EP1340940A1 - Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug einsetzbares Heizgerät - Google Patents

Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug einsetzbares Heizgerät Download PDF

Info

Publication number
EP1340940A1
EP1340940A1 EP02025977A EP02025977A EP1340940A1 EP 1340940 A1 EP1340940 A1 EP 1340940A1 EP 02025977 A EP02025977 A EP 02025977A EP 02025977 A EP02025977 A EP 02025977A EP 1340940 A1 EP1340940 A1 EP 1340940A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow guide
flow
guide element
fuel supply
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02025977A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Eberspach
Walter Blaschke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP1340940A1 publication Critical patent/EP1340940A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
    • F23D11/107—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11101—Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers

Definitions

  • the present invention relates to an atomizer nozzle for a burner, in particular for a heater used on a vehicle, comprising a first flow guide element providing a flow guide surface, that in an axial end region with respect to a nozzle center axis has an atomizer lip, one together with the first Flow guide element a first leading to the atomizer lip Second flow guiding element delimiting the flow space area and a fuel supply arrangement in the second flow guide element for applying fuel through the first flow area through onto the flow guide surface of the first flow guide element.
  • EP 0 910 776 B1 describes a burner that can be used in gas turbines known.
  • fuel is injected through an injector a flow guide surface ending in an atomizer lip Flow guide element injected.
  • the fuel is from a surface of the Atomizer nozzle emitted, which essentially to a nozzle center axis has parallel surface normal.
  • the also partially radially directed Fuel flow must be delivered at high pressure to ensure that it is not carried away by the air flow, before hitting the flow guide surface of the flow guide member arrives.
  • a Atomizer nozzle for a burner in particular for a vehicle used heater, comprising a a flow guide surface providing first flow guide element, which in an axial End area has an atomizer lip with respect to a nozzle center axis, one together with the first flow guiding element Atomizing lip guiding the first flow space area second flow guide element and a fuel supply arrangement in the second flow guide element for applying fuel through the first flow chamber area onto the flow guide surface of the first flow guiding element.
  • the fuel supply arrangement at least one fuel supply channel section in the has a second flow guide element, which fuel supply channel section to a surface area of the second flow guide element is open, the non-zero surface normal radial component having.
  • the second flow guide element downstream of the opening area of the at least one fuel supply channel section tapering with respect to the nozzle center axis is trained.
  • the second flow guide element downstream of the opening area of the at least one fuel supply channel section widening with respect to the nozzle center axis is trained.
  • the expanding configuration of the second flow guide element can then be used on the second Flow guide element downstream of the opening area of the at least one fuel supply channel portion a fuel delivery lip provided.
  • the one emerging from the fuel supply channel section So fuel moves along the radially widening Surface of the second flow guide element and comes under Carrying out a preliminary distribution in the circumferential direction to the fuel delivery lip, from which it then continues radially outward to the flow guide surface of the first flow guide element is moved.
  • At least one deflection element is provided in order to generate a swirl flow in the first Flow space area.
  • the first Flow guide element together with a third flow guide element delimits a second flow area.
  • the present invention relates to a heater with an atomizing nozzle according to the invention.
  • a fuel supply system can then be provided for supplying Fuel to the at least one fuel supply channel section a pressure of up to 2.0 bar, preferably up to 1.5 bar, above which in pressure prevailing in the first flow space region.
  • FIG. 1 Before in the following with reference to FIGS. 2 and 3, the construction atomizer nozzles according to the invention is described in detail first described an overall system with reference to FIG. 1, in which a generally designated 10 heating burner, the one according to the invention Atomizer nozzle 12 is provided.
  • the heating burner 10 is in an expanded section 14 of an exhaust gas routing system 16 in one Motor vehicle arranged.
  • the one supplied via a fuel line 18 Fuel is atomized in the atomizer nozzle 12 and together with the combustion air also supplied via the atomizer nozzle 12 in one Combustion chamber 20 burned.
  • an ignition element 22 for example one Glow plug, this combustion is triggered.
  • the heater 10 from the upstream and then the radially outward flow Combustion exhaust gases flow through from an internal combustion engine cone-shaped perforated plate 24 and are thereby by the Combustion chamber 20 leaving heated combustion gases from the heating burner 10 heated so that it is further downstream for regeneration of a particle filter.
  • the heating burner 10 also has the atomizer nozzle 12 provided therein also in other system areas, such as. an auxiliary heater, an auxiliary heater or a so-called Kat heater can be used to preheat a catalyst.
  • the structure of the atomizing nozzle 12 is still with reference to FIG. 1 executed that this radially from the outside via an air supply area 26 Air is supplied, which is then in an annular space 28 on two Flow space areas 30, 32 is distributed.
  • the two flow space areas 30, 32 are through a first flow guiding element 34 separated from each other. Together with one that can also be considered as a floor part second flow guide element 36 delimits the first flow guide element 34 the first flow space region 30, while the first flow guide element 34 together with a third Flow guiding element 38 the second flow space region 32 limited.
  • the detailed structure of this atomizing nozzle 12 is first further described with reference to FIG. 2.
  • the first flow guide element 34 can be seen in detail in FIG. 2, the respective flow guide surfaces 40 on both sides, 42 provides.
  • the radially inner flow guide surface 40 delimits together with a flow guide surface 44 of the second flow guide element 36 the first flow space region 30.
  • the radially outer flow guide surface 42 bounded by a flow guide surface 46 of the third flow guide element 38 the second flow space area 32.
  • the two flow guide surfaces 40, 42 of the first flow guide element 34 which with respect to a nozzle center axis A essentially rotationally symmetrical trained and tapered asymptotically, end in an approximately cylindrical end portion thereof in an atomizer lip 48.
  • blade-like deflection elements 50, 52 are provided between the components delimiting these two flow space regions 30, 32, which ensure that the air flow entering radially inward from the annular space 28 receives a circumferential flow direction component, so that an inner swirl current S i and an outer swirl current S a form.
  • a fuel supply assembly generally designated 54, includes starting from a central line 56 several leading radially outwards Fuel supply channel sections 58. These are in respective opening areas 60 to the flow guide surface 44 of the second flow guide element 36 open. In the areas where the opening areas 60 lie, the flow guide surface 44 has such Orientation on that the surface normal F is a non-zero Have radial component, i.e. is not directed purely axially. you further recognizes that the fuel supply channel sections 58 at least have an extension direction near their opening areas 60, which is approximately parallel to the surface normal F. Downstream of the Opening areas 60 is the second flow guide element 36 its flow guide surface 44 is still tapered.
  • the entire combustion air is preferably supplied in the form of the two swirl currents S i and S a .
  • FIG. 3 A modified embodiment of the atomizing nozzle according to the invention 12 is shown in FIG. 3. Components that already exist correspond to the described components in terms of structure and function, are identified by the same reference numerals.
  • the second flow guiding element 36 is included here an end piece 64 is formed which a further section 44 ' Flow guide surface of the second flow guide element 36 provides.
  • This end piece 64 can, for example, be a separate component can be provided, however, with the section also recognizable in FIG. 1 of the second flow guide element 36 is integrally formed his. It can be seen that in the transition area between the two flow guide surfaces 44, 44 'a radial jump or transition is available. While the flow guide surface 44 in the flow direction tapering towards the nozzle center axis A. is formed, the flow guide surface 44 'begins there step-like transition area with a small radius expanding radially.
  • the flow guide surface 44 ends at one with the reference symbol 66 designated fuel delivery lip, due to the approximately rotationally symmetrical configuration of the end piece 64 approximately has a ring-like contour. This takes in the direction downstream the curvature of the flow guide surface 44 ', so that in the area of the discharge lip 66 the flow guide surface 44 ' an essentially axially directed and in the representation of FIG on the left, ie in the direction of the surface normal directed away from the atomizing nozzle 48 having.
  • the fuel feed channel sections 58 are again formed, the opening areas 60 of which now lie on the flow guide surface 44 '.
  • non-zero radial extension components of the surface normal can be seen in those areas of the flow guidance surface 44 'in which the opening areas 60 are formed.
  • the surface normals F Due to the widening shape of the flow guiding surface 44 ′, the surface normals F here are essentially opposite to the inner swirl flow S i when the circumferential flow component of this swirl flow is neglected.
  • the fuel emerging from the fuel supply channel sections 48 is entrained by the internal swirl flow S i , a back pressure being generated here in particular due to the widening shape of the flow guide surface 44 ′ that the fuel is reliably conveyed in the direction of the fuel discharge lip 66.
  • the fuel is already distributed in the circumferential direction, so that an approximately uniform fuel particle flow is directed radially outward from the fuel delivery lip 66 onto the flow guide surface 40 of the first flow guide element 34.
  • the circumferential flow component of the inner swirl flow S i again makes a significant contribution here.
  • both of the embodiments described above have the Advantage on that even when the fuel supply is comparatively low Pressure a reliable delivery to the outside can be done.
  • Essential for this is that the fuel already has a certain radial flow direction component what is released to the outside the centrifugal forces introduced by means of the swirl flow is supported.
  • the fuel supply channel sections 58 in a groove-like recessed area of the second flow guide element 36 or flow guide surfaces 44, 44 ' flow into the same.
  • This groove-like depression can be in the circumferential direction be circumferential, so that a pre-distribution is already in this groove-like depression of the fuel can take place in the circumferential direction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Abstract

