EP2496879A1 - Brennerdüse - Google Patents

Brennerdüse

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Publication number
EP2496879A1
EP2496879A1 EP10781800A EP10781800A EP2496879A1 EP 2496879 A1 EP2496879 A1 EP 2496879A1 EP 10781800 A EP10781800 A EP 10781800A EP 10781800 A EP10781800 A EP 10781800A EP 2496879 A1 EP2496879 A1 EP 2496879A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
hartmann
generator
burner nozzle
plate
Prior art date
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EP10781800A
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English (en)
French (fr)
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EP2496879B1 (de
Inventor
Heinz Haberfelner
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CTP-DUMAG GmbH
Original Assignee
CTP-DUMAG GmbH
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43568143&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2496879(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by CTP-DUMAG GmbH filed Critical CTP-DUMAG GmbH
Publication of EP2496879A1 publication Critical patent/EP2496879A1/de
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Publication of EP2496879B1 publication Critical patent/EP2496879B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • F23D11/34—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means

Definitions

  • the invention relates to a burner nozzle with a first channel for combustible fluid, with an outlet opening for the combustible fluid, with a second channel for a Zerstäuber- medium and with an outlet opening for the Zerstäubermedium, in the area of a Hartmann'scher generator is arranged.
  • the invention relates to a combustion device with a lance and a burner nozzle.
  • Burner nozzles with a Hartmann generator are known from the prior art, by means of which combustible fluids, for example oil or liquid sulfur, are sprayed with an atomizing medium and burnt.
  • the atomizing medium used was usually compressed air or steam.
  • a disadvantage of the use of compressed air or steam is that only a certain flame temperature can be achieved. To overcome this disadvantage can be used as atomizer pure oxygen, with which much higher flame temperatures can be achieved.
  • pure oxygen increases ignition speed, it has been found in practice that the flame comes so close to the burner nozzle that it is damaged, even if it is made of refractory material.
  • the invention is based on the object to provide a burner nozzle available, with which the problems addressed are avoided. This object is achieved according to the invention with a burner nozzle, which has the features of claim 1.
  • the outer diameter of the plate of the Hartmann generator is dimensioned such that the exit velocity of the pure oxygen from the nozzle - with the lance of a combustion device remaining the same - is so great that the maximum use - Temperature of the material of the nozzle and / or the Hartmann'schen generator in the region of the housing of the nozzle is not exceeded.
  • the problem mentioned at the outset that the nozzle is damaged in a pure oxygen combustion by exceeding the maximum operating temperature in the region of the nozzle occurs.
  • the effect occurs that the nozzle also in the longer term in the pure Sauserstoffverbrennung occurring temperatures withstands.
  • the annular channel of the pure oxygen nozzle communicates with an oxygen container, i. a storage tank for pure oxygen, in conjunction.
  • the maximum operating temperature may, for example, be in the range of 600 ° C. or 1,500 ° C. If the nozzle and the plate of the Hartmann generator are formed from different materials, the diameter of the plate is dimensioned within the scope of the invention in such a way that the temperature which corresponds to the lowest maximum operating temperature of the materials used is not exceeded.
  • the outside diameter of the Hartmann's pure oxygen generator plate is reduced in relation to the outer diameter of a Hartmann's compressed air, steam, and the like disc, while the lance of a firing device is the same, such that the exit velocity of the atomizing medium from the nozzle is increased.
  • reduced diameter plate diameter for pure oxygen occurs at the same outlet opening for the Zerstäubermedium the effect that the mixing and combustion of Zerstäubermedium, here pure oxygen, and combustible fluid with such a distance from the burner nozzle takes place that the burner nozzle has taken no more damage due to the high flame temperature. It has proven to be particularly advantageous if the exit velocity of the atomizing medium from the nozzle is substantially doubled.
  • the procedure is such that a nozzle with a Hartmann generator is arranged on a lance whose diameter is dimensioned so that the exit velocity of pure oxygen from the nozzle - for the same lance as for a nozzle for the atomizing of steam, compressed air, and the like - is so great that the maximum operating temperature of the material of the nozzle and / or the Hartmann'schen generator on the front end side of the housing of the nozzle is not exceeded.
