DE908600C - Zerstaeuber fuer Fluessigkeiten und Fluessigkeitsgemische - Google Patents

Description

• Zerstäuber für Flüssigkeiten und Flüssigkeitsgemische In der Technik werden in vielen Fällen fein zerstäubte Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemische benötigt. Zum Beispiel ist bei der Verwendung von 01-Luft-Gemischen für Ölfeuerungen eine äußerst feine ölzerstäubung, welche am besten bis zum Grade einer Luft-01-Emulsion zu treiben wäre, die Vorbedingung für eine rauchlose und somit verlustlose Verbrennung. Bekanntlich muß nämlich der Tropfen bzw. das zerstäubte Tröpfchen unter Wärmeaufnahme zunächst verdampfen und dann in die CO-H2-Anteile zersetzt werden, um als Gas mit Luft überhaupt gemischt zu werden bzw. zu C 02 und H2 O als Endprodukt verbrennen zu können. Je feiner die Zcrstäubung ist. desto rascher folgen die physikalisch-chemischen Veränderungen zum Vorteil der Güte der Verbrennung.
• Eine solche Betriebsweise hat man bisher gewöhnlich mit hohem Flüssigkeitsdruck, vielfach unter Anwendung von eingebauten feinsten Düsen erzielt, aber seit langem wurde angestrebt, die lichten Abmessungen der Düse möglichst zu vergrößern und gleichzeitig den Flüssigkeitsdruck aus Gründen der Betriebssicherheit weitgehend zu verringern. Ferner sind für den genannten Zweck Zerstäuber mit axialem Drallerzeuger bekannt, welche den Nachteil aufweisen, daß der Zerstäubungswinkel beim Austritt aus der Düse vom Druckgefälle abhängt, was bei Druckschwankungen unangenehm ist und speziell bei Ölfeuerungen zum Flackern der Flamme führt.
• Aus dem Bestreben, die emulsionsartige Zerstäubung einer Flüssigkeit oder eines Flüssigkeitsgemisches unter Anwendung eines niedrigen Druckes in einwandfreier Weise zu erzeugen, ist vorliegende Erfindung entstanden. Sie betrifft eine Zerstäuberdüse für Flüssigkeiten und Flüssigkeitsgemische, insbesondere für flüssigen Brennstoff, bei welcher die Flüssigkeit unter Druck einem vor der Düsenöffnung liegenden zylindrischen Drallraum zentripetal zugeführt wird und besteht darin, daß an dem äußeren Umfang des zylindrischen Drallraumes Leitflächen od. dgl. angeordnet sind und die kreisförmige Düsenöffnung mit scharfer Kante ausgebildet ist, so daß die dem Drallraum zugeführte Flüssigkeit um die Düsenachse mit wachsender Umfangsgeschwindigkeit rotiert und über die Kante der Düsenöffnung unter konstantem, vom spezifischen Gewicht der Flüssigkeit abhängigen Zerstäubungswinkel abgespritzt wird, wobei vorzugsweise auf den aus der Düsenöffnung austretenden kegelförmigen Zerstäubungsschleier außerhalb des Düsenkörpers ein durch eine getrennte Zuleitung zugeführter Luftstrom auftrifft. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse bei Ölbrennern ergibt sich eine vorteilhafte Ausführungsform, wenn Öl und Luft der Düse über ein gemeinsames, doppelt wirkendes Schaufelrad zugeführt wird, dessen eine Schaufel dem Luftstrom eine zu den Zerstäubungsstrahlen gleich- oder gegenläufige Drallrichtung erteilt, während über die zweite Schaufel das Brennöl abgespritzt und der Rotationskammer in grob zerstäubter Form zugeleitet wird.
• In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung zum Teil schematisch dargestellt.
• Abb. i zeigt die neue Zerstäuberdüse im Längsschnitt und Abb. 2 im Querschnitt nach der Linie A-A der Abb. i; Abb. 3 veranschaulicht die Düse in Anwendung auf Ölfeuerungen; Abb. 4. zeigt ein spiralförmig ausgebildetes Gehäuse, das eine vorteilhafte Alternative zu dem Gehäuse gemäß Abb. 2 darstellt.
• Die unter Druck zugeführte Flüssigkeit bekommt ohne störende Einbauten bzw. Behinderung der Strömung lediglich durch Anordnung von Leitflächen i in der Ebene der zentrisch angeordneten Austrittsöffnung von verhältnismäßig großem Durchmesser eine Drallbewegung um die Düsenachse mit wachsender Umfangsgeschwindigkeit. Eine scharfe Kante 3 wird benutzt, um die dünne, innen hohle, kreisende Zylinderschicht (nach Abb. 2) beim Vorbeistreichen in kleinste Teile zu zerreißen bzw. zu zerstäuben.
• Dabei stellt sich beim Ausfluß aus der Düse ein Zerstäubungswinkel 14 in Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht als Of£nungswinkel eines Asymptotenkegels ein, der in seiner Größe unabhängig vom Druck und daher jeder Druckänderung im Betriebe wird und durch weitere konstruktive Maßnahmen zum Vorteil besonderer Anwendungsfälle den Forderungen entsprechend beliebig bemessen*werden kann.
• De mit der Leitvorrichtung i nach Abb. 2 erzielte Drallbewegung kann nach Abb. 4 mit gleichem Effekt auch durch ein Spiralgehäuse 16 erreicht werden, welches die Ausflußkante 3 umschließt. Bei Flüssigkeiten mit spezifisch verschieden schweren Komponenten kann die Verschiedenheit des Zerstäubungswinkels 14 zur Trennung der Komponenten an Stelle der zu diesem Zweck bekannten Separatoren benutzt werden, und zwar am besten dadurch, daß die Austrittsöffnung nach unten gerichtet wird.
• In der gleichen Anordnung kann diese Vorrichtung auch zur Trennung eines Gas- oder Luft-' Staub-Gemisches in Verbindung mit einem Ventilator verwendet werden, welcher das Gemisch dem Zerstäuber entweder direkt zuführt oder mittels Wassereinspritzung das Gewicht der schwebenden Staubpartikel entsprechend erhöht und dadurch die Trennung begünstigt.
• Die Möglichkeit der Unterbringung von großen Querschnitten und die Umsetzung des gesamten Druckgefälles in Umfangsgeschwindigkeit machen diesen Zerstäuber besonders geeignet für die Zerstäubung von schweren Heizölen für die bekannten Ölbrenner, wobei auch die heute allgemein angewendete Öldruckpumpe ohne weiteres ersetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird dies durch Verwendung eines zweistufigen Ventilators für die Luftbelieferung erreicht (Abb. 3), der vom Motor 4. angetrieben wird und dessen Laufrad 5 der ersten Stufe die Zusatzluft der den Zerstäuber 8 ringförmig umgebenden Düse zuführt. Diesem Luftstrom wird vorteilhaft mittels Leitflächen ein der Drallrichtung des Zerstäubers 8 entgegengesetzter Drall verliehen. Das t51 wird vom Laufrad 7 der zweiten Stufe zerspritzt und in der nachfolgenden, mittig angeordneten Düse 8 wirkungsvoll zerstäubt. Dabei kann die Einregelung der Ölmenge, um jede Verstopfung zu vermeiden, vorteilhaft durch Veränderung des Ölspiegels 12 in einer Mariotteflasche g mit Lufteinlaß i i od. dgl. bei vollgeöffneter Ölleitung 13 vorgenommen werden. Um auch schwere Ölsorten dünnflüssig zu machen, ist eine Heizung io vorgesehen.
• Die erzielten Vorteile der zweistufigen Luftverdichtung sind somit: Ersparnis an Energie, da die Zusatzluft 6 (gewöhnlich die Hälfte der gesamten Luftmenge) nur eine wesentlich geringere Verdichtung erfordert; Ersparnis an Material, weil zur Erzielung der gleichen Verdichtung eine wesentlich geringere Umfangsgeschwindigkeit benötigt wird.
• Es braucht nicht besonders angeführt zu werden, daß eine gleichartige Zerstäuhung mit einem ein-oder dreistufigen Ventilator und einer Old'ruckpumpe unter Verwendung des Zerstäubers nach Abb. i durchgeführt werden kann.
• Bei Luftmangel bzw. Ölüberschuß tritt eine Verrußung der Flamme auf, weil vorerst die leichteren Kohlenwasserstoffe eine Zersetzung und dann eine Verbrennung erfahren. Bei gesteigertem Ölüberschuß kann daher der gleiche Zerstäuber auch zur Erzeugung von Ruß direkt angewendet werden, welcher in der Gummiindustrie zur Herstellung von Autoreifen in großen Mengen benötigt wird.
• Die für die Sicherheit des Betriebes ansonsten notwendigen Einrichtungen wie Zündfunke, Abstellung der Ölzufuhr beim Auslöschen der Flamme usw. können auch hier in der bekannten Weise angewendet werden.