Eine Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug eingesetzes Heizgerät, umfasst ein eine Strömungsführungsoberfläche (40) bereitstellendes erstes Strömungsführungselement (34), das in einem axialen Endbereich bezüglich einer Düsenmittenachse (A) eine Zerstäuberlippe (48) aufweist, ein zusammen mit dem ersten Strömungsführungselement (34) einen zur Zerstäuberlippe (48) führenden ersten Strömungsraumbereich (30) begrenzendes zweites Strömungsführungselement (36) sowie eine Brennstoffzuführanordnung (54) in dem zweiten Strömungsführungselement (36) zum Aufbringen von Brennstoff durch den ersten Strömungsraumbereich (30) hindurch auf die Strömungsführungsoberfläche (40) des ersten Strömungsführungselements (34). Dabei ist vorgesehen, dass die Brennstoffzuführanordnung (54) wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitt (58) in dem zweiten Strömungsführungselement (36) aufweist, welcher Brennstoffzuführkanalabschnitt (58) zu einem Oberflächenbereich (44; 44') des zweiten Strömungsführungselements (36) offen ist, der eine von Null verschiedene Flächennormalen-Radialkomponente aufweist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug eingesetzes Heizgerät, umfassend ein eine Strömungsführungsoberfläche bereitstellendes erstes Strömungsführungselement, das in einem axialen Endbereich bezüglich einer Düsenmittenachse eine Zerstäuberlippe aufweist, ein zusammen mit dem ersten Strömungsführungselement einen zur Zerstäuberlippe führenden ersten Strömungsraumbereich begrenzendes zweites Strömungsführungselement sowie eine Brennstoffzuführanordnung in dem zweiten Strömungsführungselement zum Aufbringen von Brennstoff durch den ersten Strömungsraumbereich hindurch auf die Strömungsführungsoberfläche des ersten Strömungsführungselements.
Aus der EP 0 910 776 B1 ist ein bei Gasturbinen einsetzbarer Brenner bekannt. Bei diesem Brenner wird durch eine Einspritzdüse Brennstoff auf eine Strömungsführungsoberfläche eines in einer Zerstäuberlippe endenden Strömungsführungselementes gespritzt. Dabei durchquert der unter hohem Druck die Einspritzdüse verlassende Brennstoff einen zur Zerstäuberlippe führenden Strömungsraumbereich, bevor er zur weiteren Verteilung und zur Zerstäubung auf die Strömungsführungsoberfläche des Strömungsführungselements gelangt. Der Brennstoff wird dabei von einer Oberfläche der Zerstäuberdüse abgegeben, die eine zu einer Düsenmittenachse im Wesentlichen parallele Flächennormale aufweist. Der auch teilweise radial gerichtete Brennstoffstrom muss mit hohem Druck abgegeben werden, um sicherzustellen, dass dieser nicht mit der Luftströmung mitgerissen wird, bevor er auf die Strömungsführungsoberfläche des Strömungsführungselements gelangt.
Vor allem beim Einsatz im Bereich von Automobilen ist die Zufuhr von Brennstoff unter hohem Druck kritisch. Grund hierfür ist, dass die Brennstoffzuführleitungen häufig an Bauteilen vorbeigeführt werden müssen, die sehr hohe Temperaturen aufweisen. Eine Leckage im Bereich dieser Leitungen hätte zur Folge, dass der unter hohem Druck stehende Brennstoff im Bereich dieser Leckage austritt und dabei ggf. zerstäubt wird. Dies zieht die Gefahr einer sofortigen Brennstoffentzündung im Bereich derartiger Leckagen nach sich.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Zerstäuberdüse derart weiterzubilden, dass diese bei hoher Betriebssicherheit für eine zuverlässige Brennstoffverteilung bzw. Zerstäubung sorgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug eingesetzes Heizgerät, umfassend ein eine Strömungsführungsoberfläche bereitstellendes erstes Strömungsführungselement, das in einem axialen Endbereich bezüglich einer Düsenmittenachse eine Zerstäuberlippe aufweist, ein zusammen mit dem ersten Strömungsführungselement einen zur Zerstäuberlippe führenden ersten Strömungsraumbereich begrenzendes zweites Strömungsführungselement sowie eine Brennstoffzuführanordnung in dem zweiten Strömungsführungselement zum Aufbringen von Brennstoff durch den ersten Strömungsraumbereich hindurch auf die Strömungsführungsoberfläche des ersten Strömungsführungselements.
Erfindungsgemäß ist dabei weiter vorgesehen, dass die Brennstoffzuführanordnung wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitt in dem zweiten Strömungsführungselement aufweist, welcher Brennstoffzuführkanalabschnitt zu einem Oberflächenbereich des zweiten Strömungsführungselements offen ist, der eine von Null verschiedene Flächennormalen-Radialkomponente aufweist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird dafür gesorgt, dass der Brennstoff ohne die Notwendigkeit der Zufuhr unter hohem Druck bereits mit einer Radialkomponente aus dem wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitt austritt. Die Gefahr, dass Brennstoffpartikel dann, ohne auf die Strömungsführungsoberfläche des ersten Strömungsführungselementes zu gelangen, in dem den Strömungsraumbereich durchströmenden Luftstrom mitgeführt werden, ist somit im Wesentlichen ausgeschaltet.