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Zerstäuberbrenner Die vorliegende Erfindung betrifft .einen Zerstäuberbrenner
für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit axialem Brennstoffzuführungsrohr, dessen
Mundstück als axial beweglicher Verschlußkörper für die Mündung des von dem Verschlußkörper
und dem Brennergehäuse gebildeten Zerstäubungsluftkanals ausgebildet ist. Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zerstäubungsbrenner die Länge und
Form der Flamme veränderbar zu machen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß, neben der Verstellbarkeit des Querschnitts des vom 13rennergehäuse
und einem Verschlußkörper gebildeten Zerstäubungsluftkanals, in diesem Kanal Mittel
vorgesehen sind, die der Luft eine veränderbare Prehbewegung erteilen. Diese Mittel
bestehen aus in Schlitzen des Verschlußkörpers geführten, axial verstellbaren Leitblechen,
die tangential zu einem gedachten Kreiszylinder um die Brennerachse angeordnet sind.
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Für die Wirksamkeit dieser Leitbleche, die je nach dem Maß, um das
sie über die Mantelfläche des vorderen Teils des Verschlußkörpers hinausragen, die
ausströmende Luft mehr oder weniger stark in Drehung versetzen, ist Voraussetzung,
daß die durch den Spalt zwischen dem Brennergehäuse und dem Verschlußkörper durchtretende
Luft nicht in achsparalleler Richtung strömt, sondern daß die Luftströmungsrichtung
eine quer zur Achse des Brenners gerichtete Komponente hat. Eine solche Luftströmung
kommt beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung dadurch zustande, daß der
Durchmesser
des Ringspaltes zwischen 'dem Mundstück des Brennergehäuses und dem Verschlußkörper
in Strömungsrichtung der Luft abnimmt.
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Ein Zerstäuberbrenner nach der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
veranschaulicht. Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des
erfindungsgemäßen .Brenners; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt in Richtung 11-1I nach
Fig. 1 ; Fig.3 zeigt einen Querschnitt in Richtung 111-11I nach Fig.i; Fig. 4 zeigt
einen Längsschnitt durch den vorderen Teil des Brennergehäuses mit .den beweglichen
Teilen in anderer Lage als in Fig. i ; Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Mundstück-
und Absperrorgans.
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In Fig. i bezeichnet i ein rohrförmiges Gehäuse mit seitlichem Preßlufteinlaß
2 und einem vorderen, sich verjüngenden Mundstück 3. Hinten ist das Gehäuse i durch
eine Kappe ,4 verschlossen, die mit dem Gehäuse .mittels Schrauben 5 verbunden ist.
Zentral durch das Brennergehäuse i erstreckt sich ein rohrförmiges Brennstoffzuführungsrohr
6, das am hinteren Ende zu einem Doppelkegel 7 ausgebildet ist, dessen vordere Kegelfläche
gegen einen in der Kappe 4. vorgesehenen kegelförmigen Sitz 8 anliegt und dessen
hintere Kegelfläche gegen einen kegelförmigen Sitz 9 anliegt, der in einem Brennstoffventilgehäuse
io ausgebildet ist. Das Brennstoffventilgehäuse trägt eine Überwurfmutter i i, die
auf den mit Gewinde versehenen Endteil der Kappe 4 geschraubt ist und durch deren
Anziehung die erforderliche Zentrierung und Dichtung zwischen den Teilen 4, 7 und
io erzielt wird.
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Das Brennstoffzuführungsrohr 6 endet vorn etwas hinter dem Mundstück
3 des Brennergehäuses i. Auf dem Brennstoff zuführungsrohr 6 ist eine Hülse 12 verschiebbar
angeordnet, mit dessen vorderem Ende ein Verschlußkörper 13 fest verbunden ist.
Dieser Körper ist bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform des Brenners in der
Form eines abgestumpften Doppelkegels ausgebildet. Die Innenwand des :Mundstücks
3 des Brennergehäuses i bildet einen Hohlkegel 3' (Fig. 4) mit etwas größerem Spitzenwinkel
als die vordere Kegelfläche 13' des Verschluß'körpers 13. Fig. i zeigt den Verschlußkörper
13 in seiner vorderen Endlage, in der er den Luftauslaß des Brennergehäuses schließt.
Aus dieser Lage kann der Verschlußkörper 13 nach hinten gezogen werden, wobei zwischen
der Mündung 3 des Brennergehäuses und dem Verschlußkörper 13 ein ringförmiger Spalt
von veränderlicher Breite entsteht, durch den Preßluft aus dem Innern des Brennergehäuses
ausströmen kann. Der kegelförmigen Fläche 3' im Mundstück 3 schließt sich eine zylindrische
Fläche 14 an. In den Verschlußkörper 13 sind drei Stifte 1 5 eingeschraubt, deren
äußere Enden gegen diese zylindrische Fläche anliegen und den Ventilkörper bei dessen
Bewegung führen und zentrieren.
