DE912732C

DE912732C - Atomizer burners for liquid fuels

Info

Publication number: DE912732C
Application number: DEE3900A
Authority: DE
Inventors: Marcel Pillard
Original assignee: Entreprise Generale de Chauffage Industriel Pillard SA
Current assignee: Entreprise Generale de Chauffage Industriel Pillard SA
Priority date: 1950-06-26
Filing date: 1951-06-20
Publication date: 1954-06-03

Description

Zerstäuberbrenner für flüssige Brennstoffe Die Erfindung betrifft einen Zerstäuberbrenner für flüssige Brennstolle, bei denen die Zerstäubung des Brennstoffs durch ein Druckmittel, z. B. Druckluft, bewirkt wird.Liquid fuel atomizer burners The invention relates to an atomizer burner for liquid fuel tunnels, where the atomization of the Fuel by a pressure medium, e.g. B. compressed air is effected.

Bei den bekannten Brennern dieser Art wird der aus einer Düse austretende Brennstoff von dem aus einer anderen Düse mit großer Geschwindigkeit austretenden Druckmittel getroffen und dabei zerstäubt. So. gibt es z. B. solche Brenner, bei denen der Brennstoff durch eine mittlere Düse, das Druckmittel durch eine sie umgebende Ringdüse austritt oder umgekehrt, oder solche, bei denen zwei flache, schräg aufeinandergerichtete Düsen vorgesehen sind. Auch ist ein Brenner bekannt, bei dem eine schmale gerade Brennstoffdüse zwischen zwei ebenfalls geraden und von beiden Seiten schräg gegen den austretenden Brennstoffstrahl gerichteten Hilfsdüsen 'angeordnet ist. Schließlich ist auch ein Brenner bekannt, bei dem der Brennstoff durch einen schmalen Ringspalt austritt, der von ein.er Ringdüse für das Druckmittel umgeben ist.In the known burners of this type, the emerging from a nozzle is Fuel coming out of another nozzle at high speed Hit pressure medium and atomized in the process. There are z. B. such burner at which the fuel through a central nozzle, the pressure medium through a surrounding them Ring nozzle emerges or vice versa, or those in which two flat, obliquely directed one on top of the other Nozzles are provided. A burner is also known in which a narrow straight Fuel nozzle between two also straight and diagonally opposite from both sides the exiting fuel jet directed auxiliary nozzles' is arranged. In the end a burner is also known in which the fuel flows through a narrow annular gap exits, which is surrounded by ein.er ring nozzle for the pressure medium.

Diese bekannten Brenner haben sämtlich eine Reihe Nachteile, insbesondere die, daß sich die Form und die Richtung der austretenden Brennstoffstrahlen nicht verändern und damit den Besonderheiten der Feuerräume, für die sie bestimmt sind, anpassen lassen..These known burners all have a number of disadvantages, in particular the fact that the shape and direction of the exiting fuel jets do not change change and thus the peculiarities of the combustion chambers for which they are intended, have it adjusted ..

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der in Form eines Films geringer Dicke austretende Brennstoff durch die vereinigte Wirkung zweier mit hoher Geschwindigkeit austretender Strahlen des Druckmittels zerstäubt wird, deren Richtung festliegt, deren Mengen oder Geschwindigkeiten dagegen im Verhältnis zueinander veränderbar sind, so daß sich die resultierende Richtung ändert.These disadvantages are avoided according to the invention in that the fuel escaping in the form of a thin film due to the combined effect two jets of the pressure medium emerging at high speed are atomized whose direction is fixed, but their quantities or speeds in relation to each other to each other are changeable so that the resulting direction changes changes.