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das zweite Strömungsführungselement stromabwärts des Öffnungsbereichs des wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitts bezüglich der Düsenmittenachse sich verjüngend ausgebildet ist.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das zweite Strömungsführungselement stromabwärts des Öffnungsbereichs des wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitts bezüglich der Düsenmittenachse sich erweiternd ausgebildet ist. Die sich erweiternde Konfiguration des zweiten Strömungsführungselements kann dann weiter dazu genutzt werden, an dem zweiten Strömungsführungselement stromabwärts des Öffnungsbereichs des wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitts eine Brennstoffabgabelippe vorzusehen. Der aus dem Brennstoffzuführkanalabschnitt austretende Brennstoff bewegt sich also entlang der sich nach radial außen erweiternden Oberfläche des zweiten Strömungsführungselements und gelangt unter Durchführung einer Vorverteilung in Umfangsrichtung zur Brennstoffabgabelippe, von welcher aus er dann weiter in Richtung nach radial außen zur Strömungsführungsoberfläche des ersten Strömungsführungselements bewegt wird.
Ein zuverlässiger Transport des Brennstoffs entlang des zweiten Strömungsführungselements in Richtung zur Brennstoffabgabelippe kann dadurch sichergestellt werden, dass die Flächennormale in dem Oberflächenbereich des zweiten Strömungsführungselements einem den ersten Strömungsraumbereich durchströmenden Strom im Wesentlichen entgegengerichtet ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform kann eine möglichst gleichmäßige Brennstoffzufuhr dadurch erlangt werden, dass in dem zweiten Strömungsführungselement eine Mehrzahl von Brennstoffzuführkanalabschnitten ausgebildet ist, die an zueinander in Umfangsrichtung bezüglich einer Düsenmittenachse aufeinander folgenden Öffnungsbereichen zu jeweiligen Oberflächenbereichen des zweiten Strömungsführungselements offen sind. Weiter ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Brennstoffzuführkanalabschnitt im Wesentlichen in Richtung der Flächennormalen in den Oberflächenbereich einmündet.
Um einen zuverlässigen Transport der vom zweiten Strömungsführungselement abgegebenen Brennstoffmenge nach radial außen zu unterstützen, wird vorgeschlagen, dass zum Erzeugen einer Drallströmung in dem ersten Strömungsraumbereich wenigstens ein Ablenkelement vorgesehen ist. Durch das Vorsehen eines Dralls in dem den ersten Strömungsraumbereich durchströmenden Luftstrom wird sichergestellt, dass durch Erzeugung entsprechender Zentrifugalkräfte die vom zweiten Strömungsführungselement abgegebenen Brennstoffpartikel nach radial außen in Richtung zur Strömungsführungsoberfläche des ersten Strömungsführungselementes geschleudert werden.
Um bei der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse für eine gleichmäßige und zuverlässige Zerstäubung des dem ersten Strömungsführungselement zugeführten Brennstoffs zu sorgen, wird vorgeschlagen, dass das erste Strömungsführungselement zusammen mit einem dritten Strömungsführungselement einen zweiten Strömungsraumbereich begrenzt.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Heizgerät mit einer erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse. Bei diesem Heizgerät kann dann ein Brennstoffzuführsystem vorgesehen sein zum Zuführen von Brennstoff zu dem wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitt mit einem Druck von bis zu 2,0 bar, vorzugsweise bis zu 1,5 bar, über dem im ersten Strömungsraumbereich vorherrschenden Druck.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
eine schematische Längsschnittansicht eines Abgasführungssystems in einem Kraftfahrzeug, in welchem ein Heizgerät mit einer erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse vorgesehen ist;
Fig. 2
eine vergrößerte Prinzip-Längsschnittansicht einer ersten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse;
Fig. 3
eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse.
Bevor im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 der konstruktive Aufbau erfindungsgemäßer Zerstäuberdüsen detailliert beschrieben wird, wird zunächst mit Bezug auf Fig. 1 ein Gesamtsystem beschrieben, in welchem ein allgemein mit 10 bezeichneter Heizbrenner, der eine erfindungsgemäße Zerstäuberdüse 12 aufweist, vorgesehen ist. Der Heizbrenner 10 ist in einem erweiterten Abschnitt 14 eines Abgasführungssystems 16 in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Der über eine Brennstoffleitung 18 zugeführte Brennstoff wird in der Zerstäuberdüse 12 zerstäubt und zusammen mit der ebenfalls über die Zerstäuberdüse 12 zugeführten Verbrennungsluft in einer Brennkammer 20 verbrannt. Durch ein Zündorgan 22, beispielsweise einen Glühzündstift, wird diese Verbrennung ausgelöst. Die den Heizbrenner 10 von stromaufwärts anströmenden und dann radial außen umströmenden Verbrennungsabgase von einer Brennkraftmaschine durchströmen ein kegelartig ausgebildetes Lochblech 24 und werden dabei durch die die Brennkammer 20 verlassenden erhitzten Verbrennungsabgase des Heizbrenners 10 derart erwärmt, dass sie weiter stromabwärts zur Regeneration eines Partikelfilters beitragen.
