DE2017279C2

DE2017279C2 - Zerstäubungsvorrichtung für Ölbrenner

Info

Publication number: DE2017279C2
Application number: DE19702017279
Authority: DE
Inventors: Charles Fred Weston Peczeli; Edward Tadeush Toronto Ontario Tyrcz
Original assignee: GULF CANADA Ltd TORONTO ONTARIO CA; Gulf Canada Ltd Toronto Ontario
Current assignee: Gulf Canada Ltd
Priority date: 1969-04-14
Filing date: 1970-04-10
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE2017279A1; JPS5612763B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungsvorrichtung für ölbrenner mit einer im wesentlichen zylindrischen Wirbelkammer, welche mindestens einen tangential in ^4P ihren Umfang mündenden Einlaß für ein unter Druck stehendes gasförmiges Zerstäubungsmedium aufweist, mit einer axial scharfkantig an die Wirbelkammer angesetzten Austrittsleitung verminderten Durchmessers für das rotierend mit hoher Geschwindigkeit strömende Zerstäubungsmedium und mit einer in der Austrittsleitung koaxial hierzu angeordneten Zuführungsleitung für Heizöl, aus der dieses radial austritt.

Bei dieser aus der US-PS 25 60 866 bekannten Vorrichtung ist am Ende der Zuführungsleitung für das Heizöl ein hohler Becher angeordnet, der in Strömungsrichtung aufgeweitet ist und der mittels einer gesonderten Einrichtung in Rotation versetzt wird. Außerdem wird bei dieser Vorrichtung die gesamte Verbrennungsluft durch die Austrittsleitung ausgepreßt. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist der komplizierte Aufbau, der eine Lagerung des rotierenden Bechers und auch einen Antrieb für den Becher erforderlich macht. Schließlich ist für das Auspressen der gesamten Verbrennungsluft aus dem ringförmigen Raum zwisehen der Zuführungsleitung für das Heizöl und der Austrittsleitung ein sehr hoher Energieaufwand nötig.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art bei einfachem Aufbau und geringem Energiebedarf mit verbesserter Zerstäubungswirkung zu schaffen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Austritt für das unter Druck zugeführte Heizöl aus der axial verschlossenen Zuführungsleitung aus mindestens einer radialen Düse besteht, die kurz vor dem Ende der Austrittsleitung für das Zerstäubungsmedium in diese mündet, wobei das Zerstäubungsmedium aus der Austrittsleitung mit etwa Schallgeschwindigkeit ausströmL

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also kein rotierender Becher und natürlich auch kein Antrieb hierfür erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß durch das radiale Auspressen des Heizöls aus der Zuführungsleitung in die Austrittsleitung durch Düsen, die kurz vor dem Ende der Austrittsleitung angeordnet sind, eine wirksame Zerstäubung des Heizöls ermöglicht wird. Dabei ist es nicht nötig, die gesamte Verbrennungsluft durch die Austrittsleitung auszupressen. Sie kann der Brennkammer in geeigneter Weise auf andere Art zugeführt werden. Dadurch, daß im Zerstäubungsbereich das Zerstäubungsmedium sich mit Schallgeschwindigkeit bewegt, wird ein optimaler Betrieb sichergestellt. Überschallgeschwindigkeiten sind mit hohen Energieverlusten verbunden, während Unterschallgeschwindigkeiten bei einer vorgegebenen Leistung einen ungewöhnlich hohen Verbrauch zur Folge haben.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das Verhältnis des Durchmessers der Wirbelkammer zum Durchmesser der Austrittsleitung größer als 1,5 ist und insbesondere zwischen 3 und 4 liegt. Bei diesen bevorzugten Verhältnissen ergibt sich ein besonders geringer Energiebedarf für die Zuführung des Zerstäubungsmediums.

Um eine gute Zerstäubung zu erreichen, wird es weiterhin bevorzugt, daß das Verhältnis der tangentialen Geschwindigkeit zur axialen Geschwindigkeit am Austritt aus der Zerstäubungsvorrichtung etwa 1 :1 oder mehr beträgt. Hierdurch wird insbesondere verhindert, daß Heizöl auf die Innenfläche der Austrittsleitung gelangt, was zur Bildung großer Heizöltröpfchen führen würde.

Zwar kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Luft als Zerstäubungsmedium betrieben werden, sie wird aber vorzugsweise mit Dampf betrieben, weil für die Erzeugung von Dampf mit einem ausreichenden Druck keine aufwendigen Vorrichtungen verwendet werden müssen, wie dies beispielsweise bei der Verwendung von Luft der Fall ist, die nur mit Hilfe eines Kompressors auf entsprechende Drücke gebracht werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung an der Linie2-2 von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung 10, die in eine Hülse 12 eingeschraubt ist. Sie besitzt einen nach vorn verjüngten, kegeligen Kopfkörper 14, der am vorderen Ende eine zylindrische Bohrung 15 aufweist. Diese Bohrung geht am inneren Ende in einen erweiterten Teil 16 über, und zwar an einer Abstufung 17. In diese Ausnehmung ist eine Düse 18 eingepaßt, die durch eine dahinter in den Kopfkörper 14 eingeschraubte Gewindehülse 20 fest eingespannt ist.

