DE970736C

DE970736C - Vorrichtung zur Gemisch-Aufbereitung bei Brennern mit schwingender Gas-Saeule

Info

Publication number: DE970736C
Application number: DEK2440A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Immanuel Holzapfel; Dipl-Ing Alfred Kaercher
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 1950-04-07
Filing date: 1950-04-07
Publication date: 1958-10-23

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung auf dem Gebiete der Brenner mit schwingender Gas-Säule. Hiermit sind diejenigen Brenner gemeint, bei denen sich an die Brennkammer ein Schwingungs- bzw. Ausschubrohr anschließt und bei denen die Zündung des frischen Brennstoff-Luft-Gemisches durch die zurückschwingenden Verbrennungsgase erfolgt, wobei der flüssige Brennstoff axial zur Brennerachse zugeführt wird. Bei diesen bekannten Brennern mit schwingender Gas-Säule für flüssige Brennstoffe ist es ein besonderes Problem, sie auf einfache Weise in Gang zu bringen. Beim normalen Betrieb sorgen die bei der Verpuffung auftretenden Unterdruckintervalle für das Ansaugen der erforderlichen Brennstoff- und Luftmengen. Mindestens letztere treten dabei in die Verbrennungskammer durch eine Rückstromsperre ein, die sich während der Überdruckperioden des Verbrennungsvorganges selbsttätig schließt.

Für die Aufbereitung des Gemisches während des Ingangsetzens kann man seinen gasförmigen Bestandteil für kurze Zeit unter Druck dem Brenner zuführen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich für dies Ingangsetzen solche bekannte Brenner besonders eignen, bei denen die Zutrittsstelle des flüssigen Brennstoffs in der Achse des Verbindungsrohrs zwischen der Rückstromsperre und der Verbrennungskammer liegt, wenn dabei gemäß der Erfindung diese Zutrittsstelle ferner so im Bereich einer zusätzlichen Zutrittsstelle für ein beim Inbetriebsetzen unter Druck einzublasendes gasförmiges Medium liegt, daß der Brennstoff von

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diesem angesaugt wird. Dadurch wird mit geringstem Aufwand ohne Unterdrucksetzen des Brennstoffs mit Sicherheit erreicht, daß sowohl während der Inbetriebnahme als auch im laufenden Betrieb des Brenners der flüssige Brennstoff durch die zutretende gasförmige Komponente des brennbaren Gemisches angesaugt und gut aufbereitet wird.

Für das Ingangsetzen des Brenners hat es sich außerdem als besonders wichtig erwiesen, daß die ίο Zutrittsstelle der beim Inbetriebsetzen unter Druck zuzuführenden gasförmigen Komponente (Luft, Sauerstoff, Dampf od. dgl.) des brennbaren Gemisches innerhalb der Hauptrückstromsperre für die Verbrennungsluft liegt.
Außerdem hat der Erfindungsgegenstand noch den Vorteil, daß die besondere Mischkammer vor der Rückstromsperre wegfällt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. ι einen Schnitt durch denjenigen Teil eines Brenners, in dem die Zutrittsstellen für die beiden Komponenten des brennbaren Gemisches liegen, Fig. 2 einen gleichen Schnitt für eine andere Ausführungsform,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 2.

Von der eigentlichen Verbrennungskammer des

Brenners ist in allen gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils nur das Anfangsstück des sich diffusorartig erweiternden Kammerteils dargestellt, das in Fig. 1 mit 30 bezeichnet ist.'

In Fig. ι ist die Verbrennungskammer mit 30 und der dazugehörige Flansch mit 301 bezeichnet. In diesem Flansch sitzt konzentrisch die scheibenförmige Rückschlagsperre 33 mit ihren Durchtrittsöffnungen 331 und Ventilklappen 332. An dem Flansch 301 ist ein Zwischenstück 32 angeflanscht und an diesem der Behälter 34 für den Brennstoff befestigt. Durch einen Schwimmer 36 ist für stets gleichbleibendes Niveau des flüssigen Brennstoffs gesorgt. Von der Austrittsbohrung 341 steigt innerhalb der Wand des Behälters 34 die Steigleitung 342 hoch, die im Zwischenstück 32 in die Bohrung 322 übergeht. Von hier gelangt der Brennstoff über eine in das Zwischenstück 32 eingeschraubte Düse 42 in ein dazu konzentrisch und in der Achse der Verbrennungskammer liegendes Zwischenstück 43 mit einer Rückschlagsperre 38 in das Austrittsrohr 321, das die plattenförmige Rückstromsperre 33 durchdringt und im engsten Teil des diese Rückstromsperre 33 mit der eigentlichen Verbrennungskammer 30 verbindenden Rohrstücks 302 endet. Die beim normalen VerbrennungsVorgang durch die Durchbrechungen 324 des Zwischenstücks 32 und die Ventilöffnungen 331 angesaugte Frischluft umhüllt in mantelförmigem Strahl das diffusorähnlich erweiterte Ende des Röhrchens 321 und reißt dabei den durch die Kanäle 341, 342, 322, 42, 43 und 38 in das Rohr 321 gesaugten Brennstoff am Rande dieses Rohrs fein zerstäubt an, so daß ein gut aufbereitetes Gemisch zur Verbrennungskammer 30 gelangt.

