DE614680C

DE614680C - Process for atomizing liquid fuels

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Publication number: DE614680C
Application number: DEL85544D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-03-17
Filing date: 1934-03-17
Publication date: 1935-06-15

Description

Verfahren zum Zerstäuben von flüssigen Brennstoffen Die Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zum Zerstäuben von flüssigen Brennstoffen oder Brennstoffgemischen, bei welchem der Brennstoff durch Düsen zugeführt und bei seinem Austritt aus diesen unter Beimischung von Luft vorzerstäubt wird, worauf das entstandene Gemisch durch einen mechanisch wirkenden Zerstäuber hindurch zur Brennstelle geleitet wird.Method of atomizing liquid fuels The invention extends to a method of atomizing liquid fuels or Fuel mixtures, in which the fuel is fed through nozzles and in his Exit from these is pre-atomized with the admixture of air, whereupon the resulting Mixture passed through a mechanically acting atomizer to the burning point will.

Bei den bekannten Verfahren dieser -Art werden, insbesondere wenn der Brennstoff vor seiner Zerstäubung einer seinen Flüssigkeitsgräderhöhenden Vorwärmung unterworfen wird, die leichtflüssigen Brennstoffbestandteile infolge der plötzlichen Entspannung des Brennstoffes bei seinem Austritt aus den Düsen in Dampfform, die schwerflüssigen Brennstoffbestandteile dagegen lediglich in Tropfenform überführt. Die Folge ist, daß das in den mechanischen Zerstäuber gelangende Gemisch Brennstoffbestandteile ver-. schiedenen Aggregatzustandes enthält. Hierdurch wird aber die Gleichmäßigkeit der Brennstoff- und Luftdurchmischung beeinträchtigt.In the known methods of this type, especially if the fuel, prior to its atomization, is preheated to increase its fluidity is subjected to the light fuel components as a result of the sudden Relaxation of the fuel as it emerges from the nozzles in vapor form, which In contrast, heavy fuel components are only transferred in the form of drops. The result is that the mixture getting into the mechanical atomizer is fuel constituents ver. contains different physical states. But this improves the evenness the fuel and air mixing impaired.

Dieser Nachteil soll nun bei dem den Gegenstand der Erfindung bildenden neuen Zerstäubungsverfahren dadurch beseitigt werden, daß das gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch zwecks überführung eines möglichst großen Teiles der bei der Brennstoffvorzerstäubung verdampften Brennstoffbestandteile in die Form feinster Flüssigkeitströpfchen im Bereich der mechanischen Zerstäubung abgekühlt wird. Zweckmäßig wird dabei die Abkühlung des Gemisches so weit getrieben, daß auch die leichtest verdampfbaren Bestandteile des Brennstoffes verflüssigt werden. Hierdurch wird nämlich erreicht, daß sämtliche Brennstoffbestandteile bei ihrem Durchtritt durch den mechanischen Zerstäuber den gleichen Aggregatzustand aufweisen. Damit ist aber die Möglichkeit gegeben, eine- vollkommen gleichmäßige Brennstoff- und Luftdurchmischung zu erzielen und somit eine rauchlose Verbrennung sicherzustellen. Die vollkommene Brennstoffausbrennung wird hierbei noch dadurch begünstigt, daß die durch die Gemischabkühlung und Kondensation der verdampften Brennstoffbestandteile entstandenen Flüssigkeitströpfchen kleiner sind als diejenigen, die auf dem Wege mechanischer Zerstäubung entstehen. Das neue Verfahren erbringt daher nicht nur eine Vergleichmäßigung des Brennstoffaggregatzustandes, sondern infolge der Vernebelung der verdampften Brennstoffteile auch eine sehr gute Brennstoffzerteilung.This disadvantage should now be the subject of the invention new atomization processes are eliminated in that the fuel-air mixture formed for the purpose of transferring the largest possible part of the fuel pre-atomization evaporated fuel components in the form of the finest liquid droplets in the Area of mechanical atomization is cooled. Cooling is useful here of the mixture driven so far that even the most easily evaporated constituents of the fuel are liquefied. In this way it is achieved that all Fuel components as they pass through the mechanical atomizer have the same physical state. But this gives the opportunity to to achieve perfectly even fuel and air mixing and thus ensure smokeless combustion. The perfect fuel burn is here still favored by the fact that the mixture cooling and condensation the liquid droplets formed by the evaporated fuel components are smaller are than those that arise through mechanical atomization. The new Process therefore not only brings about an equalization of the fuel aggregate state, but also a very good one due to the atomization of the evaporated fuel parts Fuel splitting.