  • a Hartmann'scher generator is used, through whose plate diameter, the exit velocity of pure oxygen over the exit velocity in a Hartmann'schen generator for steam, compressed air, or the like, substantially doubled.
  • FIG. 1 shows a lance with a conventional burner nozzle in a sectional view
  • FIG. 2 shows a lance with an embodiment of a burner nozzle according to the invention in a sectional view
  • FIG. 3 shows the burner nozzle from FIG. 1 in a sectional view
  • FIG. 4 shows the burner nozzle Fig. 2 in a sectional view
  • Fig. 5 shows a detail of Fig. 4 in an enlarged scale.
  • a combustion device with a lance 1 and a burner nozzle 2, 3 is shown.
  • the lance 1 has a base body 4, within which a first channel 6 for combustible fluid running along the longitudinal axis 5 of the firing device and a second channel 7 for atomizing medium is arranged.
  • the first channel 6 is arranged centrally, whereas the second channel 7 is provided as a running around the central channel 6 annular channel.
  • a supply line 8 is arranged for the combustible fluid, which opens into the central channel 6.
  • a supply line 9 is provided for the atomizer, which opens into the Rinkanal 7 and is arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis 5.
  • the combustible fluid and the Zerstäubermedium enter the burner nozzle 2, 3.
  • a conventional burner nozzle 2 is disposed on the lance 1, wherein compressed air or steam or the like is used as the atomizing medium.
  • compressed air or steam can penetrate into the central channel 6 for the combustible fluid.
  • the penetration of atomizer medium is harmless in a compressed air or steam atomization.
  • a burner nozzle 3 according to the invention is arranged on the lance 1, pure oxygen being used as the atomizing medium. With oxygen, it is dangerous if this penetrates into the central channel 6 for the combustible fluid, which is why the O-ring seal O seals at the lance 1 with the burner nozzle 3 according to the invention with respect to the outside atmosphere.
  • a combustible fluid for example, oil and liquid sulfur can be used in both cases.
  • FIGS. 3 and 4 the combustion nozzle 2, 3 from FIGS. 1 and 2 is shown.
  • the burner nozzle 2, 3 has a base body 10, which is arranged in the interior of a cylindrical housing 11 and in the region of the front end face 12 of the housing 11 has an annular groove serving as a resonance chamber 13 of a Hartmann generator.
  • In the main body 10 extends a first, central channel 14 as a continuation of the central channel 6 for the combustible fluid, which opens into an outlet opening 14 '.
  • the supply opening 14 ' may be associated with a distributor for the combustible fluid.
  • a second, annular channel 15 is formed as a continuation of the annular channel 7 for the atomizer medium, which ends in a nozzle chamber 16 directed against the longitudinal axis 5.
  • the nozzle chamber 16 opens into the resonance chamber 13 of the Hartmann generator, so that the atomizer medium penetrates into the resonance chamber 13 and is set in oscillation.
  • the Zerstäubermedium then exits through an annular opening 17 whose width - seen in plan view of the burner nozzle 2, 3 - from the distance between the inner diameter D1, D1 'of the cap 18 of the cylindrical housing 11 and the outer diameter D2, D2' of the plate 19 of the Hartmann generator is formed.
  • the Hartmann generator By the Hartmann generator a vibration field is established, through which the emerging from the central channel 14 combustible fluid is atomized very fine.
  • the atomized, combustible fluid is intimately mixed and burned with the atomizer medium operating the Hartmann generator.
  • the outer diameter D2 'of the plate 19 of the Hartmann generator is greater than 15 mm. Steam or compressed air and oil mix immediately after the annular opening 17 and burn there. If pure oxygen were used as atomizing medium in this burner nozzle 2, the higher flame temperature would damage the burner nozzle 2.
  • the inner diameter D1 'of the cap 18 of the cylindrical housing 11 is 18 mm, so that the quotient of the outer diameter D2' of the plate 19 of the Hartmann generator and the inner diameter D1 'of the cap 18 of the housing 11 of the burner nozzle 3 is 0.83 ,
  • the outer diameter D2 of the plate 19 of the Hartmann generator in the invention may be smaller than 15 mm, preferably smaller than 12 mm, in particular about 11 mm.