Es ist selbstverständlich, dass der erfindungsgemäße Heizbrenner 10 mit der darin vorgesehenen Zerstäuberdüse 12 auch in anderen Systembereichen, wie z.B. einer Standheizung, einem Zuheizer oder einem sogenannten Kat-Heizer zum Vorerwärmen eines Katalysators eingesetzt werden kann.
Zum Aufbau der Zerstäuberdüse 12 sei mit Bezug auf die Fig. 1 noch ausgeführt, dass dieser von radial außen über einen Luftzuführbereich 26 Luft zugeführt wird, die dann in einem ringartigen Raumbereich 28 auf zwei Strömungsraumbereiche 30, 32 verteilt wird. Die beiden Strömungsraumbereiche 30, 32 sind durch ein erstes Strömungsführungselement 34 voneinander getrennt. Zusammen mit einem auch als Bodenteil zu betrachtenden zweiten Strömungsführungselement 36 begrenzt das erste Strömungsführungselement 34 den ersten Strömungsraumbereich 30, während das erste Strömungsführungselement 34 zusammen mit einem dritten Strömungsführungselement 38 den zweiten Strömungsraumbereich 32 begrenzt. Der detaillierte Aufbau dieser Zerstäuberdüse 12 wird zunächst mit Bezug auf die Fig. 2 weiter beschrieben.
Man erkennt in Fig. 2 detailliert das erste Strömungsführungselement 34, das an seinen beiden Seiten jeweilige Strömungsführungsoberflächen 40, 42 bereitstellt. Die radial innere Strömungsführungsoberfläche 40 begrenzt zusammen mit einer Strömungsführungsoberfläche 44 des zweiten Strömungsführungselements 36 den ersten Strömungsraumbereich 30. Die radial äußere Strömungsführungsoberfläche 42 begrenzt mit einer Strömungsführungsoberfläche 46 des dritten Strömungsführungselements 38 den zweiten Strömungsraumbereich 32. Die beiden Strömungsführungsoberflächen 40, 42 des ersten Strömungsführungselements 34, welche bezogen auf eine Düsenmittenachse A im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und sich asymptotisch verjüngend ausgebildet sind, enden in einem näherungsweise zylindrischen Endabschnitt derselben in einer Zerstäuberlippe 48.
Sowohl im ersten Strömungsraumbereich 30 als auch im zweiten Strömungsraumbereich 32 sind zwischen den diese beiden Strömungsraumbereiche 30, 32 begrenzenden Bauteilen jeweils schaufelartige Ablenkelemente 50, 52 vorgesehen, welche dafür sorgen, dass die von dem Ringraum 28 nach radial innen eintretende Luftströmung eine Umfangsströmungsrichtungskomponente erhält, so dass sich ein innerer Drallstrom Si und ein äußerer Drallstrom Sa bilden.
Eine allgemein mit 54 bezeichnete Brennstoffzuführanordnung umfasst ausgehend von einer Zentralleitung 56 mehrere nach radial außen führende Brennstoffzuführkanalabschnitte 58. Diese sind in jeweiligen Öffnungsbereichen 60 zur Strömungsführungsoberfläche 44 des zweiten Strömungsführungselements 36 offen. In den Bereichen, in welchen die Öffnungsbereiche 60 liegen, weist die Strömungsführungsoberfläche 44 eine derartige Orientierung auf, dass die Flächennormale F eine von Null verschiedene Radialkomponente aufweisen, d.h. nicht rein axial gerichtet ist. Man erkennt des Weiteren, dass die Brennstoffzuführkanalabschnitte 58 zumindest nahe ihrer Öffnungsbereiche 60 eine Erstreckungsrichtung aufweisen, die näherungsweise parallel zur Flächennormalen F liegt. Stromabwärts der Öffnungsbereiche 60 ist das zweite Strömungsführungselement 36 mit seiner Strömungsführungsoberfläche 44 sich noch verjüngend ausgebildet.
Bei Brennstoffeinleitung über die Zentralleitung 56 und dann die Brennstoffzuführkanalabschnitte 58 wird der Brennstoff bereits mit einer wesentlichen Radialkomponente in den Strömungsraumbereich 30 abgegeben. Die Radialbewegung des Brennstoffs wird dadurch noch weiter unterstützt, dass er bei Austritt aus den Öffnungsbereichen 60 von der inneren Drallströmung Si erfasst wird und durch diese ebenfalls eine Umfangsbewegungskomponente erfährt. Durch die dabei erzeugten Zentrifugalkräfte wird der Brennstoff verstärkt nach radial außen geschleudert, so dass er schließlich in zuverlässiger Art und Weise auf die Strömungsführungsoberfläche 40 des ersten Strömungsführungselements 34 gelangt. Dort wird ein Brennstofffilm 62 gebildet, der sich dann unter der Einwirkung der den Strömungsraumbereich 30 durchströmenden inneren Drallströmung Si in Richtung Zerstäuberlippe 48 bewegt. An dieser wird er durch die Scherwirkung der beiden Drallströmungen Si und Sa zerstäubt, um stromabwärts der Zerstäuberlippe 38 dann ein zündfähiges Gemisch aus zerstäubtem Brennstoff und Verbrennungsluft zu erzeugen. Vorzugsweise wird die gesamte Verbrennungsluft in Form der beiden Drallströme Si und Sa zugeführt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Zerstäuberdüse