Claims (3)

1. PATEN TANSPRLCHE: i. Zerstäuber für Flüssigkeiten und Flüssigkeitsgemische, insbesondere für flüssigen Brennstoff, bei welcher die Flüssigkeit unter Druck einem vor der Düsenöffnung liegenden zylindrischem Drallraum zentripetal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren Umfang des zylindrischen Drallraumes (
2. 2) Leitflächen (1, 16) od. dgl. angeordnet sind und die kreisförmige Düsenöffnung mit scharfer Kante (3) ausgebildet ist, so daß die dem Drallraum (2) zugeführte Flüssigkeit um die Düsenachse mit wachsender Umfangsgeschwindigkeit rotiert und über die Kante (3) der Düsenöffnung unter konstantem, vom spezifischen Gewicht der Flüssigkeit abhängigen Zerstäubungswinkel (T4) abgespritzt wird. a. Zerstäuber nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf den aus der Düsenöffnung austretenden kegelförmigenZerstäubungsschleier außerhalb des Düsenkörpers ein durch eine getrennte Zuleitung zugeführter Luftstrom auftrifft.
3. 3. Zerstäuber nach Anspruch 2, insbesondere in Anwendung auf ölbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß 01 und Luft der Düse über ein gemeinsames, doppelt wirkendes Schaufelrad zugeführt wird, dessen eine Schaufel (5) dem Luftstrom eine zu den Zerstäubungsstrahlen gleich- oder gegenläufige Drallrichtung erteilt, während über die zweite Schaufel (7) das Brennöl abgespritzt und der Rotationskammer (2) in grob zerstäubter Form zugeleitet wird.