  • the exit velocity of the oxygen is doubled compared to nozzles with a plate diameter of more than 15 mm the same size of the outlet opening 17 for the Zerstäubermedium - almost.
  • the outer diameter D2 of the plate 19 of the Hartmann generator 1 is 1mm.
  • the pure oxygen and the oil mix and burn only at a distance from the burner nozzle 3, since due to the opposite the plate diameter D2 'shown in FIG. 3 smaller plate diameter D2, the exit velocity of pure oxygen increases.
  • the inner diameter D1 of the cap 18 of the cylindrical housing 1 1 is 14 mm, so that the quotient of the outer diameter D2 of the plate 19 of the Hartmann generator and the inner diameter D1 of the cap 18 of the housing 11 of the burner nozzle 3 is 0.79.
  • the quotient of the outer diameter D2 of the plate 19 of the Hartmann generator and the inner diameter D1 of the cap 18 of the housing 3 of the burner nozzle 11 is less than 0.83, preferably less than 0.80 in the context of the invention.
  • the ratio D2 / D1 is between 0.80 and 0.75, since these embodiments offer a particularly advantageous flow pattern of the oxygen for the combustion of the fluid.
  • the exit velocity of the pure oxygen per se is determined by the diameter of the plate of the Hartmann generator, it has surprisingly been found that the ratio of D 2 / D 1 depends essentially on the function of the oxygen nozzle, and that the nozzle 3 is above all in the range the ratio D2 / D1 of 0.75 to 0.83, preferably in the ratio less than 0.8 permanently works properly.
  • the inventive nozzle 3 for pure oxygen according to said ratio D2 / D1 works when using compressed air and steam or the like. not, because then the resulting flame would leave due to the excessive exit velocity.
  • the distance between the inner diameter D1, D1 'of the cap 18 of the housing 11 and the outer diameter D2, D2' of the plate 19 of the Hartmann generator is the same at the burner nozzles 2, 3 as shown in FIGS.
  • Fig. 5 shows the area of the annular opening 17 for the pure oxygen in an enlarged scale.
  • the width of the outlet opening 17 for the oxygen corresponds to the distance between the lower outer edge (20) of the plate (19) of the Hartmann's generator and the upper inner edge (21) of the cap (18) of the housing (1 1).
  • the lateral surface intended between the outer edge (20) and the inner edge (21) is approximately 315 mm 2 at a height h of 4 mm.
  • the lateral surface formed between the lower outer edge of the plate of the Hartmann generator and the upper inner edge of the cap of the housing is less than 415 mm 2 , preferably less than 350 mm 2 , in particular less than 315 mm 2 , is.
  • a particularly advantageous flow pattern of oxygen offers.
  • an embodiment of the invention can be summarized as follows:
  • a burner nozzle 3 has a first combustible fluid channel 14, a combustible fluid outlet 14 ', a second atomizing medium channel 15, and an atomizing medium outlet 17, in the region of which is a Hartmann's generator.
  • atomizer pure oxygen is used.
  • the outer diameter D2 of the plate 19 of the Hartmann generator is dimensioned such that the exit velocity of the pure oxygen from the nozzle 3 is so great that the maximum operating temperature of the material of the nozzle and / or the Hartmann generator in the region of the housing 11 the nozzle 3 is not exceeded. The effect occurs that the mixing and combustion of oxygen and combustible fluid takes place at such a distance from the burner nozzle 3 that the burner nozzle 3 is not damaged by the high flame temperature.

Landscapes

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Abstract

Eine Brennerdüse (3) weist einen ersten Kanal (14) für brennbares Fluid, eine Austrittsöffnung (14') für das brennbare Fluid, einen zweiten Kanal (15) für ein Zerstäubermedium und eine Austrittsöffnung (17) für das Zerstäubermedium, in deren Bereich ein Hartmann'-scher Generator angeordnet ist, auf. Als Zerstäubermedium wird reiner Sauerstoff verwendet. Der Außendurchmesser (D2) des Tellers (19) des Hartmann'schen Generators ist so bemessen, dass die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffs aus der Düse (3) so groß ist, dass die maximale Einsatztemperatur des Werkstoffs der Düse und/oder des Hartmann'schen Generators im Bereich des Gehäuses (11) der Düse (3) nicht überschritten wird. Es tritt der Effekt auf, dass die Vermischung und Verbrennung von Sauerstoff und brennbarem Fluid mit einem derartigen Abstand zur Brennerdüse 3 stattfindet, dass die Brennerdüse 3 durch die hohe Flammentemperatur keinen Schaden erleidet.