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Das Brennstoffzuführungsrohr 6 weist am vorderen Ende einen schmalen
zylindrischen Ansatz 16 auf, der ebenfalls vom Brennstoffkanal 17 durchsetzt ist.
Dieser zylindrische Ansatz greift in eine entsprechende axiale Bohrung 18 im Verschlußkörper
13 ein. Letztgenannte Bohrung 18 mündet am vorderen Ende -des Ventilkörpers in eine
Anzahl feiner Mundstückkanäle i9, welche schief nach außen gerichtet sind und in
eine ringförmige Nut 2o in der äußeren Endfläche des Verschlußkörpers 13 münden.
Die Anzahl der Mundstückkanäle i9 kann eine beliebige sein. In dem gezeigten Fall
sind vier solche symmetrisch angeordnete Kanäle vorgesehen (s. Fig. 5).
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Im Verschlußkörper 13 sind in gleichen Winkelabständen Schlitze 21
(Fig. 5) vorgesehen. Die Ebenen dieser Schlitze sind mit der Achse des Verschlußkörpers
13 parallel, schneiden aber dieselbe nicht. In den Schlitzen 21 sind Leitbleche
22 verschiebbar angeordnet. Diese Leitbleche 22 sind an ihren hinteren Enden mit
einer Hülse 23 verbunden, welche eine hintere Verlängerung 24 aufweist, die auf
der den Verschlußkörper 13 tragenden Hülse 12 verschiebbar angeordnet ist. Die Leitbleche
22 werden durch einen Federring 25 zusammengehalten.
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Der Verschlußkörper 13 und die Leitbleche 22 sind jeder für sich im
Verhältnis zum :Mundstück 3 des Brennergehäuses i verschiebbar. Die Leitbleche 22
können in beliebiger eingestellter Lage des Verschlußkörpers 13 in ihn hineingezogen
bzw. eine beliebige Strecke aus ihm herausgeschoben werden, und da der Durchmesser
des Ringspaltes zwischen dem Mundstück 3 des Brennergehäuses i und dem Verschlußkörper
13 in Strömungsrichtung der Luft abnimmt, werden schief gestellte Kanäle von veränderlicher
Tiefe gebildet, durch welche die ausströmende Luft in Drehbewegung versetzt wird.
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Die beiden kon>entrischen Hülsen 12 und 24 enden hinten in gegen das
Brennstoffzuführungsrohr 6 anliegende halbzylindrische Teile 26 bzw. 27 (Fig.3).
Die halbzylindrischen Teile sind als Zahnstangen ausgebildet. Mit jeder Zahnstange
wirkt eine Zahnspindel 28 bzw. 29 zusammen, die sich durch eine in der Wand des
Brennergehäuses vorgesehene Stopfbuchse 30 bzw. 31 nach außen erstreckt und
mit einem Handrad 32 bzw. 33 versehen ist. Die Handräder 32 bzw. 33 tragen Zeiger
34 bzw. 35, die mit Skalen 36 bzw. 37 zusammenwirken. Mittels der Handräder können
der Verschlußkörper 13 bzw. die Leitbleche 22 eingestellt werden.
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Das :Brennstoffventilgehäuse io ist mit einer axialen Bohrung 38 versehen,
die eine Fortsetzung des Brennstoffkanals 17 im Brennstoffzuführungsrohr 6 bildet.
In die Taxiale Bohrung 38 mündet eine radiale Bohrung 39, welche an eine Brennstoff
-zufuhrleitung (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann. Die Brennstoffzufuhr wird
mittels eines mit der Bohrung 38 koaxialen, mit Schraubengewinde versehenen Nadelventils
4o eingestellt, dessen Spindel sich durch eine Stopfbuchse 41 nach außen erstreckt
und am äußeren Ende ein Handrad 42 trägt. Das Handrad ist mit einem Zeiger 43 versehen,
der mit einer Skala 44 zusammenwirkt.