Diese Wirkung kann auf die verschiedenste Weise erreicht werden, beispielsweise mittels Einrichtungen, durch die die Drücke, mit denen. die Druckmittel den Hilfsdüsen zugeführt werden, verändert werden können. Mit der Veränderung der Drücke ändern sich dann die Austrittsgeschwindigkeiten der beiden Hilfsstrahlen. Ebenso ist es möglich, die den beiden Hilfsdüsen zugeführten Druckmittelmengen und damit ihre kinetische Energie zu verändern. Schließlich können die beiden ringförmigen Hilfsdüsen über den Umfang veränderliche Spaltzweiten aufweisen und die beiden Hilfsdüsen so angeordnet werden, daß die eine Düse ihre größte Weite dort aufweist, wo die andere ihre kleinste Weite hat, und umgekehrt. Auf diese Weise können flache, ovale oder irgendwie anders geformte Flammen erzielt werden, um sie der Form des Feuerraums so gut wie möglich anzupassen und zu verhindern, daß von der Flamme Teile des Feuerraums getroffen werden, die nicht überhitzt ,werden dürfen.This effect can be achieved in a variety of ways, for example means by means of which the pressures with which. the pressure medium to the auxiliary nozzles can be supplied, can be changed. Change with the change in pressures then the exit velocities of the two auxiliary beams. It is the same possible, the pressure medium quantities supplied to the two auxiliary nozzles and thus their to change kinetic energy. Finally, the two annular auxiliary nozzles have variable gap widths over the circumference and so do the two auxiliary nozzles be arranged that one nozzle has its greatest width where the other has its smallest width and vice versa. This can be flat, oval or Somehow differently shaped flames are achieved to match the shape of the fire box Adapt as much as possible and prevent parts of the fire box from being exposed to the flame that must not be overheated.

Querschnittsveränderungen, beispielsweise der Brennstoffdüse, können in einfacher Weise auch durch Veränderung des Druckes des Druckmittels erreicht werden, indem ein diese Düse begrenzender, beweglich angeordneter Teil unter der Wirkung einer Feder steht, die ihn im Sinne einer Verkleinerung des Düsenquerschnitts zu bewegen sucht, und der so ausgebildet ist, daß der Druck des: Druckmittels ihn im Sinne einer Vergrößerung des Düsenquerschnitts zu bewegen sucht.Changes in cross section, for example of the fuel nozzle, can achieved in a simple manner by changing the pressure of the pressure medium by placing a movably arranged part delimiting this nozzle under the Effect of a spring stands, which it in the sense of a reduction of the nozzle cross-section seeks to move, and which is designed so that the pressure of the: pressure medium him seeks to move in the sense of an enlargement of the nozzle cross-section.

Die Zeichnung stellt einige Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung dar, und zwar zeigen Fig. I bis V verschiedene bekannte Zerstäuberbren,ner im Längsschnitt, Fig. VI bis VIII und X bis YII verschiedene Zerstäuberbrenner gemäß der Erfindung im Längsschnitt und Fig. IX den. in Fig. VIII dargestellten Zerstäuberbrenner im Querschnitt.The drawing represents some embodiments of the subject matter of Invention, namely Fig. I to V show various known Atomizerbren, ner in longitudinal section, Fig. VI to VIII and X to YII different atomizer burners according to the invention in longitudinal section and Fig. IX the. atomizer burner shown in Fig. VIII in cross section.

In, sämtlichen Darstellungen ist der Zufluß des Brennstoffs durch einen schwarzen Pfeil und der Zufluß des Druckmittels durch einen weißen Pfeil gekennzeichnet, nur in Fig. XII ist das Druckmittel durch einen schwarzweißen Pfeil und ein drittes Mittel durch einen weißen Pfeil gekennzeichnet.In, all of the representations the inflow of fuel is through marked with a black arrow and the flow of pressure medium with a white arrow, only in Fig. XII is the pressure medium indicated by a black and white arrow and a third Medium indicated by a white arrow.

Bei der in Fig. I dargestellten be .annten Brennerbauart tritt der Brennstoff durch die mittlere kreisförmige Düse i und das unter Druck stehende Druckmittel durch die diese Düse umgebende Ringdüse 2 aus. Bei dem Brenner gemäß Fig. II ist die Anordnung umgekehrt, d. h. der Brennstoff tritt durch die Ringdüse 3 und das Druckmittel durch die zentrale Düse q. aus.In the case of the well-known burner design shown in FIG Fuel through the central circular nozzle i and the pressurized fluid through the ring nozzle 2 surrounding this nozzle. In the burner according to FIG. II the order reversed, d. H. the fuel passes through the ring nozzle 3 and the Pressure medium through the central nozzle q. the end.

Der in Fig. III dargestellte Brenner erzeugt im Unterschied zu den zuerst beschriebenen Brennern einen flachen Strahl. Hier ist ein gerader Spalt 5 für das Druckmittel und darüber ein. ebenfalls gerader, aber breiterer Spalt 6 für den Brennstoff vorgesehen. Fig..IV zeigt: einen bekannten Brenner, bei dem beiderseits der geraden. Austrittsöffnung 8 für den Brennstoff je -ein schmaler Spalt; für das Druckmittel vorgesehen ist.The burner shown in Fig. III produces in contrast to the first described burners a flat beam. Here is a straight gap 5 for the pressure medium and above. also straight but wider gap 6 for the fuel provided. Fig..IV shows: a known burner in which both sides the straight one. Outlet opening 8 for the fuel each -a narrow gap; for the Pressure medium is provided.