wird dafür gesorgt, dass allein durch die Vorgabe der Austrittsrichtung des Brennstoffs und verstärkt durch die auf diesen dann einwirkenden Zentrifugalkräfte ein sicherer Transport in Richtung erstes Strömungsführungselement 34 gewährleistet ist. Die Zufuhr des Brennstoffs mit hoher Geschwindigkeit, d.h. unter hohem Druck, ist nicht erforderlich, wodurch es ermöglicht wird, dass das vorgeschaltete Brennstoffzuführsystem vergleichsweise einfach aufgebaut ist und beispielsweise die Brennstoffzufuhr allein unter der Wirkung einer Dosierpumpe erfolgt, welche in der Lage ist, den Brennstoff mit einem Druck von bis zu 1,5 oder 2,0 bar über demjenigen Druck zuzuführen, welcher dem Austritt des Brennstoffs aus den Brennstoffzuführkanalabschnitten 58 entgegenwirkt, also im Allgemeinen demjenigen Druck, der im Bereich der Brennkammer 20 bzw. des Strömungsraumbereichs 30 vorherrscht.
Eine abgewandelte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse 12 ist in Fig. 3 gezeigt. Komponenten, welche vorangehend bereits beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Man erkennt, dass das zweite Strömungsführungselement 36 hier mit einem Endstück 64 ausgebildet ist, das einen weiteren Abschnitt 44' einer Strömungsführungsoberfläche des zweiten Strömungsführungselements 36 bereitstellt. Dieses Endstück 64 kann beispielsweise als separates Bauteil vorgesehen sein, kann jedoch mit dem auch in Fig. 1 erkennbaren Abschnitt des zweiten Strömungsführungselements 36 integral ausgebildet sein. Man erkennt, dass im Übergangsbereich zwischen den beiden Strömungsführungsoberflächen 44, 44' ein radialer Sprung bzw. Übergang vorhanden ist. Während die Strömungsführungsoberfläche 44 in der Strömungsrichtung in Richtung zur Düsenmittenachse A hin sich verjüngend ausgebildet ist, beginnt die Strömungsführungsoberfläche 44' an diesem stufenartigen Übergangsbereich bei einem kleinen Radius sich radial erweiternd. Die Strömungsführungsoberfläche 44 endet an einer mit dem Bezugszeichen 66 bezeichneten Brennstoffabgabelippe, die aufgrund der näherungsweise rotationssymmetrischen Ausgestaltung des Endstücks 64 näherungsweise eine ringartige Kontur aufweist. Dabei nimmt in Richtung stromabwärts die Krümmung der Strömungsführungsoberfläche 44' zu, so dass im Bereich der Abgabelippe 66 die Strömungsführungsoberfläche 44' eine im Wesentlichen axial gerichtete und in der Darstellung der Fig. 3 nach links, also in Richtung von der Zerstäuberdüse 48 weg gerichtete Flächennormale aufweist.
In diesem Endstück 64 sind wieder die Brennstoffzuführkanalabschnitte 58 ausgebildet, deren Öffnungsbereiche 60 nunmehr an der Strömungsführungsoberfläche 44' liegen. Auch hier erkennt man von Null verschiedene Radialerstreckungskomponenten der Flächennormalen in denjenigen Bereichen der Strömungsführungsoberfläche 44', in welchen die Öffnungsbereiche 60 ausgebildet sind. Aufgrund der sich erweiternden Form der Strömungsführungsoberfläche 44' sind die Flächennormalen F hier der inneren Drallströmung Si im Wesentlichen entgegengerichtet, wenn die Umfangsströmungskomponente dieser Drallströmung vernachläßigt wird. Der aus den Brennstoffzuführkanalabschnitten 48 austretende Brennstoff wird durch die innere Drallströmung Si mitgenommen, wobei hier insbesondere auch aufgrund der sich erweiternden Form der Strömungsführungsoberfläche 44' ein derartiger Staudruck erzeugt wird, dass der Brennstoff zuverlässig in Richtung Brennstoffabgabelippe 66 gefördert wird. Bei diesem Fördervorgang findet bereits eine Verteilung des Brennstoffs in Umfangsrichtung statt, so dass ein näherungsweise gleichförmiger Brennstoffpartikelstrom von der Brennstoffabgabelippe 66 nach radial außen auf die Strömungsführungsoberfläche 40 des ersten Strömungsführungselements 34 geleitet wird. Auch hier liefert einen wesentlichen Beitrag wieder die Umfangsströmungskomponente der inneren Drallströmung Si.
Beide vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen weisen den Vorteil auf, dass auch bei Brennstoffzufuhr unter vergleichsweise geringem Druck eine zuverlässige Abgabe nach radial außen erfolgen kann. Wesentlich hierfür ist, dass der Brennstoff bereits mit einer bestimmten Radialströmungsrichtungskomponente nach außen abgegeben wird, was durch die vermittels der Drallströmung eingeführten Zentrifugalkräfte dann noch unterstützt wird. Es ist selbstverständlich, dass an den vorangehend beschriebenen Zerstäuberdüsen noch verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. So können beispielsweise die Brennstoffzuführkanalabschnitte 58 in einen nutartig vertieften Bereich des zweiten Strömungsführungselements 36 bzw. Strömungsführungsoberflächen 44, 44' desselben einmünden. Diese nutartige Vertiefung kann in Umfangsrichtung umlaufend sein, so dass in dieser nutartigen Vertiefung bereits eine Vorverteilung des Brennstoffs in Umfangsrichtung erfolgen kann.