An sich ist es bei ölverdampferbrennern bereits bekannt, die erzeugten Brennstoffdämpfe durch Abkühlung wieder zu kondensieren und in Nebelform zu überführen, wobei dann die erzeugten ölnebel in den Brennraum eingeleitet -und unter Beimischung von Luft verbrannt werden. Bei diesen bekannten Anlagen dient aber die Abkühlung der gebildeten üldämpfe lediglich zur Vermeidung einer Verkrustung der Brenneröffnungen, wie sie bei der unmittelbaren Verfeuerung der in der Verdampfungskammer des Brenners erzeugten üldämpfe leicht eintritt. Der Zweck der üldampfabkühlung und Kondensation ist demnach bei diesen bekannten Einrichtungen ein völlig anderer als bei dein neuen Verfahren, bei dem es darauf ankommt, den vorzerstäubten Brennstoff in einen einheitlichen Aggregatzustand zu überführen, um so eine v ollkonunen gleichmäßige Durchmischungaller Brennstoffteilchen mit der Verbrennungsluft innerhalb eines mechanisch wirkenden Zerstäubers zu erzielen.It is already known per se in the case of oil vaporizer burners that they produce To condense fuel vapors again by cooling and to convert them into mist form, the oil mist produced is then introduced into the combustion chamber and mixed with it to be burned by air. In these known systems, however, the cooling is used the educated Oil vapors only to avoid encrustation of the burner openings, as they are in the immediate combustion of the in the evaporation chamber oil vapors generated by the burner can easily enter. The purpose of the oil steam cooling and condensation is therefore completely different in these known devices than with your new process, which depends on the pre-atomized fuel to be converted into a uniform aggregate state, in order to achieve a completely uniform Mixing of all fuel particles with the combustion air within a mechanical to achieve effective atomizer.

Eine äHnlich gleichmäßige Brennstoff- und Luftdurchmischung mag zwar auch bei anderen bekannten Olzerstäuberbrennern erzielbar sein, bei denen die bei der Brennstoffvorzerstäubung in Tropfenform überführten Brennstoffbestandteile bei ihrem Eintritt in den mechanisch wirkenden Zerstäuber durch Expansion und Wärmezufuhr mit Hilfe . des Zerstäubungsdampfes in Dampfform verwandelt werden, sollen und somit das aus dein Zerstäuber austretende Gemisch lediglich dampfförmige Brennstoffbestandteile enthält. Diese üldämpfe führen aber bei ihrer unmittelbaren Verfeuerung erfahrungsgemäß leicht zu Verkrustungen der Brenneröffnungen und schließlich in der Regel auch eine rauchlose Verbrennung mit blauer Stichflamme aus. Die V ergleichmäßigung des Brennstoffaggregatzustandes wird deshalb bei dem den Gegenstand der Erfindung bildenden neuen Zerstäubungsverfahren nicht durch Verdampfung der im Gemisch enthaltenen Öltropfen, sondern umgekehrt durch Abkühlung des Gemisches und Kondensation etwa gebildeter üldämpfe bewirkt. Wesentlich für das neue Verfahren ist demnach nicht nur die Vergleichmäßigung des Brennstoffaggregatzustandes an sich, die zwar die Voraussetzung für eine gleichmäßige Brennstoff- und Luftdurchmischung bildet, sondern es kommt außerdem auch noch darauf an, diese Vergleichmäßigung des Aggregatzustandes durch Abkühlung des erzeugten Brennstoff-Luft-Gemisches herbeizuführen, um auf diese Weise eine schädliche Verdampfung der Brennstoffteilchen im Zerstäuber und Brenner .vollständig auszuschließen. Dabei kann die Gemischabkühlung sowohl durch Kälteeinwirkung von außen erfolgen als auch durch Ausnutzung der physikalischen Erscheinung, daß bei der durch Rohrquerschnittserweiterung bewirkten Expansion gleichzeitig eine Kondensation der durchströmenden Dämpfe eintritt. Soll eine derartige Gemischausdelinung vorgesehen werden, so empfiehlt es sich, die QuerschniitserweiterunC so weit zu treiben, daß auch noch die leichtert flüchtigen Brennstoffbestandteile zu Flüssigkeitströpchen in Form allerfeinsten Nebels kondensiert werden.A similarly even mixture of fuel and air may be desirable can also be achieved with other known oil atomizer burners, in which the at fuel constituents transferred in droplet form to the fuel pre-atomization their entry into the mechanically acting atomizer through expansion and heat supply with help. of the atomization vapor are converted into vapor form, should and thus the mixture exiting your atomizer is only vaporous fuel components contains. Experience shows, however, that these oil vapors lead to immediate combustion easy to encrustations of the burner openings and finally usually one too smokeless combustion with a blue jet flame. The evenness of the fuel aggregate state is therefore used in the new atomization process which is the subject of the invention not by evaporation of the oil droplets contained in the mixture, but vice versa caused by cooling the mixture and condensation of any oil vapors formed. It is therefore not only essential for the new process to equalize the Fuel aggregate state in itself, which is the prerequisite for a uniform Mixing fuel and air forms, but it also depends on, this equalization of the aggregate state by cooling the generated Bringing fuel-air mixture in order in this way a harmful evaporation completely exclude the fuel particles in the atomizer and burner. Included The mixture can be cooled both by the action of cold from the outside and by taking advantage of the physical phenomenon that occurs when the pipe cross-section is enlarged caused expansion at the same time a condensation of the vapors flowing through occurs. If such a mixture elimination is to be provided, it is advisable to to push the cross-sectional widening so far that even the more easily volatile Fuel components condensed into liquid droplets in the form of the finest mist will.

