DE2005261C

DE2005261C - Umlaufbrenner

Info

Publication number: DE2005261C
Application number: DE19702005261
Authority: DE
Inventors: Shoichi Hoya Tokio Tsuji (Japan) F23d 11 08
Original assignee: Ishikawajima Harima Jukogyo K K , Tokio
Priority date: 1969-02-05
Filing date: 1970-02-05
Publication date: 1973-08-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Umlaufbrenner und geht aus von einem Umlaufbrenner mit einer oberhalb eines Brennerringes auf einer umlaufenden, den Brennstoff zuführenden Hohlwelle sitzenden, am Rand mit Zähnen versehenen Verteilerplatte, auf die der mittels einer Pumpe geförderte Brennstoff aus zentral liegenden Einspritzöffnungen aufgegeben wird und deren freier Querschnitt zwischen dem Brenr.erring und den Zahnflanken von Verbrennungsluft durchströmt ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Umlaufbrenners, insbesondere für schwere flüssige Brennstoffe, wie öl, bei den mittels einer besonderen Zahnausbildung die Vermischung von Brennstoff und Luft verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand r jedes Punktes P auf der Zahnflanke von der Mitte der Verteilerplatte der Formel '

r² = ^- Ct₁-Io₈A

genügt, wobei mit T₁ der Fußkreisradius, mit r₂ der Kopfkreisradius, mit Θ der Winkel zwischen den von der Verteilerplattenmitte ausgehenden Geraden durch den Zahnfußpunkt und den Punkt P und mit der Winkel zwischen den von der Plattenmitte ausgehenden Geraden durch den Zahnfußpunkt und den Zahnkopfpunkt und mit C eine Konstante bezeichnet ist.

Sofern der Brennstoff in einem ausreichend dünnen Film auf die Verteilerplatte aufgebracht wird, bewegt sich dieser Film in radialer Richtung. Die Kanten der Zahnflanken werden auf diese Weise mit gleichen Brennstoffmengen versorgt, und zwar unabhängig davon, ob es sich um in Drehrichtung vorn oder hinten liegende Zahnflanken handelt. Wenn außerdem die Lufiverteilung gleichmäßig ist, wird jeder Zwischenraum zwischen benachbarten Zahnflanken in axialer Richtung von der gleichen Luftmenge durchströmt. An jeder Zahnflanke kommt also jeweils die gleiche Luftmenee mit der gleichen Brennstoffmenge in Be-

rührungfso daß sich eine sehr gute Vermischung des Brennstoffs mit der Luft ergibt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Einspritzöffnungen in der Hohlwelle in Strömungsrichtung gesehen hinter der

Verteilerplatte im gleichen Winkelabstand und winkelig gegen die Rückseite der Verteilerplatte gerichtet angeordnet sind.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt,

F i g. 2 eine Vorderansicht unter Wiedergabe lediglich des Mittelteils und in

F i g. 3 eine Teilansicht der umlaufenden Verteilerplatte.

Ein Brennerring 6 sitzt in der Vorderwand eines Luftkastens 4, an den eine von einem Gebläse kommende Leitung 5 angeschlossen ist. Der Luftkasten 4 sitzt am Einlaß einer Primärverbrennungskammer 8.

die von einem Brennerstein 7 derart umgeben ist. daß der Brennerring auf dem Brennerstein 7 sitzt. Eine umlaufende Hohlwelle 2 erstreckt sich länjs der Längsachse des Luftkastens 4 und weist am Vorderteil einen Kranz von im gleichen Abstand angeordneten Brennstoffeinspritzöffnungen 10 auf. Außerdem ist ein Kranz von gleichen Winkelabstand aufweisenden Brennstoffeinlaßöffnungen 11 am hinteren Teil der Hohlwelle 2 vorgesehen. Die Hohlwelle 2 ist in Lagern 3 und 3' drehbar gelagert. Das Lager 3 ist

mittels Rippen 9 im Brennerring 6 montiert, während das Lager 3' fest im Luftkasten 4 angeordnet ist. Die Brennstoffeinlaßöffnungen 11 stehen mit einer Brennstoffversorgungsleitung 12 in Verbindung, welche von einer nicht gezeichneten Brennstoffpumpe durch ein Dichtglied 13 verläuft, das die Brennstoffeinlaßöffnungen 11 abdichtend umgibt. Am hinteren Ende der Hohlwelle 2 sitzt eine Riemenscheibe 14. Am vorderen Ende der Hohlwelle 2 ist eine Verteilerplatte mit einer Vielzahl von Zähnen montiert, so daß sich

so umlaufende Durchlässe 18 zwischen den Kanten der Zähne der Verteilerplatte 1 und der Innenoberfläche des Brennerringes 6 ergeben. Ein Motor 16 treibt über die Riemenscheibe 15 und einen Riemen die Riemenscheibe 14 an, so daß die Hohlwelle 2 und die Verteilerplatte 1 in Drehung versetzt werden. Infolgedessen wird der durch die Hohlwelle 2 strömende Brennstoff durch die Einspritzöffnungen 10 zu einem dünnen Film 19 ausgebreitet, der sich über die Innenoberfläche der umlaufenden Verteilerplatte 1 erstreckt. Beim Umlauf der Hohlwelle 2 und der Verteilerplatte 1 wird der Brennstoff in die Hohlwelle 2 von der Brennstoffversorgungsleitung 12 durch die Brennstoffpumpe über das Abdichtglied 13 und die Einlaßöffnungen 11 eingespeist. Der Brennstoff tritt dann durch die Einspritzöffnungen 10 aus, die so angeordnet sind, daß sie mit der Verteilerplatte 1 in Kontakt stehen. Da die Einspritzöffnungen 10 winkelig angeordnet sind, so daß der aus ihnen aus-