Description

Brennerdüse
Die Erfindung betrifft eine Brennerdüse mit einem ersten Kanal für brennbares Fluid, mit einer Austrittsöffnung für das brennbare Fluid, mit einem zweiten Kanal für ein Zerstäuber- medium und mit einer Austrittsöffnung für das Zerstäubermedium, in deren Bereich ein Hartmann'scher Generator angeordnet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennvorrichtung mit einer Lanze und einer Brennerdüse.
Aus dem Stand der Technik sind Brennerdüsen mit einem Hartmann'schen Generator bekannt, mittels denen brennbare Fluide, beispielsweise Öl oder flüssiger Schwefel, mit einem Zerstäubermedium verdüst und verbrannt werden. Als Zerstäubermedium wurde meistens Pressluft oder Dampf verwendet. Nachteilig beim Einsatz von Pressluft oder Dampf ist, dass nur eine gewisse Flammentemperatur erreicht werden kann. Um diesen Nachteil zu überwinden kann als Zerstäubermedium reiner Sauerstoff, mit dem wesentlich höhere Flammentemperaturen zu erreichen sind, verwendet werden. Da bei Verwendung von reinem Sauerstoff zudem die Zündgeschwindigkeit gesteigert wird, hat es sich in der Praxis herausgestellt, dass die Flamme so nah an die Brennerdüse kommt, dass diese beschädigt wird, selbst wenn sie aus feuerfestem Material hergestellt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennerdüse zur Verfügung zu stellen, mit welcher die angesprochenen Probleme vermieden werden. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Brennerdüse, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennerdüse sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Zerstäubermedium reiner Sauerstoff verwendet wird und dass der Außendurchmesser des Tellers des Hartmann'schen Generators so bemessen ist, dass die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffs aus der Düse - bei gleichbleibender Lanze einer Brennvorrichtung - so groß ist, dass die maximale Einsatz- temperatur des Werkstoffs der Düse und/oder des Hartmann'schen Generatorsim Bereich des Gehäuses der Düse nicht überschritten wird. Bei Tellerdurchmessern für das Zerstäuben von Pressluft, Dampf, und dergleichen, tritt das eingangs genannte Problem auf, dass die Düse bei einer reinen Sauerstoffverbrennung durch Überschreiten der maximalen Einsatztemperatur im Bereich der Düse beschädigt wird. Bei der erfindungsgemäße Brennerdüse tritt der Effekt auf, dass die Düse auch längerfristig den bei der reinen Sauserstoffverbrennung auftretenden Temperaturen standhält.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennerdüse ist vorgesehen, dass die maximale Einsatztemperatur des Werkstoffs der Düse und/oder des Hartmann'schen Generators an der vorderen Stirnseite des Gehäuses der Düse nicht überschritten wird, da hier die an der Düse auftretenden Temperaturen am größten sind.
Der ringförmige Kanal der Düse für den reinen Sauerstoff steht mit einem Sauerstoffbehälter, d.h. einem Lagerbehälter für reinen Sauerstoff, in Verbindung.
Die maximale Einsatztemperatur kann abhängig vom verwendeten Material beispielsweise im Bereich von 600°C oder von 1.500°C liegen. Sind die Düse und der Teller des Hartmann'schen Generators aus verschiedenen Materialien gebildet, so wird der Tellerdurchmesser im Rahmen der Erfindung derart bemessen, dass diejenige Temperatur nicht überschritten wird, welche der geringsten maximalen Einsatztemperatur der verwendeten Materialien entspricht.