Nahe dem hinteren Ende des
Brennstoffzuführungsrohrs 6 ist darin ein kurzer radialer Kanal 45 vorgesehen, der
mit einem durch den Doppelkegel 7 sich erstreckenden längs verlaufenden Kanal 46
verbunden ist. An der hinteren Mündung des letztgenannten Kanals 46 ist in der Kegelfläche
eine Ringnut 47 vorgesehen, die mit einem längs verlaufenden Kanal 48 im Brennstoffventilgehäuse
io in Verbindung steht. Der Kanal 48 ist mit der zentralen Bohrung 38 durch einen
radialen Kanal 49 verbunden, der vor dem Nadelventil 40 mündet. Der radiale Kanal
49 ist mittels eines mit Schraubengewinde versehenen Nadelventils 5o mit äußerem
Handrad 51 verschließbar. Diese Einrichtung dient zum Durchblasen des Brennstoffkanals
zwecks Reinigung.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:
Fig. i zeigt das Brennstoffventil 4o in geschlossener Lage und den kegelförmigen
Verschlußkörper 13 so weit nach vorn verschoben, daß er den Luftauslaß am vorderen
Ende des Brennergehäuses i schließt. Wenn der Brenner in Betrieb gesetzt werden
soll, wird der Verschlußkörper 13 etwas nach hinten gezogen, so daß ein schmaler
Ringspalt geöffnet wird, durch welchen Preßluft austritt. Das Brennstoffventil 4o
wird geöffnet, so daß Brennstoff (Ö1 oder Gas) unter Druck in geeigneter Menge durch
die Mundstiickkanäle i9 ausströmt. Die entstehende Luft-Brennstoff-Mischung wird
angezündet. Die Flamme kann dann mittels der drei Handräder 42, 32, 33 für Brennstoffmenge
bzw. Luftmenge bzw. Drehungsintensität der austretenden Luft bequem geregelt werden.
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Nachdem das die Brennstoffmenge regelnde Handrad 42 auf die gewünschte
Brennstoffzufuhr und das Handrad 32 auf eine entsprechende Luftzufuhr eingestellt
worden sind, was damit gleichbedeutend ist. claß der Verschlußkörper 13 aus der
in Fig. i gezeigten Lage so weit nach hinten gezogen wird, daß eine ringförmige
Luftspalte geeigneter Größe gebildet wird, kann man durch Drehen des Handrades 33
die Drehgeschwindigkeit der austretenden Luft zwischen Null und einem Höchstwert
regeln. Wenn die Leitbleche 22 im Verschlußkörper 13 ganz eingezogen sind, wird
zwischen dem Ventilkörper und (lern _Mundstück 3 des Brennergehäuses ein freier
kegelförmiger Kanal gebildet, durch den die Luft mit in der Hauptsache linearer
Strömung (keine Drehung) austritt. Es entsteht dabei eine verhältnismäßig zusammengedrängte
Flamme großer Länge. Dreht man das Handrad 33 so, daß die Leitbleche 22 mehr oder
weniger von der vorderen Kegelfläche des Verschlußkörpers 13 vorstellen, so werden
längs dieser Kegelfläche Führungskanäle von regelbarer Tiefe gebildet, die der Luft
eine Drehbewegung erteilen. Diese Drehbewegung wird um so stärker, je weiter die
LeitbleChe 22 lierausgeschoben werden. 'Maximale Drehung der Luft wird erhalten,
wenn die Leitbleche so weit wie möglich herausgeschobenworden sind, d.li. wenn ihre
vorderen nach dem Innenprofil des Zlundstiicks 3 geformten Enden gegen dieses Innenprofil
anliegen. Der ganze Raum zwischen dem Verschlußkörper 13 und dem Mündungsteil 3
des .Brennergehäuses ist dabei durch die Leitbleche 22 in Kanäle geteilt, welche
der Luft eine Drehbewegung .erteilen. Wenn die .Drehung der Luft erhöht wird, wird
die Flamme verkürzt. Im Grenzfall nimmt sie in der Hauptsache die Form einer dicht
an der Brennermündung stehenden schwach kegeligen Fläche an.
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Fig. 4 zeigt als Beispiel den Verschlußkörper 13 in seiner hinteren
Endlage, während die Leitblech°_ 22 fast ganz aus dem Konus des Ventilkörpers herausgeschoben
sind, so daß der größte Teil des zwischen dem Ventilkörper und dem Mundstück 3 des
Brennergehäuses vorhandene Ringraum in Kanäle geteilt ist, welche die Luft in Drehbewegung
versetzen.
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Verschiedene Abänderungen bei dem oben beschriebenen Brenner sind
selbstverständlich innerhalb des Rahmens der Erfindung denkbar. So kann die Konizität
der Flächen 3' und 13' verschieden sein, und die Fläche 3', d. h. der dem Luftauslaß
am nächsten gelegene Teil der Innenwand des Brennergehäuses, kann im Grenzfall eben
sein und eine auf der Achse des Brennergehäuses senkrecht stehende Fläche bilden.
Der Ventilkörper 13 kann, statt kegelförmig zu sein, auch eine andere geeignete
Form aufweisen. So z.:B. kann er als Segment oder Kalotte einer Kugel, eines Ellipsoids,
Paraboloids, Hvperboloids usw. ausgebildet sein.