DE2855615C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungsdüse für einen mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brenner, mit einem zentra­ len, axial gerichteten und in einem Kopfteil endenden Brennstoff­ kanal, das in Strömungsrichtung zunächst eine erste kegelstumpf­ förmig divergierende und anschließend daran unter Bildung eines Gipfels eine erste kegelstumpfförmig konvergierende Oberfläche sowie vom Brennstoffkanal annähernd radial nach außen führende Brennstoffauslässe aufweist, stromab hinter denen am Gipfel durch einen die Zerstäubungsdüse in Längsrichtung umströmenden Luft­ strom eine Zerstäubung des Brennstoffs erfolgt.

Eine solche Zerstäubungsdüse ist aus der DE-PS 2 94 042 bekannt.

Die Güte der Verbrennung bei einem Brenner für flüssi­ gen Brennstoff wird von dem Ausmaß der Zerstäubung bestimmt. Wenn die Zerstäubung gering ist, sind die Brennstoffteilchen groß, so daß keine vollständige Verbrennung auftreten und somit Ruß ent­ stehen kann.

Um derartige, nur wenig zerstäubte Teilchen zu verbren­ nen, ist ein großer Luftüberschuß notwendig, wodurch der thermi­ sche Wirkungsgrad verschlechtert wird. Durch Ruß kann auch das zu erhitzende Material in der zugehörigen Verbrennungsvorrichtung verunreinigt werden.

Bei der erwähnten bekannten Zerstäubungsdüse ist die Zerstäubung nicht optimal, weil die Brennstoffauslässe am Gipfel der ersten kegelstumpfförmig divergierenden Oberfläche münden, so daß der Kontakt zwischen Brennstoff und Luft schlecht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäu­ bungsdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Zerstäubungsgrad des Brennstoffs verbessert wird.

Dieses Ziel wird ausgehend von der eingangs beschriebe­ nen Zerstäubungsdüse erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Brennstoffauslässe derart an der ersten divergierenden Oberfläche angeordnet sind, daß sich zwischen diesen und dem Gipfel ein Brennstoff-Film ausbildet, und daß das Kopfteil anschließend an die erste konvergierende Oberfläche eine zweite kegelstumpfförmig divergierende Oberfläche aufweist, die einen zweiten, die Zer­ stäubung aus einem Brennstoff-Film fortsetzenden Gipfel bildet.

Die Erfindung sieht somit ein mehrstufiges Zerstäu­ bungssystem vor, wobei die erste Stufe der Zerstäubung an den Brennstoffauslässen erfolgt, während der dort noch nicht zer­ stäubte Brennstoff anschließend entlang der Oberfläche des kegel­ stumpfförmig divergierenden Kopfteils in Form eines Films fließt und dann am Gipfel eine zweite Zerstäubungsstufe gebildet wird. Am zweiten Gipfel ergibt sich schließlich eine dritte Zerstäubungs­ stufe.

Bei der erfindungsgemäßen Zerstäubungsdüse trifft der zu verbrennende Brennstoff also mehrfach mit der Luft zusammen, so daß sogar dann, wenn der Luftdruck zum Zerstäuben des Brenn­ stoffs sinkt, der Brennstoff in eine Anzahl von extrem kleinen Partikeln zerstäubt wird. Dadurch wird die Vollständigkeit der Verbrennung erreicht. In Weiterbildung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß sich an den zweiten Gipfel ein sich stromab nach vorn verjüngender Kegel anschließt. Auf diese Weise wird die Zerstäu­ bung des Brennstoffs noch weiter gefördert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Zerstäubungs­ düse und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zer­ stäubungsdüse.

Der Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Zerstäubungs­ düse ist in Fig. 1 dargestellt. Dort ist im Inneren der Düse 11, die sich in einem nicht dargestellten Zerstäuber befindet, ein axialer Brennstoffkanal 12 vorgesehen. Das vordere Ende der Düse 11 ist dabei durch einen Kopfteil 13 blockiert, dessen Außenum­ fang eine erste divergierende Oberfläche 14 und eine erste kon­ vergierende Oberfläche 18 bildet. In der Oberfläche 14 sind meh­ rere, von dem Brennstoffkanal 12 nach außen führende Brennstoff­ auslässe 16 vorgesehen. Der in den Brennstoffkanal 12 unter Druck geführte Brennstoff wird somit durch die Brennstoffauslässe strahlartig ausgespritzt.