Insbesondere ist der Außendurchmesser des Tellers des Hartmann'schen Generators für reinen Sauerstoff in Bezug auf den Außendurchmesser eines Tellers des Hartmann'schen Generators für Pressluft, Dampf, und dergleichen, bei gleichbleibender Lanze einer Brennvorrichtung derart verkleinert, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Zerstäubermediums aus der Düse erhöht wird. Bei dem in Bezug auf den Außendurchmesser des Tellers des Hartmann'schen Generators für Pressluft, Dampf, und dergleichen, verkleinerten Tellerdurchmesser für reinen Sauerstoff tritt bei gleichbleibender Austrittsöffnung für das Zerstäubermedium der Effekt auf, dass die Vermischung und Verbrennung von Zerstäubermedium, hier reiner Sauerstoff, und brennbarem Fluid mit einem derartigen Abstand zur Brennerdüse stattfindet, dass die Brennerdüse durch die hohe Flammentemperatur keinen Schaden mehr genommen hat. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Austrittsgeschwindigkeit des Zerstäubermediums aus der Düse im Wesentlichen verdoppelt wird.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Brennvorrichtung wird so vorgegangen, dass eine Düse mit einem Hartmann'schen Generator an einer Lanze angeordnet wird, dessen Tellerdurchmesser so bemessen ist, dass die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffs aus der Düse - bei gleicher Lanze wie für eine Düse für das Zerstäuben von Dampf, Pressluft, und dergleichen - so groß ist, dass die maximale Einsatztemperatur des Werkstoffs der Düse und/oder des Hartmann'schen Generators an der vorderen Stirnseite des Gehäuses der Düse nicht überschritten wird. Insbesondere wird ein Hartmann'scher Generator verwendet, durch dessen Tellerdurchmesser sich die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffs gegenüber der Austrittsgeschwindigkeit bei einem Hartmann'schen Generator für Dampf, Pressluft, oder dergleichen, im Wesentlichen verdoppelt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigt: Fig. 1 eine Lanze mit einer herkömmlichen Brennerdüse in einer Schnittansicht, Fig. 2 eine Lanze mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennerdüse in einer Schnittansicht, Fig. 3 die Brennerdüse aus Fig. 1 in einer Schnittansicht, Fig. 4 die Brennerdüse aus Fig. 2 in einer Schnittansicht und Fig. 5 ein Detail aus Fig. 4 in vergrößertem Maßstab.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Brennvorrichtung mit einer Lanze 1 und einer Brennerdüse 2, 3 dargestellt. Die Lanze 1 weist einen Grundkörper 4 auf, innerhalb dem ein entlang der Längsachse 5 der Brennvorrichtung verlaufender, erster Kanal 6 für brennbares Fluid und ein zweiter Kanal 7 für Zerstäubermedium angeordnet ist. Der erste Kanal 6 ist zentral angeordnet, wogegen der zweite Kanal 7 als ein um den zentralen Kanal 6 verlaufender Ringkanal vorgesehen ist.
An dem der Brennerdüse 2 gegenüberliegendem Ende der Lanze 1 ist eine Zuführleitung 8 für das brennbare Fluid angeordnet, welche in den zentralen Kanal 6 mündet. Zudem ist eine Zuführleitung 9 für das Zerstäubermedium vorgesehen, die in den Rinkanal 7 mündet und im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 5 angeordnet ist. Über den zentralen Kanal 6 und den Ringkanal 7 gelangen das brennbare Fluid und das Zerstäubermedium in die Brennerdüse 2, 3. In Fig. 1 ist an der Lanze 1 eine herkömmliche Brennerdüse 2 angeordnet, wobei als Zerstäubermedium Pressluft oder Dampf oder dergleichen verwendet wird. Bei der verwendeten O-Ringabdichtung O' besteht die Problematik, dass Pressluft bzw. Dampf in den zentralen Kanal 6 für das brennbare Fluid eindringen kann. Das Eindringen von Zerstäubermedium ist bei einer Pressluft - oder Dampfzerstäubung jedoch ungefährlich.