Der in Fig. V dargestellte Brenner weist einen ringförmigen Düsenspalt 9 für den Brennstoff auf, der eine ebenfalls ringförmige Düse ro für das, Druckmittel umgibt. Das aus dieser Düse unter hohem Druck mit großer Geschwindigkeit austretende Druckmittel trifft hierbei auf den Brennstoff an einer Stelle auf, an der dieser einen dünnen. Film bildet, und zerstäubt ihn daher gut.The burner shown in Fig. V has an annular nozzle gap 9 for the fuel, which also has an annular nozzle ro for the pressure medium surrounds. That which emerges from this nozzle under high pressure at high speed Pressure medium hits the fuel at a point where it a thin one. Film forms and therefore atomizes it well.

Alle diese bekannten Ausführungsformen haben gewisse Nachteile. So, trifft bei der Bauart gemäß Fig. I das Druckmittel auf den Brennstoff an einer Steile, an der der Brennstoffstrahl noch eine beträchtliche Dicke hat. Diese und die in Fig 1I bis IV dargestellten Bauarten erlauben es außerdem nicht, den Strahlwinkel zu verändern. Er hat vielmehr stets den Wert, der sich durch den Winkel des Druckmittelstrahls zur Düsenachse bzw. zur Längsmittelebene ergibt. Die Bauart gemäß Fig. V erlaubt ebenfalls keine Abweichung des Strahlwinkels von. dem Wert, der ein für allemal durch den. Winkel bestimmt ist, den die Ringdüse i o mit der Symmetrieachse X-X' bildet.All of these known embodiments have certain disadvantages. So, In the design according to FIG. I, the pressure medium hits the fuel at a point at which the fuel jet still has a considerable thickness. This and the in FIGS. 1I to IV also do not allow the beam angle to change. Rather, it always has the value that is determined by the angle of the pressure medium jet to the nozzle axis or to the longitudinal center plane results. The design according to FIG. V allowed also no deviation of the beam angle from. the value once and for all through the. Angle is determined, which the ring nozzle i o with the axis of symmetry X-X ' forms.

Der in Fig. VI gezeigte Brenner weist eine ringförmige Düse 13 gleichmäßiger Weite für den Brennstoff und zwei sie einschließende Ringdüsen i i und 12 für das Druckmittel .auf. Der Strahlwinl.:el wird hierbei durch Änderung des Verhältnisses der Drücke verändert, mit denen das Druckmittel .aus den, beiden. Düsen i i und 12 austritt. Ist der Druck des durch die Düse i i austretenden Druckmittels am kleinsten und der des durch die Düse 12 austretenden Druckmittels am größten, so ist der Strahlwinkel am kleinsten. Ist umgekehrt der Druck in der Düse i r am größten und der in, der Düse 12 am kleinsten, so ist der Strahlwink@el am größten..The burner shown in Fig. VI has an annular nozzle 13 more uniform Width for the fuel and two enclosing ring nozzles i i and 12 for the Pressure medium. The beam angle: el is determined by changing the ratio the pressures changed with which the pressure medium .aus den, both. Nozzles i i and 12 exits. If the pressure of the pressure medium exiting through the nozzle i i is the lowest and that of the pressure medium exiting through the nozzle 12 is greatest, then the jet angle the smallest. Conversely, if the pressure in the nozzle i r is greatest and that in, the If nozzle 12 is the smallest, the jet angle is the largest ..