Claims (11)

  1. Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug eingesetzes Heizgerät, umfassend:
    ein eine Strömungsführungsoberfläche (40) bereitstellendes erstes Strömungsführungselement (34), das in einem axialen Endbereich bezüglich einer Düsenmittenachse (A) eine Zerstäuberlippe (48) aufweist,
    ein zusammen mit dem ersten Strömungsführungselement (34) einen zur Zerstäuberlippe (48) führenden ersten Strömungsraumbereich (30) begrenzendes zweites Strömungsführungselement (36),
    eine Brennstoffzuführanordnung (54) in dem zweiten Strömungsführungselement (36) zum Aufbringen von Brennstoff durch den ersten Strömungsraumbereich (30) hindurch auf die Strömungsführungsoberfläche (40) des ersten Strömungsführungselements (34),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzuführanordnung (54) wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitt (58) in dem zweiten Strömungsführungselement (36) aufweist, welcher Brennstoffzuführkanalabschnitt (58) zu einem Oberflächenbereich (44; 44') des zweiten Strömungsführungselements (36) offen ist, der eine von Null verschiedene Flächennormalen-Radialkomponente aufweist.
  2. Zerstäuberdüse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strömungsführungselement (36) stromabwärts eines Öffnungsbereichs (60) des wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitts (58) bezüglich der Düsenmittenachse (A) sich verjüngend ausgebildet ist.
  3. Zerstäuberdüse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strömungsführungselement (36) stromabwärts eines Öffnungsbereichs (60) des wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitts (58) bezüglich der Düsenmittenachse (A) sich erweiternd ausgebildet ist.
  4. Zerstäuberdüse nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strömungsführungselement (36) stromabwärts des Öffnungsbereichs (60) des wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitts (58) eine Brennstoffabgabelippe (66) aufweist.
  5. Zerstäuberdüse nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Flächennormale (F) in dem Oberflächenbereich (44') des zweiten Strömungsführungselements (36) einem den ersten Strömungsraumbereich (30) durchströmenden Strom im Wesentlichen entgegengerichtet ist.
  6. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Strömungsführungselement (36) eine Mehrzahl von Brennstoffzuführkanalabschnitten (58) ausgebildet ist, die an zueinander in Umfangsrichtung bezüglich einer Düsenmittenachse (A) aufeinander folgenden Öffnungsbereichen (60) zu jeweiligen Oberflächenbereichen (44; 44') des zweiten Strömungsführungselements (36) offen sind.
  7. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Brennstoffzuführkanalabschnitt (58) im Wesentlichen in Richtung der Flächennormalen (F) in den Oberflächenbereich (44; 44') einmündet.
  8. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen einer Drallströmung in dem ersten Strömungsraumbereich (30) wenigstens ein Ablenkelement (50) vorgesehen ist.
  9. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strömungsführungselement (34) zusammen mit einem dritten Strömungsführungselement (38) einen zweiten Strömungsraumbereich (32) begrenzt.
  10. Heizgerät, umfassend eine Zerstäuberdüse (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  11. Heizgerät nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennstoffzuführsystem vorgesehen ist zum Zuführen von Brennstoff zu dem wenigstens einen Brennstoffzuführkanalabschnitt (58) mit einem Druck von bis zu 2,0 bar, vorzugsweise bis zu 1,5 bar, über dem im ersten Strömungsraumbereich (30) vorherrschenden Druck.
EP02025977A 2002-02-21 2002-11-21 Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug einsetzbares Heizgerät Withdrawn EP1340940A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10207311 2002-02-21
DE10207311A DE10207311B4 (de) 2002-02-21 2002-02-21 Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug einsetzbares Heizgerät