In Fig. 2 ist an der Lanze 1 eine erfindungsgemäße Brennerdüse 3 angeordnet, wobei als Zerstäubermedium reiner Sauerstoff verwendet wird. Bei Sauerstoff ist es gefährlich wenn dieser in den zentralen Kanal 6 für das brennbare Fluid eindringt, weshalb die O- Ringdichtung O bei der Lanze 1 mit der erfindungsgemäßen Brennerdüse 3 gegenüber der Außenatmosphäre abdichtet. Als brennbares Fluid kann in beiden Fällen beispielsweise Öl und flüssiger Schwefel verwendet werden.
In den Fig. 3 bzw. 4 ist die Verbrennerdüse 2, 3 aus den Fig. 1 bzw. 2 dargestellt. Die Brennerdüse 2, 3 besitzt einen Grundkörper 10, der im Inneren eines zylindrischen Gehäuses 11 angeordnet ist und im Bereich der vorderen Stirnseite 12 des Gehäuses 11 eine als Resonanzkammer 13 eines Hartmann'schen Generators dienende Ringnut aufweist. Im Grundkörper 10 verläuft ein erster, zentraler Kanal 14 als Fortführung des zentralen Kanals 6 für das brennbare Fluid, der in eine Austrittsöffnung 14' mündet. Der Autrittsöffnung 14' kann ein Verteiler für das brennbare Fluid in zugeordnet sein.
Zwischen Grundkörper 10 der Brennerdüse 2, 3 und dem zylindrischen Gehäuse 11 ist ein zweiter, ringförmiger Kanal 15 als Fortführung des Ringkanals 7 für das Zerstäuber-medium ausgebildet, der in einen gegen die Längsachse 5 hin gerichteten Düsenraum 16 endet. Der Düsenraum 16 mündet in die Resonanzkammer 13 des Hartmann'schen Generators, so dass das Zerstäubermedium in die Resonanzkammer 13 eindringt und in Schwingung versetzt wird. Das Zerstäubermedium tritt dann durch eine ringförmige Öffnung 17 aus, deren Weite - in Draufsicht auf die Brennerdüse 2, 3 gesehen - aus dem Abstand zwischen dem Innendurchmesser D1 , D1' der Kappe 18 des zylindrischen Gehäuses 11 und dem Außendurchmesser D2, D2' des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators gebildet ist.
Durch den Hartmann'schen Generator wird ein Schwingungsfeld aufgebaut, durch welches das aus dem zentralen Kanal 14 austretende brennbare Fluid feinst zerstäubt wird. Das zerstäubte, brennbare Fluid wird mit dem Zerstäubermedium, welches den Hartmann'schen Generator betreibt, innig vermischt und verbrannt.
In Fig. 3 ist der Außendurchmesser D2' des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators größer als 15 mm. Dampf bzw. Pressluft und Öl vermischen sich unmittelbar nach der ringförmigen Öffnung 17 und verbrennen dort . Würde man bei dieser Brennerdüse 2 reinen Sauerstoff als Zerstäubermedium verwenden, so würde die höhere Flammentemperatur die Brennerdüse 2 beschädigen. Der Innendurchmesser D1' der Kappe 18 des zylindrischen Gehäuses 11 ist 18 mm, so dass der Quotient aus dem Außendurchmesser D2' des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators und dem Innendurchmesser D1' der Kappe 18 des Gehäuses 11 der Brennerdüse 3 0,83 beträgt.
Beispielsweise kann der Außendurchmesser D2 des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators im Rahmen der Erfindung kleiner als 15 mm sein, vorzugsweise kleiner als 12 mm, insbesondere ca. 11 mm. Bei einer Verkleinerung des Tellerdurchmessers des Hartmann'schen Generators von 15 mm auf 11 mm verdoppelt sich die Austrittsge- schwindigkeit des Sauerstoffs gegenüber Düsen mit Tellerdurchmesser ab 15 mm - bei gleicher Größe der Austrittsöffnung 17 für das Zerstäubermedium - nahezu.
In Fig. 4 ist der Außendurchmesser D2 des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators 1 1mm. Der reine Sauerstoff und das Öl vermischen und verbrennen erst mit Abstand von der Brennerdüse 3, da aufgrund des gegenüber dem Tellerdurchmesser D2' gemäß Fig. 3 geringeren Tellerdurchmessers D2 die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffs ansteigt. Der Innendurchmesser D1 der Kappe 18 des zylindrischen Gehäuses 1 1 ist 14 mm, so dass der Quotient aus dem Außendurchmesser D2 des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators und dem Innendurchmesser D1 der Kappe 18 des Gehäuses 11 der Brennerdüse 3 0,79 beträgt.