In der Zeichnung ist ein zur Ausübung des neuen Verfahrens geeigneter Zerstäuber beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen-Fig. i einen Längsschnitt durch diesen Zerstäuber, Fig.2 eine Draufsicht auf denselben und Fig. 3 bis 6 mehrere Einzelteile desselben in Ansicht.In the drawing, one is suitable for carrying out the new method Nebulizer shown for example, namely show-Fig. i a longitudinal section through this atomizer, FIG. 2 a plan view of the same and FIGS. 3 to 6 several Individual parts of the same in view.

Der dargestellte Zerstäuber ist mittels Schrauben an einer Ofenraumwand i befestigt ünd besteht im wesentlichen aus einer Vorzerstäubungseinrichtung .4 und dem mit dieser verbundenen, mechanisch wirkenden Zerstäuber r2, an den sich nach d_ em Ofenraum zu ein Brennermundstück 38 anschließt. Die V orzerstäubungseinrichtung besitzt zwei Düsen 8 und 9, deren Austrittsöffnungen ;1i durch Verstellung je einer mit einem Handrad 4.4. versehenen Ventilspindel - regelbar sind. Durch diese Öffnungen tritt das zugeführte Öl in zerstäubter Form in den durch eine Leitung 5 zufließenden Verbrennungsluftstrom aus und mischt sich mit diesem. Das gebildete Gemisch tritt dann in den mechanisch wirkenden Zerstäuber 12 über und wird in diesem der EiiZwirkung mehrerer zur mechanischen Zerteilung des Brennstoffes und zur Verbesserung der Brennstoff- und Luftdurchmischung dienender umlaufender Flügelräder 2q., 25 und zwischen -diese geschalteter Filter 26, 29 ausgesetzt. Dabei ist das diese Filter und Flügelräder aufnehmende Gehäuse des Zerstäubers 12 doppelwandig ausgebildet und mit einem durch die Wände gebildeten Kühlmantel i i versehen. Außerdem ist das Gehäuse so bemessen, daß sich sein Querschnitt auf dem Wege vom Gemischeintritt bis zu dem die Flügelräder und Filter enthaltenden Gehäuseteil erweitert, um sich in dem -hinter diesen Teilen liegenden Gehäuseabschnitt 13 nach dem Brennermundstück 38 zu wieder zu verengen. Die Querscbnittserweiterung muß hierbei so ausgebildet werden, daß sich dei Querschnitt auf einem kurzen Strömungsweg stark vergrößert und demzufolge eine die Gemischabkühlung sicherstellende weitgehende Gemischexpansion er-. zielt wird. Die durch die Ausdehnung des Gemisches bei seinem Eintritt in das Zerstäubergehäuse eintretende Temperaturerniedrigung kann im Bedarfsfall noch dadurch verstärkt werden, daß durch den mit Zu- und Abführungsstutzen 6 und 7 versehenen Hohlinantel i i des Zerstäubergehäuses eine Kühlflüssigkeit geleitet wird. Umgekehrt kann es aber. auch in Fällen zu starker, durch die Expansion hervorgerufener Temperaturerniedrigung erforderlich sein, durch den Hohlraum ri der Gehäusewandung eine erwärmte Flüssigkeit zu leiten, um den für den Zerstäuber 12 günstigsten Temperaturzustand herbeizuführen.The atomizer shown is fastened to a furnace chamber wall i by means of screws and essentially consists of a pre-atomization device .4 and the mechanically operating atomizer r2 connected to it, to which a burner mouthpiece 38 is connected to the furnace chamber. The pre-atomization device has two nozzles 8 and 9, the outlet openings of which; 1i by adjusting one each with a handwheel 4.4. provided valve spindle - are adjustable. The supplied oil emerges through these openings in atomized form into the combustion air stream flowing in through a line 5 and mixes with it. The mixture formed then passes into the mechanically acting atomizer 12 and is exposed to the EiiZ effect of several rotating impellers 2q., 25 and filters 26, 29 connected between them, serving to mechanically break up the fuel and improve the fuel and air mixing. The housing of the atomizer 12, which accommodates these filters and impellers, is double-walled and provided with a cooling jacket ii formed by the walls. In addition, the housing is dimensioned so that its cross-section widens on the way from the mixture inlet to the housing part containing the impellers and filters in order to narrow again in the housing section 13 located behind these parts after the burner mouthpiece 38. The widening of the cross-section must be designed in such a way that the cross-section is greatly enlarged over a short flow path, and consequently an extensive mixture expansion that ensures the mixture is cooled . is aimed. The drop in temperature caused by the expansion of the mixture as it enters the atomizer housing can, if necessary, be increased by passing a cooling liquid through the hollow sleeve ii of the atomizer housing, which is provided with inlet and outlet nozzles 6 and 7. But it can be the other way around . even in cases of excessive temperature decrease caused by the expansion, it may be necessary to pass a heated liquid through the cavity ri of the housing wall in order to bring about the most favorable temperature state for the atomizer 12.