Die Gewindehülse 20 enthält eine Wirbelkammer 21 und umschließt eine Zuführungsleitung 22, die eine Bohrung 23 der Gewindehülse abdichtend durchragt und konzentrisch in einer Bohrung 24 der Düse 18 angeordnet ist. Die Zuführungsleitung 22 ist am äußeren Ende verschlossen und weist in diesem Bereich radiale

Düsen 36 auf. Der Durchmesser der Bohrung 24 ist größer als der Außendurchmesser der Zuführungsleitung 22, so daß zwischen beiden ein Ringraum 26 besteht. Die Zuführungsleitung 22 ist mit ihre ti hinteren Ende in eine Speiseleitung 28 eingepreßt oder eingeschweißt, die an eine nicht dargestellte Brennstoffleitung angeschlossen ist. Die Speiseleitung 28 ist in einen Deckel 30 eingeschraubt, der seinerseits mit einem Gewinde am inneren Ende des Kopfkörpers 14 abdichtend ve-schraubt ist '

Die Zerstäubungsvorrichtung 10 wird durch eine nicht dargestellte Leitung, die im inneren der Hülse 12 angeordnet und ar. ein-am exzentrischen Durchlaß 31 des Deckels 30 befestigt ist, mit einem gasförmigen Druckmittel, das vorzugsweise aus Dampf besteht, beaufschlagt. Das Druckmittel strömt zunächst in eine Vorkammer 32 und von dort durch einen tangentialen Einlaß 34 in die Wirbelkammer 21.

Gemäß Fig.2 ist der tangentiale Einiaß 34 so angeordnet, daß das Druckmittel in der Wirbelkammer ^2Ü 21 gegensinnig zur Drehrichtung des Uhrzeigers rotiert. Das Druckmittel durchströmt dann den ringförmigen Zwischenraum 26, der in die Austrittsleitung 24 übergeht. Während der Rotation des Druckmittels in der Wirbelkammer 21 wandert es vom Umfang der Wirbelkammer 21 zu deren Mitte und tritt dann in den Ringraum 26 ein. Hierdurch nimmt die Rotationsgeschwindigkeit des Druckmediums zu. Diese Rotationsgeschwindigkeit ist an einem bestimmten Ort der Quadratwurzel des Abstandes dieses Orts von der ^Si> Mittelachse umgekehrt proportional. Im Ringraum 26 bzw. in der Austrittsleitung 24 wird die einmal erreichte Umlaufgeschwindigkeit nur durch die Reibung· geringfügig verringert Das Druckmedium tritt schließlich mit dieser kreisenden Bewegung aus der Düse 18 aus. Die Austrittsleitung 24 ist an ihrem äußeren Ende mit einer kegeligen Aufweitung 38 versehen, die einen Kegelwinkel von etwa 30° aufweist.

Natürlich kann die Wirbelkammer 21 auch mehrere tangentiale Einlasse 34 aufweisen, sofern deren Gesamtquerschnitt der verlangten Strömung angepaßt ist

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Zerstäubungsvorrichtung für einen ölbrenner tritt eine zweistufige Zerstäubung ein. Die erste Zerstäubungsstufe ist eine Radialzerstäubung, die dadurch auftritt, daß der unter Druck zugeführte Brennstoff am Ende der Zuführungsleitung 22 durch die Düsen 36 radial ausströmt. Der Brennstoff wird dabei in dünnen radialen Strahlen in das kreisende Druckmedium eingespritzt. Die zweite Zerstäubungsstufe entsteht dadurch, daß das kreisende Druckmedium auf diese radialen Strahlen auftrifft und dabei den Brennstoff in einen feinen Nebel zerstäubt. -

Da die erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung mit einem unter hohen Druck stehenden Zerstäubungsmedium arbeitet, ist sie zur Verwendung mit Hochdruckdampf als Zerstäubungsmedium bestens geeignet. In den meisten Fällen werden bei Zerstäubungsbrennern entweder Druckluft oder Dampf zum Zerstäuben von schweren Heizölen verwendet. Wegen der besseren Wirtschaftlichkeit wird in der Regel die Verwendung von Hochdruckdampf als Zerstäubungsmedium vorgezogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zerstäubungsvorrichtung für ölbrenner mit einer im wesentlichen zylindrischen Wirbelkammer, welche mindestens einen tangential in ihren Umfang mündenden Einlaß für ein unter Druck stehendes gasförmiges Zerstäubungsmedium aufweist, mit einer axial scharfkantig an die Wirbelkammer angesetzten Austrittsleitung verminderten Durchmessers für das rotierend mit hoher Geschwindigkeit strömende Zerstäubungsmedium und mit einer in der Austrittsleitung koaxial hierzu angeordneten Zuführungsleitung für Heizöl, aus der dieses radial austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt für das unter Druck zugeführte Heizöl aus der axial verschlossenen Zuführungsleitung (22) aus mindestens einer radialen Düse (36) besteht, die kurz vor dem Ende der Austrittsleitung (24) für das Zerstäubungsmedium in diese mündet, wobei das Zerstäubungsmedium aus der Austrittsleitung (24) mit etwa Schallgeschwindigkeit ausströmt.

2. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Innendurchmesser von Wirbelkammer (21) zur Austrittsleitung (24) größer als 1,5 ist und Vorzugsweise zwischen 3 und 4 liegt.

3. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von tangentialer zu axialer Geschwindigkeit am Ende der Austrittsleitung (24) 1 :1 oder mehr beträgt.

4. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsmedium Dampf ist.