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1340940A1 true EP1340940A1 (de) 2003-09-03

Family

ID=27674811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02025977A Withdrawn EP1340940A1 (de) 2002-02-21 2002-11-21 Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug einsetzbares Heizgerät

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6764302B2 (de)
EP (1) EP1340940A1 (de)
DE (1) DE10207311B4 (de)
PL (1) PL358830A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1584872A3 (de) * 2004-04-07 2008-11-12 United Technologies Corporation Drallerzeuger
WO2023242028A1 (de) * 2022-06-13 2023-12-21 Mercedes-Benz Group AG Brenner für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen brenner

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10205573B4 (de) * 2002-02-11 2005-10-06 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Zerstäuberdüse für einen Brenner
JP3634325B2 (ja) * 2002-05-30 2005-03-30 住重機器システム株式会社 超音速ジェットバーナー
DE102004002246A1 (de) * 2004-01-15 2005-08-11 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Vorrichtung zur Erzeugung eines Luft/Kohlenwasserstoff-Gemischs
DE102004055326B3 (de) * 2004-11-16 2006-03-16 Webasto Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines feinverteilten Kraftstoffnebels
US20070158466A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-12 Harmon Michael P Nozzle assembly
CN101449049B (zh) * 2006-03-21 2015-11-25 迈克尔·帕特里克·狄克逊 液体或液化气体汽化系统
US9423137B2 (en) * 2011-12-29 2016-08-23 Rolls-Royce Corporation Fuel injector with first and second converging fuel-air passages
CA3019194A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Marine Canada Acquisition Inc. Vehicle heater and controls therefor
FR3057648B1 (fr) * 2016-10-18 2021-06-11 Safran Helicopter Engines Systeme d'injection pauvre de chambre de combustion de turbomachine
DE102016222097A1 (de) * 2016-11-10 2018-05-17 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Treibstoffdüse einer Gasturbine mit Drallerzeuger

