DE2147042A1 - Atomizers, especially for oil burners - Google Patents
Atomizers, especially for oil burnersInfo
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- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
- F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
Description
DECAPIX LIMITED, Vicarage Lane, Hoo Marina Industrial Estate, Hoo, Rochester, Kent, EnglandDECAPIX LIMITED, Vicarage Lane, Hoo Marina Industrial Estate, Hoo, Rochester, Kent, England
Zerstäuber, insbesondere für HeizölbrennerAtomizers, in particular for fuel oil burners
Die Erfindung bezieht sich auf Zerstäuber beispielsweise zum Vernebeln von Brenn« oder Heizöl für Brenner, wie sie beispiels·* weise zum Beheizen von Wasserrohr-» und abgedichteten Wandkesseln oder zum Zerstäuben einer Flüssigkeit für Gaskühlvorrichtungen zur Verwendung kommen.The invention relates to atomizers for example Fogging of fuel or heating oil for burners, such as * * wise for heating water pipe »and sealed wall boilers or for atomizing a liquid for gas cooling devices come to use.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Zerstäubungsvorrich« tung eine äußere, ringförmige, konvergierende Flüssigkeitsdüsen--. kammer, eine achsgleiche, innere, konvergierende Gasdüsenkammer und ein divergierendes Ablenkglied auf, welches achsgleich inner« halb von Auslaßöffnungen der beiden Kammern angeordnet ist, ( According to the present invention, the atomizing device has an outer, annular, converging liquid nozzle. chamber, an on-axis, inner, converging gas nozzle chamber and a diverging deflector, which is arranged on the same axis within the outlet openings of the two chambers, (
Eine Innenfläche der Gasdüsenkammer kann als konvergierende Ober·· fläche des Ablenkgliedes ausgebildet werden. Vorzugsweise werden eine Außenfläche der Gasdüsenkammer und eine Innenfläche der Flüssigkeitsdüsenkammer durch die entsprechenden Innen·» undAn inner surface of the gas nozzle chamber can be used as a converging upper surface of the deflector are formed. Preferably, an outer surface of the gas nozzle chamber and an inner surface of the Liquid nozzle chamber through the corresponding inner · »and
209815/0989209815/0989
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Außenflächen eines zylindrischen Teiles eines Verteilergliedes zum Zuführen sowohl von Flüsigkeit als auch von Gas zu den Kammern gebildete Eine Außenfläche der Flüssigkeitsdüsenkammer kann eine konvergierende innere Oberfläche eines von dem Vertei—« lerglied getragenen ringförmigen Gliedes enthalten. Zweckmäßig ist das Ablenkglied schraubbar mit einer mit Schraubengewinde ver· sehenen Mittelöffnung in dem Verteilerglied und das ringförmige Glied mit einem mit Gewinde versehenen äußeren Teil des Verteilergliedes verbunden.External surfaces of a cylindrical portion of a manifold member for supplying both liquid and gas to the Chambers formed. An outer surface of the liquid nozzle chamber may be a converging inner surface of one of the distributors. lear member supported ring-shaped member included. Appropriately, the deflecting member can be screwed with a screw thread. see central opening in the manifold member and the annular member with a threaded outer portion of the manifold member tied together.
fe Der Auslaß der Flüssigkeitsdüsenkammer kann durch eine Messerkan-» te begrenzt sein. Das Ablenkglied kann divergieren von der Stelle aus, von der es sich von den Auslaßöffnungen der beiden Kammern aus erstreckt.fe The outlet of the liquid nozzle chamber can be opened by a knife edge. te be limited. The deflecting member can diverge from where it is from the outlet openings of the two chambers from extends.
Mit einer Weiterbildung der Erfindung enthält der Zerstäuber ein Verteilerglied, welches mit einem inneren Ring von Kanälen ver« sehen ist, einen äußeren Ring von Flüssigkeitskanälen und einen zylindrischen Teil, welcher von dem einen Ende zwischen den beiden Kanalringen ausgeht, ein ringförmiges Glied, welches mit dem Verteilerglied um den zylindrischen Teil herum in Schraubverbin-* dung steht und eine konvergierende Flüssigkeitsdüsenkammer in Verbindung mit dem Ring mit Flüssigkeitskanälenjbildet, und ein ψ Ablenkglied, welches mit einer Mittelöffnung in dem Verteiler— glied in Schraubverbindung steht und eine konvergierende Gasdüsen·-With a further development of the invention, the atomizer contains a distributor member which is provided with an inner ring of channels, an outer ring of liquid channels and a cylindrical part which extends from one end between the two channel rings, an annular member which with the distribution member dung is around the cylindrical portion around in Schraubverbin- * and a converging fluid nozzle chamber in communication with the annular with Flüssigkeitskanälenjbildet, and a ψ deflector which is in screw connection with a central opening in the manifold member and a converging gas nozzles · -
t kammer mit dem zylindrischen Teil in Verbindung mit dem Ring mit v ! Gaskanälen bildet.t chamber with the cylindrical part in connection with the ring with v ! Forms gas channels.