Im Teil 32 ist ein Zutrittskanal 323 für die komprimierte und über das Zuleitungsrohr 40 und den Nippel 39 angeschlossene gasförmige Mischungskomponente vorgesehen. Dieser Kanal 323 mündet so in die das Rohr 321 haltende Zentralbohrung des Stückes 32, daß das komprimierte Medium nur durch den von dem Ende des Stückes 43 und der engsten Stelle des Rohres 321 gebildeten Ringspalt austreten kann, also einen den austretenden Brennstoff mantelartig umhüllenden Hohlstrahl bildet. Dieser Strahl saugt den erforderlichen flüssigen Brennstoff an. Durch eine Zündung in der Verbrennungskammer wird die erste Verpuffung des eintretenden Gemisches eingeleitet, wonach sich dann der gesamte Brennvorgang in periodischer Verpuffung selbsttätig abspielt und die Zufuhr von komprimiertem Gemischanteil überflüssig wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt die Zutrittsstelle für den flüssigen Gemischanteil nicht unmittelbar in der Rückstromsperre selbst, wohl aber konzentrisch zu dieser und innerhalb des aus ihr ausströmenden mantelartigen Luftstrahls. Die in diesem Fall mit 50 bezeichnete Verbrennungskammer trägt wiederum in einem Endflansch 501 konzentrisch die plattenförmige Rückstromsperre 53 mit ihren Durchtrittsöffnungen 531 und Ventilklappen 532. Dieses Mal ist aber das Luftzutrittsrohr 61 mit einem Flansch 611 ohne Zwischenschaltung irgendeines Kanäle führenden Zwischenstücks an den Flansch 501 angeschlossen. Die Zuführungskanäle für den flüssigen wie für den komprimierten gasförmigen Bestandteil des Gemisches befinden sich dieses Mal im Bereich des die Rückstromsperre S3 mit der eigentlichen Verbrennungskammer 50 verbindenden Rohrstücks 502. Innerhalb dieses Rohrstücks ist konzentrisch ein venturiähnliches Rohrstück 64 untergebracht, in dessen Innerem einerseits die Zutrittsstelle für den flüssigen und andererseits für den komprimierten gasförmigen Bestandteil des Gemisches liegt. Am Flansch 501 ist wieder der Behälter 54 für den in seinem Niveau durch den Schwimmer 56 geregelten flüssigen Brennstoff befestigt. Die Auslaßbohrung 541 steht auch hier wieder über einen Nippel 55 und ein Rückschlagventil 58 mit einem Zuleitungsröhrchen 63 in Verbindung, das radial in das Rohr 502 und 64 hineinragt und dessen stirnseitiges Bohrungsende in der Mittelachse der Rohre 502 und 64 damit auch der Verbrennungskammer 50 liegt.

Der komprimierte gasförmige Gemischänteil tritt über ein Rohr 60, ein Rückschlagventil 601, einen Nippel 59 und eine Bohrung 523 der Nippelverlängerung 591 ins Innere des Rohrs 64 ein. Hierbei ist der die Bohrung 523 enthaltende Nippelteil stirnseitig geschlossen. Der Austritt für das komprimierte Medium kann nur über eine radial ;ur Bohrung 523 verlaufende Querbohrung 524 erfolgen, deren Mittelachse mit derjenigen der Rohre und 64 zusammenfällt und die gegen die Verbrennungskammer 50 hin gerichtet ist. Da das offene Ende des Röhrchens 63 dicht neben dem stirnseitig geschlossenen Ende des Nippelteils 591