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3703259A (en) * 1971-05-03 1972-11-21 Gen Electric Air blast fuel atomizer
EP0660038A2 (de) * 1993-12-23 1995-06-28 ROLLS-ROYCE plc Brennstoff-Einspritzvorrichtung
JPH07332671A (ja) * 1994-06-10 1995-12-22 Sekiyu Sangyo Kasseika Center 予蒸発予混合燃焼器
EP0933593A2 (de) * 1998-01-31 1999-08-04 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Zweistoffbrenner
EP0910776B1 (de) 1996-07-10 2001-08-22 MTU Aero Engines GmbH Brenner mit zerstäuberdüse
US20010023590A1 (en) * 1997-09-10 2001-09-27 Shigemi Mandai Three-dimensional swirler in a gas turbine combustor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4699587A (en) * 1985-05-23 1987-10-13 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Burner
US4653278A (en) * 1985-08-23 1987-03-31 General Electric Company Gas turbine engine carburetor
GB2219070B (en) * 1988-05-27 1992-03-25 Rolls Royce Plc Fuel injector
EP0419198B1 (de) * 1989-09-20 1996-04-17 Nippon Oil Co. Ltd. Brenner zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff
DE19645180A1 (de) * 1996-11-02 1998-05-07 Eberspaecher J Gmbh & Co Druckzerstäuberbrenner für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3703259A (en) * 1971-05-03 1972-11-21 Gen Electric Air blast fuel atomizer
EP0660038A2 (de) * 1993-12-23 1995-06-28 ROLLS-ROYCE plc Brennstoff-Einspritzvorrichtung
JPH07332671A (ja) * 1994-06-10 1995-12-22 Sekiyu Sangyo Kasseika Center 予蒸発予混合燃焼器
EP0910776B1 (de) 1996-07-10 2001-08-22 MTU Aero Engines GmbH Brenner mit zerstäuberdüse
US20010023590A1 (en) * 1997-09-10 2001-09-27 Shigemi Mandai Three-dimensional swirler in a gas turbine combustor
EP0933593A2 (de) * 1998-01-31 1999-08-04 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Zweistoffbrenner

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 04 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1584872A3 (de) * 2004-04-07 2008-11-12 United Technologies Corporation Drallerzeuger
WO2023242028A1 (de) * 2022-06-13 2023-12-21 Mercedes-Benz Group AG Brenner für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen brenner

Also Published As

Publication number Publication date
PL358830A1 (en) 2003-08-25
DE10207311A1 (de) 2003-09-18
DE10207311B4 (de) 2005-06-09
US6764302B2 (en) 2004-07-20
US20030155435A1 (en) 2003-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69410424T2 (de) Brennstoff-Einspritzvorrichtung
DE2641685C2 (de)
EP0902233B1 (de) Kombinierte Druckzerstäuberdüse
EP0841517B1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Gasturbinen-Brennkammer mit einer flüssigkeitsgekühlten Einspritzdüse
EP1305551B1 (de) Zerstäuberbrenner
DE3916413A1 (de) Brennstoffinjektor
EP1802915B1 (de) Brenner für gasturbine
DE19627760C2 (de) Brenner mit Zerstäuberdüse
DE10207311B4 (de) Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug einsetzbares Heizgerät
DE2443007A1 (de) Brennstoffinjektionsvorrichtung
DE2143012A1 (de) Brennersysteme
DE10205573B4 (de) Zerstäuberdüse für einen Brenner
EP1213541B1 (de) Vormischbrenneranordnung mit katalytischer Verbrennung sowie Verfahren zum Betrieb hierzu
DE2544361A1 (de) Kraftstoffspritzduese
EP0770175A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen verbrennungsmotor
EP0762057B1 (de) Einrichtung zur Vermischung von Brennstoff und Luft für Brennkammern von Gasturbinentriebwerken
EP2385306A2 (de) Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit Strömungsleitelement
DE2641605C2 (de) Vorrichtung zur Zufuhr von Luft und Brennstoff
DE2949096A1 (de) Gemischbildner fuer brennkraftmaschinen
DE2552864C2 (de) Brenner für flüssige Brennstoffe
DE3943096A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum feinen zerstaeuben eines fluessigen brennstoffs und mit dieser vorrichtung versehener brenner
WO1991013291A1 (de) BRENNER MIT BRENNGAS-RÜCKFÜHRUNG FÜR FLIEßFÄHIGE BRENNSTOFFE
DE3147564C2 (de)
DE3442148A1 (de) Zerstaeuberduese mit aufgesetzter verteilerkappe zur reduzierung der stickoxid-emission bei der verbrennung von fluessigen brennstoffen
DE854289C (de) Brennkammer fuer Gasturbinen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20040303

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT CZ DE FR GB SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070427

GRAC Information related to communication of intention to grant a patent modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCIGR1

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20120306