Das Zerstäubergehäuse ist im übrigen zwecks leichter Überprüfung der inneren Teile zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Gehäuseteile durch Bolzen 3o miteinander verbunden sind. Die in Fig. 4 näher dargestellten Flügelräder 24 und 25 sind-mittels Wälzlager 23 auf einer Welle 22 drehbar gelagert, während die Filter 26 und 29 (s. Fig.3) mit Hilfe der Büchsen 2o und 28 an ihrem äußeren Umfang festgehalten werden. Zur Regelung der durchströmenden Gemischmenge dient eine aus einer festen Scheibe 18 und einer beweglichen Scheibe 17 (s. auch Fig. 5 und 6) bestehende Drosselvorrichtung. Die einander entsprechenden Radialschlitze 46 beider Scheiben können durch Verdrehung der beweglichen Scheibe mittels des Bolzens 16 und Knopfes 15 mehr oder weniger zur Dekkung gebracht werden.The atomizer housing is also designed in two parts for the purpose of easier checking of the inner parts, the two housing parts being connected to one another by bolts 3o. The impellers 24 and 25 shown in more detail in FIG. 4 are rotatably mounted on a shaft 22 by means of roller bearings 23, while the filters 26 and 29 (see FIG. 3) are held on their outer circumference with the aid of the bushings 2o and 28. A throttle device consisting of a fixed disk 18 and a movable disk 17 (see also FIGS. 5 and 6) is used to regulate the amount of mixture flowing through. The corresponding radial slots 46 of both disks can be brought more or less to cover by turning the movable disk by means of the bolt 16 and button 15.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for atomizing liquid fuels or fuel mixtures in which the fuel is fed through nozzles and at its exit from these is pre-atomized with the admixture of air, whereupon the resulting mixture through a mechanically acting atomizer Burning point is directed, characterized in that the mixture for the purpose of transfer the largest possible part of the fuel components evaporated during fuel pre-atomization in the form of the finest liquid droplets in the area of mechanical atomization is cooled.

2. Process for atomizing liquid fuels or fuel mixtures according to claim i, characterized in that the cooling of the mixture so far is driven that even the most easily evaporable constituents of the fuel be liquefied.

3. Process for atomizing liquid fuels or Fuel mixtures according to Claims 1 and 2, characterized in that the cooling of the mixture by expanding it at the point of mechanical atomization is brought about.

4. Process for atomizing liquid fuels or Fuel mixtures according to Claims 1 to 3, characterized in that the temperature the space within which the mechanical atomization takes place, by cooling or heating of the walls surrounding this room with the help of an in These walls housed cavity guided cooling or heating liquid regulated will.

5. Atomizer for carrying out the method according to claims i to 4., characterized by several for the mechanical breakdown of the fuel and for Rotating impellers that improve the fuel and air mixing (24, 25) and filters (26, 29) connected between these, which are in an between a pre-atomization device (4.) and a burner mouthpiece (38) - arranged, preferably double-walled and formed with one formed by the walls Cooling or heating jacket (i i) provided housing are accommodated, the cross section of which on the way from the mixture inlet to the one containing the impellers and filters Housing part for the purpose of expansion and cooling of the mixture expanded to be in the Housing section (i3) behind these parts after the burner mouthpiece (38) to narrow again.