Bei dem in Fig. VII dargestellten, im Aufbat i grundsätzlich gleichen Brenner geschieht das Anpassen des Strahliwinkels a#1 die beispielsweise durch die Form des Feuerraums gegebenen Erfordernisse durch Auswechseln der Ringstücke 14 und 15 gegen andere, die abweichende Querschnitte der Hilfsdruckmitteldüsen. 17 bz-,V. 18 frei lassen. Obwohl also bei dieser Bauart die Drücke, mit denen das Hilfsdruckmittel aus diesen beiden Düsen austritt, gleich sind, kann der Strahlwinkel dadurch auf einen kleinen Wert ,eingestellt werden, daß die Ringdüse rti durch Einbau eines entsprechenden Ringstückes 15 eine geringe Schlitzweite und die Ringdüse 17 durch Einbau eines entsprechenden Ringstückes 14 eine große SchlitAveite erhält. Umgekehrt ergibt sich ein großer Strahlwinkel, wenn durch Einbau anderer Ringstücke 1.1 bzw. 15 die Ringdüse 16 eine große Schlitzweite und die Ringdüse 17 eine geringe Schlitzweite erhält.In the case of the one shown in Fig. VII, basically the same in layout i Burner, the adjustment of the beam angle a # 1 is done for example by the The shape of the furnace is required by replacing the ring pieces 14 and 15 against others, the different cross-sections of the auxiliary pressure medium nozzles. 17th bz-, V. 18 release. So although in this design the pressures with which the auxiliary pressure medium exiting these two nozzles are the same, the jet angle can be increased a small value, can be set that the ring nozzle rti by installing a corresponding ring piece 15 has a small slot width and the ring nozzle 17 through Installation of a corresponding ring piece 14 receives a large SchlitAveite. Vice versa the result is a large jet angle if the installation of other ring pieces 1.1 or 15 the ring nozzle 16 has a large slot width and the ring nozzle 17 has a small slot width receives.

Der in Fig. VIII und IX dargestellte Brenner zeichnet sich dadurch aus, daß das Ringstück 18 eine schwach ovale Bohrung aufweist, so daß die Weite des Ringspaltes der äußeren Hilfsdruckmitteldüse i9 in, den beiden Achsrichtungen des Ovals verschieden ist. Ist nun der Ringspalt der anderen Hilfsdruckmitteldüse 2o ringsherum gleich weit, so hat die entstehende Flamme einen ovalen Querschnitt, weil nämlich ein großer Strahlwinkel an den Stellen entsteht, an denen die Weite, der Ringdüse i 9 am kleinsten ist, und ein kleiner Strahlwinkel an den Stellen entsteht, an denen die Weite der Ringdüse i 9 am größten ist. Bildet man die Ringdüse 2o ebenfalls so aus, daß ihre Spaltweite auf dem Umfang verschieden ist, und zwar in der Arno@rdnung, daß sie dort ihre größte Weite hat, wo die Düse i9 am engsten ist, und dort ihre geringste Weite hat, wo die Düse 19 am weitesten ist, so erhält die Flamme eine noch stärker ovale Form. Durch entsprechende Wahl der Querschnitte kann eine fast vollkommen flache Flamme erzielt «erden.The burner shown in Fig. VIII and IX is characterized in that the ring piece 18 has a slightly oval bore so that the width of the annular gap of the outer auxiliary pressure medium nozzle 19 in the two axial directions of the oval is different. If the annular gap of the other auxiliary pressure medium nozzle 2o is the same all around, the resulting flame has an oval cross-section, because a large jet angle is created at the points where the width of the annular nozzle i 9 is smallest, and a small jet angle at the Places arise where the width of the annular nozzle i 9 is greatest. If the annular nozzle 2o is also designed so that its gap width is different on the circumference, namely in the Arno @ order that it has its greatest width where the nozzle 19 is narrowest, and where it has its smallest width where 1, the nozzle 9 is farthest, the flame obtains an even more oval shape. An almost completely flat flame can be achieved by appropriate selection of the cross-sections.

Fig. X zeigt einen Brenner, bei dem außer diesen Einrichtungen zur Beeinflussung des Strahlwinkels der Flamme ein die eine Hilfsdruckmitteldüse 21 enthaltendes Bauteil im Verhältnis zu der anderen Hilfsdruckmitteldüse 22 derart beweglich angeordnet ist, daß unter der Wirkung des Druckes des Hilfsdruckmittels, dem eine Feder entgegenwirkt, der Austrittsquerschnitt der Brennstoffdüse 23 mit zunehmendem Druck des Hilfsdruckmittels größer wird und umgekehrt.Fig. X shows a burner, in addition to these devices for Influencing the jet angle of the flame in one auxiliary pressure medium nozzle 21 containing component in relation to the other auxiliary pressure medium nozzle 22 in such a way is movably arranged that under the action of the pressure of the auxiliary pressure means, which is counteracted by a spring, the exit cross section of the fuel nozzle 23 with increasing pressure of the auxiliary pressure means is greater and vice versa.