liegt, reißt der aus der Bohrung 524 austretende und sich entspannende Gasstrahl aus dem Rohr 63 flüssigen Brennstoff unter feinster Zerstäubung mit. Wenn nach erfolgter Zündung des so zugeführten Gemisches der Verpuffungsvorgang selbsttätig weitergeht, und die Zufuhr komprimierter Luft od. dgl. beendet ist, umstreicht die durch die öffnungen 531 angesaugte Frischluft innerhalb des Rohres 64 das Ende des Röhrchens 63 in der Weise, daß die Ansaugung und Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs fortgesetzt wird. Die günstige Aufbereitung des Gemisches bleibt also gewährleistet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist in etwas vergrößerter Darstellung eine Variante des Zusammenarbeitens der Zutrittsstellen des komprimierten, gasförmigen Gemischanteils mit derjenigen des flüssigen Gemischanteils innerhalb des Rohrs 64 dargestellt. Hierbei verlaufen die Zuleitungsbohrungen für den gasförmigen, 523, und für den flüssigen Bestandteil 522 des Gemisches gleichachsig zueinander, wobei das die Bohrung 522 fortsetzende Röhrchen 63 das Ende des die Bohrung 523 enthaltenden Teils 591 kappenartig und dicht übergreift, und zwar bis in den Bereich der radialen Querbohrung 524. Der flüssige Brennstoff wird dabei durch eine axial gerichtete Nut 592 auf dem Umfang des von der Kappe 63 überfangenen Teils des Stücks 591 angesaugt, wobei diese Nut die Querbohrung 524 kreuzt.

Zum Festspannen der Teile 591 und 63 gegeneinander ist ersterer mit einer Schulter zum Aufliegen des Randes der Kappe 63 versehen, trägt am anderen Ende einen Nippelkopf 65 und kann durch Anziehen der Nippelschraube 59 gegen das Rohr 63 gespannt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Vorrichtung zur Gemisch-Aufbereitung bei Brennern für flüssigen Brennstoff mit schwingender Gas-Säule, d. h. Brennern, bei denen sich an die Brennkammer ein Schwingungs- bzw. Ausschubrohr anschließt und bei denen die Zündung des frischen Brennstoff-Luft-Gemisches durch die zurückschwingenden Verbrennungsgase erfolgt, wobei die Zutrittsstelle des flüssigen Brennstoffs in der Achse des Verbindungsrohres zwischen der Rückstromsperre und der Brennkammer liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zutrittsstelle des Brennstoffs ferner so im Bereich einer zusätzlichen Zutrittsstelle für ein beim Inbetriebsetzen unter Druck einzublasendes, gasförmiges Medium liegt, daß der Brennstoff von diesem angesaugt und zerstäubt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung für den Brennstoff (43, 63) und/oder für das Druckmedium (323, 523) eine Rückstromsperre (38, 58, 601) eingeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung des Druckmediums (323, 523) konzentrisch zur, zweckmäßig innerhalb der Rückstromsperre (33) für die Verbrennungsluft mündet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsrohre für den Brennstoff (43) und das Druckmedium (323) konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei das letztere Zuführungsrohr (321) diffusorartig ausgebildet ist und das erstere so umschließt, daß ein Ringspalt entsteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsrohre für den Brennstoff (63) und das Druckmedium (591) radial und einander entgegen in das die Hauptrückstromsperre (53) und die Verbrennungskammer (50) verbindende Rohr (502) hineinragen, wobei das letzterwähnte. Zuführungsrohr (591) nur eine quer zu seiner Längsachse verlaufende und in der Achse der Verbrennungskammer liegende Ausbohrung (524) aufweist, die unmittelbar oberhalb des stirnseitig offenen Rohres (63) für den Brennstoff hinwegbläst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr für das Druckmedium (591) so weit in das andere Zuführungsrohr (63) hineinragt, daß die Auslaßbohrung (524) des ersterwähnten Rohres (591) unmittelbar über dem Ende des zuletzt erwähnten Rohres (63) liegt, und daß das erstere (eindringende) Rohr (591) auf seiner Außenseite Längsnuten (592) trägt, von denen eine die Querbohrung (524) kreuzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet durch ein beiderseits offenes venturiartig ausgebildetes, axial im Verbindungsrohr (502) angeordnetes Röhrchen (64), das die Austrittsöffnungen für den Brennstoff und das Druckmedium umschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 715233, 630180, 118917; schweizerische Patentschriften Nr. 255 806,

9439⁶;

französische Patentschriften Nr. 900 766,
900960, 951942, 751455, 571863, 571862, 522163,412478;

britische Patentschriften Nr. 395457, 374648, 188642;

USA.-Patentschriften Nr. 2496351, 2057332;

Zeitschrift »Die Turbine«, V. Jahrgang, 1909, S. 305 bis 307; Zeitschrift »Flight« ν. 6. y. 1944, S. 366, 367;

Motortechnische Zeitschrift MTZ, Mai 1954, S. 141, Bild 8;

Zeitschrift »Motorrundschau«, 1948, Heft 7/8, S. 83.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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