Gemäß der Erfindung wird zum Zerstäuben oder Vernebeln eine Flüssigkeit von einer konvergierenden Düse zusammen mit einem GasAccording to the invention, a liquid from a converging nozzle is used together with a gas for atomizing or misting
zugeführt, welches mit Schallgeschwindigkeit zugeleitet wird und . eine divergierende Düse mit der radialen inneren Oberfläche der ' Düse bildet, welche von einem divergierenden Glied gebildet wird, wobei die radial· äußere Oberfläche der Düse von der Flüssigkeit eingenommen wird und das Gas dazwischen zugeführt wird.fed, which is fed at the speed of sound and. a diverging nozzle with the radially inner surface of the 'Forms nozzle, which is formed by a diverging member, the radially outer surface of the nozzle from the liquid is taken and the gas is supplied in between.
209816/0999 onlG,NAL ,nspected209816/0999 onlG, N AL nspected,
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen Zerstäuber.The invention is shown in the drawing, for example. Figure 1 is a longitudinal section through an atomizer.
Figur 2 ist eine schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform von dem Zerstäuber.Figure 2 is a perspective view, partly in section, of a modified embodiment of the nebulizer.
Figur 3 zeigt in einer schematisehen Darstellung in vergrößertem Maßstab die Düsenauslässe dee Zerstäubers nach Figur 2 zusammen mit einer vereinfachten grafischen Darstellung der Gasdrücke entlang der Achse des Zerstäubers während des tatsächlichen Ausdehnungsprozesses.FIG. 3 shows a schematic representation on an enlarged scale Scale the nozzle outlets of the atomizer according to Figure 2 together with a simplified graphic representation the gas pressures along the axis of the nebulizer during the actual expansion process.
In Figur 1 ist ein Zerstäuber dargestellt, welcher ein Verteiler« glied 11 enthält, welches mit einem äußeren Umfangsring von axialen Zuführungskanllen 12 für eine Flüssigkeit und mit einem inneren Umfangsring mit axialen Zuführungskanälen 13 für ein Gas versehen istc Eine Zuführungsleitung 14 ist mit einem sich nach rückwärts erstreckenden Flansch 15 des Verteilergliedes 11 schraubbar verbunden. Ein größeres Zuleitungsrohr 16 ist auf dem äußeren Umfang des Verteilergliedes 11 mit Preßsitz befestigt, wird durch den Schraubeingriff des Rohres 14 mit dem Flansch 15 festgehalten und ist durch eine O-Ringdichtung 17 abgedichtet.In Figure 1, an atomizer is shown, which is a distributor « member 11 contains which with an outer peripheral ring of axial Feed channels 12 for a liquid and with an inner Circumferential ring is provided with axial supply channels 13 for a gas. A supply line 14 is provided with a rearward extending flange 15 of the distributor member 11 screwably connected. A larger feed pipe 16 is on the outer periphery of the distribution member 11 attached with a press fit, is held by the screw engagement of the tube 14 with the flange 15 and is sealed by an O-ring seal 17.