gespritzte Brennstoff mit der Verteilerplatte 1 in Berührung kommt, breitet sich der ausgespritzte Brennstoff über die Innenoberfläche der Verteilerplatte als dünner Film aus und erreicht schließlich die Kante 17 der Verteilerplatte 1. Wenn der Brennstoffilm auf der Verteilerplatte 1 außerordentlich dünn ist, verläuft die Strömungsrichtung des dünnen Films radial, bis der Film die Kante der Verteilerplatte 1 erreicht. Die Luft wird durch die Leitung 5 von einem nicht gezeichneten Gebläse in den Luftkasten 4 zugeführt. _ί0 Die unter Druck stehende Luft tritt durch die Durchlässe 18 zwischen der Innenoberfläche des Brennerringes 6 und der Kante 17 der Verteilerplatte 1 in die Primärverbrennungskammer 8 aus. Der dünne Brennstoffilm an der Kante der Verteilerplatte 1 kommt mit der mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Primärverbrennungskammer 8 durch die umlaufenden Durchlässe 18 strömenden Luft in Kontakt, so daß der dünne Brennstoffilm 19 von der Verteilerplatte 1 abgerissen und in feinverteilte Teilchen zerstäubt wird, die dauernd mit der Luft gerrischt werden.

Durch geeignete Wahl des Profils der Zähne der Verteilerplatte wird der Mischvorgang wesentlich verbessert.

An Hand der F i g. 3 soll das Profil eines Zahns der Verteilerplatte für eine besonders gleichmäßige Vermischung für den Fall analysiert werden, daß die Luftströmungsgeschwindigkeit durch die umlaufenden Durchlässe 18 gleichmäßig ist. Der Kopfkreisradius des Zahnes ist mit r₂ bezeichnet; der Fußkreisradius mit r,; der Abstand zwischen der Mitte der Verteilerplatte 1 und einem beliebigen Punkt P auf der Zahnflanke betrage r; die Mitte der Verteilerplatte trägt das Bezugszeichen O; der Winkel zwischen den Geraden OA und OP sei mit Θ bezeichnet; eine kleine Zunahme des Winkels Θ ist άθ; der Winkel zwischen den Geraden OA und OB sei O₂; die Zunahme längs des Kreises mit dem Radius r, entsprechend der Winkelzunahme d(9 sei dS,. Es wird zunächst von der Annahme ausrangen daß der dünne, in radialer Richtung unter fern wTnkeldO strömende Brennstoffilm die: Kante FO erreicht, nachdem er dS, passiert hai. Der dünn«. Brennstoffilm, der die Kante PQ erreicht hat, trenn sich von der Verteilerplatte 1, wird zerstaubt und mn der S gemischt. Als Luftmenge hierfür_w.rd^diejenige angenommen, die durch eine kleine Flache mit den Eckpunkten PQST (Fläche = dF) im umlauferden Durchlaß strömt. Ist die Geschwindigke.tsverte.lung der Luftströmung gleichmäßig und wird yorausgesetzi. daß die zerstäubten Teilchen gleichmäßig m der Luftströmung gemischt werden, dann muß die Gleichung (11 erfüllt sein.

AL·
dS_t

= konstant.

Da

dF = r · Θ ■ dr
dS, = T₁ άθ,

erhält man bei Einsetzen in die Gleichung (I) und Integration mit den Grenzbedingungen θ = G₁ und

r = r-,

= K₂- Cr₁ log Θ₂/Θ.

(H)

Die Gleichung (II) ist die Formel für die Profilkurve des Zahns der Verteilerplatte 1. C ist eine Konstante, die bestimmt ist, wenn die Fläche des Luftstromdurchlasses gegeben ist.

Bei der obigen Ausführungsform sind die umlaufenden Durchlässe 18 zwischen der Kante der Verteilerplatte 1 und dem Brennerring 6 begrenzt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die umlaufenden Durchlässe auch zwischen der Kante 17 der Verteilerplatte 1 und dem Brennerstein 7 ohne Verwendung des Brennerringes 6 begrenzt sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Umlaufbrenner mit einer innerhalb eines Brennerringes auf einer umlaufenden, den Brennstoff zuführenden Hohlwelle sitzenden, am Rand mit Zähnen versehenen Verteilerplatte, auf die der mittels einer Pumpe geförderte Brennstoff aus zentral liegenden Einspritzöffnungen aufgegeben wird und deren freier Querschnitt zwischen dem Brennerring und den Zahnilanken von Verbrennungsluft durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand ;· jedes Punktes P auf der Zahnflanke von der Mitte der Verteilerplatte der Formei

r² = '2 - C ■ T₁ · log -^-

genügt, w )bei mit T₁ der Fußkreisradius, mit r₂ der Kopfkreisradius, mit Q der Winkel zwischen den von der Verteilerplattenmitte ausgehenden Geraden durch den Zahnfußpunkt und dem Punkt P und mit Q₂ der Winkel zwischen den von der Plattemnitte ausgehenden Geraden durch den Zahnfußpunkt und den Zahnkopfpunkt und ujt C eine Konstante bezeichnet ist.

2. Umlaufbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnungen (10) in der Hohlwelle (2) in Strömungsrichtung gesehen hinter der v'erteilerplatte (1) im gleichen Winkelabstand und winkelig gt^en die Rückseite der Verteilerplatte (1) geachtet angeordnet sind.