischen der Aus laßöffnung (251, 251a) und dem Hindernis (250; 250a; 250b) höchstens dem 0,5fachen des Durchmessers (D) der Auslaßöffnung (251) entspricht.

94. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 85 bis 93, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abgasrückführung (243) vorge sehen ist, die die Auslaßöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte mit mindestens einer Zerstäuber gaseinlaßöffnung (7; 7a) verbindet.

95. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 85 bis 94, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung (1; 20; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 135; 145; 155; 165; 175; 185; 195; 221) zum Zer stäuben ein Gebläse (242) vorgeschaltet ist zum Erzeugen eines Zerstäubergasstroms (240, 241).