Die Zuführungskanäle 13 führen in eine konvergierende, ringförmige Düsenkammer 18, welche durch die innere, kegelstumpfförmige Oberfläche eines ringförmigen Gliedes 19 und die Außenfläche eines Ablenkgliedes 20 begrenzt wird, welches in eine mittlere Öffnung an der Vorderseite des Verteilergliedes 11 eingeschraubt ist«, Zumeßöffnungen 21 sind in dem Glied 19 in Überdeckung mit den äußeren Zuführungskanälen 12 in dem Verteilerglied 11 angeordnet« Eine ringförmige, konvergierende Flüssigkeitedüsenkammer 22 wird durch die vordere Oberfläche des Gliedes 19 und eine bogenförmige innere Fläche eines ringförmigen Gliedes 23 begrenzt, welches achsgleich mit dem Glied 19 angeordnet ist und einen sich nach rückwärts erstreckenden Flansch hat, welcher dem äußeren Umfang des Verteiler« The feed channels 13 lead into a converging, annular one Nozzle chamber 18, which through the inner, frustoconical surface an annular member 19 and the outer surface of a deflector 20 is limited, which in a central opening to the front of the distributor member 11 is screwed ", metering openings 21 are arranged in the member 19 in overlap with the outer feed channels 12 in the distributor member 11 annular, converging liquid nozzle chamber 22 is through the front surface of the member 19 and an arcuate inner surface of an annular member 23 delimits which is coaxially is disposed with member 19 and has a rearwardly extending flange which extends to the outer periphery of the manifold "
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gliedes 11 angepaßt ist und sich gegen die O«Ringdichtung 17 abstützt. Die bogenförmige Innenfläche des Gliedes 23 endet an einer Messerkante 23a an einer mittleren Öffnung in dem Glied 23.member 11 is adapted and is supported against the O "ring seal 17. The arcuate inner surface of the link 23 terminates at one Knife edge 23a at a central opening in link 23.
Die Außenfläche des Ablenkgliedes 20 ist innerhalb der Resonanz« kammer 22 konvergierend ausgebildet und mit einer divergierenden Ablenkfläche 20a nach dem Ende zu versehen»The outer surface of the deflector 20 is within resonance " chamber 22 designed to be converging and to be provided with a diverging deflecting surface 20a towards the end »
Im Betriebs beispielsweise zum Vernebeln oder Zerstäuben eines Brenn« oder Heizöles wird Luft oder ein anderes Gas unter Druck entlang dem inneren Zuleitungsrohr 14 zugeführt und fließt durch die Zuführungskanale 13 zu der konvergierenden Kammer 18. Die An— Ordnung der Kammerkonvergenz und die Öffnungsgröße und der Druck des Gases sind so bemessen, daß ein Strahl von solchjeinem Gas in die Kammer 22 bei einem Druck ausgestrahlt wird, welcher über dem kritischen Druckverhältnis für das Gas liegt. Das Öl oder eine an«. dere zu zerstäubende Flüssigkeit wird durch das äußere Zuführungs— rohr 16 gewöhnlich bei einer Viskosität, welche nicht über 120 Se— künden Redwood 1 Skala hinausgeht, durch Zuführungskanäle 12 und Zumeßöffnungen 21 der Kammer 22 zugeführt. In der Kammer 22 be« schleunigt sich das Öl um die innere bogenförmige Oberfläche herum und verläßt diese bogenförmige Fläche bei der Messerkante 23a entgegengesetzt zu der Druckwelle des zusammendrückbaren Strömungs— mediums, welches aus der konvergierenden Kammer 18 bei Schallgeschwindigkeit austritt.In operation, for example for atomizing a fuel or heating oil, air or another gas is supplied under pressure along the inner supply pipe 14 and flows through the supply channels 13 to the converging chamber 18. The arrangement of the chamber convergence and the opening size and pressure of the gas are sized so that a jet of such gas is ejected into chamber 22 at a pressure which is above the critical pressure ratio for the gas. The oil or an '. The liquid to be atomized is fed through the outer feed tube 16, usually at a viscosity which does not exceed 120 seconds Redwood 1 scale, through feed channels 12 and metering openings 21 of the chamber 22. In the chamber 22 the oil accelerates around the inner arcuate surface and leaves this arcuate surface at the knife edge 23a opposite to the pressure wave of the compressible flow medium emerging from the converging chamber 18 at the speed of sound.
Die Oberfläche des Öles an der Messerkante 23a absorbiert die Energie der schwingenden Luft und gleichzeitig wird der Ölfilm nahe der Messerkante kräftigen Scherkräften unterworfen. The surface of the oil at the knife edge 23a absorbs the energy of the oscillating air and at the same time the oil film near the knife edge is subjected to strong shear forces.