Fig. XI zeigt einen Brenner, bei dem das gleiche Prinzip einer Veränderung des Austrittsquerschnitts der Brennstoffdüse 24 in Abhängigkeit von dem Druck des Hilfsdruekmittels 25 mit anderen Mitteln verwirklicht wird. Es ist dabei zu beachten, daß bei mittelmäßig hohen Drücken die durch eine Düse austretende Mengeeines; Druckmittel s dem absoluten Druck des Druckmittels nahezu proportional ist und daß der Durchtrittsquerschnitt des Brennstoffs in den Brennern gemäß Fig. X und XI proportional dem Druck des Hilfsdruckmittels ist. Man erhält auf diese Weise ein nahezu konstantes Verhältnis der austretenden Mengen des Brennstoffs und des Hilfsdruckmittels, und zwar durch -eine einzige Verstellung.Fig. XI shows a burner in which the same principle of change the outlet cross-section of the fuel nozzle 24 as a function of the pressure of the Auxiliary pressure means 25 is realized by other means. It should be noted that that at moderately high pressures the amount of one exiting through a nozzle; Pressure medium s is almost proportional to the absolute pressure of the pressure medium and that the passage cross section of the fuel in the burners according to FIGS. X and XI proportional to the pressure of the auxiliary pressure medium is. In this way, an almost constant ratio of the exiting is obtained Quantities of the fuel and the auxiliary pressure medium, through a single adjustment.

Fig. X111 neigt den in Fig. X dargestellten Brenner mit einer Strahlpumpe an sich bekannter Art versehen, die .mit einem zusätzlichen Druckmittel 26 hohen Druckes, beispielsweise mit Dampf, betrieben wird. Durch diese Strahlpumpe wird ein anderes Druc'kmittel27, beispielsweise Luft, angesaugt. Dadurch entsteht ein Gemisch 28 mittleren Druckes, der die Verwendung von Hilfsdruckmitteldüsenweiten genügender Größe erlaubt, :ohne einen zu hohen Verbrauch an dem zuerst genannten Druckmittel 26 zur Folge zu haben.Fig. X111 inclines the burner shown in Fig. X provided with a jet pump of a known type, which is operated with an additional pressure medium 26 of high pressure, for example with steam. Another pressure medium 27, for example air, is sucked in by this jet pump. This creates a mixture 28 of medium pressure which allows the use of auxiliary pressure medium nozzle widths of sufficient size: without resulting in excessive consumption of the first-mentioned pressure medium 26.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Atomizer burner for liquid fuels, in which the atomization of the fuel is effected by an auxiliary pressure medium supplied under pressure, characterized in that the fixed nozzle of small width for the fuel is arranged between two nozzles for the auxiliary pressure medium directed at an angle towards the fuel jet and designed in this way that the kinetic energies of the auxiliary pressure medium jets emerging from them can be changed in relation to one another.

2. Atomizer burner according to claim i, characterized in that that the fuel nozzle and the auxiliary nozzles are annular.

3. Atomizer burner according to claim i, characterized by means by which the pressures with which the auxiliary pressure means are supplied to the auxiliary nozzles, can be changed.

4. atomizing burner according to claim i, Ge characterized by means by which the amounts of the auxiliary pressure medium to be supplied to the auxiliary nozzle can be changed.

5. atomizer burner according to claim i, characterized in that the cross-section of one or both auxiliary nozzles can be changed.

6. Atomizer burner according to claim 5, characterized by determining the cross sections of the auxiliary nozzles Insert pieces (i 4, 15) which are arranged to be exchangeable for others.

7. Atomizer burner according to claims i and 2, characterized in that the vest of the nozzle gap the one auxiliary nozzle (i9) different over the circumference, for example by oval Shape of one nozzle delimiting edge on two opposite sides larger than on the pages in between. B.

Atomizer burner according to claim 7, characterized in that the other auxiliary nozzle is designed so that the The width of your nozzle gap is greatest where the first auxiliary nozzle is narrowest is, and vice versa.

9. atomizer burner according to one of the preceding claims, characterized in that a component delimiting the fuel nozzle is movable is arranged and is under the action of a spring, which it in the sense of a reduction in size of the nozzle cross-section seeks to move, as well as under the action of the pressure of the Auxiliary pressure medium that moves it in the sense of an enlargement of the nozzle cross-section seeks. ok Atomizer burner according to one of the preceding claims, characterized in that that the auxiliary pressure means by means of a third means high pressure, for example Steam is supplied through an injector to the auxiliary nozzles.