Der durch den durch den Innenumfang des Zerstäubers und den Außenumfang der Düse 11 gebildeten Luftraum fließende Luft­ strom verläuft in Längsrichtung der Düse 11, wodurch der aus den Brennstoffauslässen 16 ausgespritzte Brennstoff in einem ersten Schritt zerstäubt wird. Andererseits fließt dabei noch nicht zer­ stäubter Brennstoff in Form eines Films entlang der Oberfläche 14 und verläßt diese am Gipfel 17 des Kopfteils 13, so daß er im Kontakt mit dem Luftstrom in einem zweiten Schritt als Film zer­ stäubt wird. Hierdurch wird eine sehr gute Zerstäubung des Brenn­ stoffs und somit eine verbesserte Verbrennung erreicht.

Am vorderen Ende des Kopfteils 13 ist ein weiterer Kegelstumpf 19 vorgesehen. Dieser Kegelstumpf 19 weist eine der Oberfläche 14 ähnliche zweite divergierende Oberfläche 20 auf, wobei die zweite Oberfläche am vorderen Ende eine Schnittfläche 21 besitzt. Aufgrund dieser Ausbildung wird, falls eine sehr geringe Brennstoffmenge an der Oberfläche 18 entlang­ fließen sollte, diese Brennstoffmenge durch den Luftstrom an der zweiten Oberfläche 20 des Kegelstumpfes 19 aufwärtsbewegt und am Gipfel 17′ desselben als Film in einer dritten Stufe zer­ stäubt.

Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel noch ein weiterer, sich nach vorn verjüngender Kegel 22 am vorderen Ende des Kegelstumpfes 19 vorgesehen. Bei diesem Beispiel handelt es sich ebenfalls um ein mehrstufiges Zerstäubungssystem wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und man erhält auch hier eine vortreffliche Zerstäubung.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, beinhaltet die Erfindung ein mehrstufiges Zerstäubungsverfahren, bei dem Brennstoff etwa rechtwinklig zur Luftströmung ausgespritzt wird, so daß er in einer ersten Stufe in Form von Nebel zerstäubt wird. Der jeweils an der divergierenden Oberfläche entlangflie­ ßende Brennstoff wird dabei mit der Luft im Gipfel des jeweiligen Kegelstumpfes in einer zweiten und dritten Stufe nebelartig zer­ stäubt. Aufgrund der wesentlich verbesserten Zerstäubung im Bren­ ner kann bei einem kleinen Luftverhältnis die Verbrennung ver­ vollständigt werden. Bei einem Heizofen kann z.B. die Brennstoff­ verbrauchsmenge verkleinert und die innere Temperatur stabili­ siert werden, wobei zusätzlich auch noch vermieden wird, daß zu erhitzendes Material durch Brennstoff verunreinigt wird. Diese Vorteile werden durch die mehrstufige Anordnung von Kegelstümpfen und Kegel ermöglicht. Da es möglich ist, die Zufuhrmenge des Brennstoffs in einem weiten Bereich von kleinem bis zu großem Volumen einzustellen, indem man die Innendurchmesser oder die Anzahl der Brennstoffauslässe 16 jeweils in geeigneter Weise wählt, kann die Zerstäubungsdüse für alle möglichen Typen von Heizanlagen verwendet werden.

Bei allen üblichen Heizanlagen reicht es aus, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des zerstäubten Brennstoffs klei­ ner als 100 µ ist. Die Luftmenge zur Zerstäubung kann weniger als die Hälfte der theoretischen Verbrennungsluftmenge betragen, so daß übrige Luft als Sekundärluft frei eingeführt werden kann, um dadurch die Verbrennung zu vervollkommnen.

Claims (2)

1. Zerstäubungsdüse für einen mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brenner, mit einem zentralen, axial gerichteten und in einem Kopfteil endenden Brennstoffkanal, das in Strömungsrich­ tung zunächst eine erste kegelstumpfförmig divergierende und an­ schließend daran unter Bildung eines Gipfels eine erste kegel­ stumpfförmig konvergierende Oberfläche sowie vom Brennstoffkanal annähernd radial nach außen führende Brennstoffauslässe aufweist, stromab hinter denen am Gipfel durch einen die Zerstäubungsdüse in Längsrichtung umströmenden Luftstrom eine Zerstäubung des Brennstoffs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff­ auslässe (16) derart an der ersten divergierenden Oberfläche (14) angeordnet sind, daß sich zwischen diesen und dem Gipfel (17) ein Brennstoff-Film ausbildet, und daß das Kopfteil (13) anschließend an die erste konvergierende Oberfläche (18) eine zweite kegel­ stumpfförmig divergierende Oberfläche (20) aufweist, die einen zweiten, die Zerstäubung aus einem Brennstoff-Film fortsetzenden Gipfel (17′) bildet.

2. Zerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich an den zweiten Gipfel (17′) ein sich stromab nach vorn verjüngender Kegel (22) anschließt.