Das öl kehrt dann zu einem Energiezustand von geringster Oberfläche um und bildet sehr feine Tröpfchen· Dieser Zustand wird $hne Mitführung des Öles auf. d*a metallischen Oberflächen des ZeretSu· bers und durch die konvergierende Verjüngung des Ablenkgliedes 20 erreicht, so daß ein schnellfließendes Luftpolster zwischen dem *■ die Messerkante 23a verlassenden Ölfilm und der Oberfläche des The oil then reverses to an energy state with the smallest surface area and forms very fine droplets · This state occurs without the oil being carried along. d * a metallic surfaces of the ZeretSu · u · u · ■ achieved by the converging taper of the deflecting member 20, so that a rapidly flowing air cushion between the oil film leaving the knife edge 23 a and the surface of the
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Ablenkgliedes 20 besteht. Ein weiteres Scheren wird durch diener Luft entlang dem Ablenkglied erzeugten Stoßwellen erreicht, wo die Luft sich von Überschall- auf Schallgeschwindigkeit verlangsamt. Der Ausgangswinkel der Tröpfchen wird endgültig durch den Enddurchmesser und den Divergenswinkel des Ablenkgliedes 20 bestimmt.Deflector 20 is made. Another scissor is done by servant Air generated along the deflector reaches shock waves where the air slows from supersonic to sonic speed. The final angle of the droplets is determined by the final diameter and the angle of divergence of the deflector 20 is determined.
In Figur 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform vom Zerstäuber dargestellt, welcher demnach Figur 1 ähnelt aber dadurch vereinfacht ist, daß er nur aus drei besonderen Teilen besteht, Verteilei?- glied 11, ringförmiges Glied 23 und Ablenkglied 20. Bei dieser Anordnung wird die Flüssigkeitsdüsenkammer 22 durch eine zylindrische Verlängerung 11a des Gliedes 11 und ein ringförmiges Glied 23 gebildet, welches mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche 23b versehen ist und die Konvergenz der Kammer 22 bildet. Die innere Gasdusenkammer 18 wird von der Innenfläche der Verlängerung 11a und einer kegelstumpfförmigen divergierenden Fläche 20b des Ablenkgliedes 20 gebildet..In FIG. 2, a modified embodiment of the atomizer is shown, which accordingly resembles FIG. 1 but is thereby simplified is that it only consists of three special parts, distributor? - member 11, annular member 23 and deflector member 20. With this arrangement, the liquid nozzle chamber 22 is through a cylindrical Extension 11a of the member 11 and an annular member 23 is formed, which with a frustoconical inner surface 23b is provided and the convergence of the chamber 22 forms. The inner gas nozzle chamber 18 is defined by the inner surface of the extension 11a and a frustoconical diverging surface 20b of the deflector 20 formed ..
Die Arbeitsweise dieses Zerstäubers ist der in Figur 1 beschriebenen Anordnung ähnlich, wobei Druckgas aus der Kammerl8 und die zu zerstäubende Flüssigkeit aus der Kammer 22 fließt. Das Gas fließt bei Schallgeschwindigkeit aus der Kammerl8, und wenn der Druck abnimmt, erhöht sich die Geschwindigkeit auf Überschallge·. schwindigkeit, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Wenn das Gas den j Teil 20a des Ablenkgliedes 20 erreicht, erhöht sich der Gasdruck und die Geschwindigkeit und es werden so Stoßwellen 30 erzeugt. Der Flüssigkeitsfilm 31 wird durch das Gas beschleunigt und außer Berührung mit dem Ablenkglied durch das Gas gehalten, so daß eine divergierende Düse zwischen Ablenkglied und Flüssigkeitsfilm 31 gebildet wird. Die Beschleunigung des FlUssigkeitsfilmes 31 redu.» ziert seine Dicke und ruft ein Abscheren bzw» Scheren hervor. Die Druckschwankungen an dem Gipfel der durch das Gas erreichten Über-. Schallgeschwindigkeiten, welches die Stoßwellen 30 erzeugt, ver- · ursacht eine Vibration der Flüssigkeitsschicht und es tritt ein Scheren und Aufbrechen in einer Ebene senkrecht zu dem waagerecht ten Abscheren auf.The mode of operation of this atomizer is that described in FIG The arrangement is similar, with compressed gas flowing out of the chamber 18 and the liquid to be atomized flowing out of the chamber 22. The gas flows out of the chamber 18 at the speed of sound, and as the pressure decreases the speed increases to supersonic. speed as shown in Figure 3. When the gas reaches the j portion 20a of the deflector 20, the gas pressure increases and the speed and shock waves 30 are thus generated. The liquid film 31 is accelerated by the gas and out Contact with the deflector is maintained by the gas, so that a diverging nozzle between the deflector and liquid film 31 is formed. The acceleration of the liquid film 31 reduces. » adorns its thickness and causes a shearing or »scissoring. The pressure fluctuations at the peak of the excess reached by the gas. The velocities of sound which the shock waves 30 generate reduce causes vibration of the liquid layer and shearing and breaking occurs in a plane perpendicular to the horizontal ten shearing on.
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