Der Quotient aus Außendurchmesser D2 des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators und Innendurchmesser D1 der Kappe 18 des Gehäuses 3 der Brennerdüse 11 ist im Rahmen der Erfindung kleiner als 0,83 vorzugsweise kleiner als 0,80. Insbesondere liegt das Verhältnis D2/D1 zwischen 0,80 und 0,75, da sich bei diesen Ausführungsformen ein besonders vorteilhafter Strömungsbild des Sauerstoffes für die Verbrennung des Fluides bietet. Obwohl die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffes an sich durch den Tellerdurchmesser des Hartmann'schen Generators bestimmt ist, hat sich überraschender Weise gezeigt, dass es zur Funktion der Sauerstoffdüse wesentlich auf das Verhältnis D2/D1 ankommt, und dass die Düse 3 vor allem in dem Bereich des Verhältnisses D2/D1 von 0,75 bis 0,83 vorzugsweise im Verhältnis kleiner als 0,8 dauerhaft richtig funktioniert.
Die erfindungsgemäße Düse 3 für reinen Sauerstoff gemäß den genannten Verhältnisses D2/D1 funktioniert bei Verwendung von Pressluft und Dampf od.dgl. nicht, da dann die entstehende Flamme aufgrund der zu großen Austrittsgeschwindigkeit abreisen würde.
Der Abstand zwischen dem Innendurchmesser D1 , D1' der Kappe 18 des Gehäuses 11 und dem Außendurchmesser D2, D2' des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators ist bei den Brennerdüsen 2, 3 gemäß den Fig. 3 und 4 gleich.
Fig. 5 zeigt den Bereich der ringförmigen Öffnung 17 für den reinen Sauerstoff in einem vergrößertem Maßstab. Die Weite der Austrittsöffnung 17 für den Sauerstoff entspricht dem Abstand zwischen der unteren Außenkante (20) des Tellers (19) des Hartmann'schen Generators und der oberen Innenkante (21 ) der Kappe (18) des Gehäuses (1 1 ). Die zwischen der Außenkante (20) und der Innenkante (21 ) gedachte Mantelfläche beträgt bei einer Höhe h von 4 mm ca. 315 mm2. Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die zwischen der unteren Außenkante des Tellers des Hartmann'schen Generators und der oberen Innenkante der Kappe des Gehäuses gebildete Mantelfläche kleiner als 415 mm2, vorzugsweise kleiner als 350 mm2, insbesondere kleiner als 315 mm2, ist. Auch bei diesen Ausführungsformen bietet sich ein besonders vorteilhaftes Strömungsbild des Sauerstoffes. Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt zusammengefasst werden:
Eine Brennerdüse 3 weist einen ersten Kanal 14 für brennbares Fluid, eine Austrittsöffnung 14' für das brennbare Fluid, einen zweiten Kanal 15 für ein Zerstäubermedium und eine Austrittsöffnung 17 für das Zerstäubermedium, in deren Bereich ein Hartmann'-scher Generator angeordnet ist, auf. Als Zerstäubermedium wird reiner Sauerstoff verwendet. Der Außendurchmesser D2 des Tellers 19 des Hartmann'schen Generators ist so bemessen, dass die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffs aus der Düse 3 so groß ist, dass die maximale Einsatztemperatur des Werkstoffs der Düse und/oder des Hartmann'schen Generators im Bereich des Gehäuses 11 der Düse 3 nicht überschritten wird. Es tritt der Effekt auf, dass die Vermischung und Verbrennung von Sauerstoff und brennbarem Fluid mit einem derartigen Abstand zur Brennerdüse 3 stattfindet, dass die Brennerdüse 3 durch die hohe Flammentemperatur keinen Schaden erleidet.

Claims

Patentansprüche:
Brennerdüse mit einem ersten Kanal (14) für brennbares Fluid, mit einer Austrittsöffnung (14') für das brennbare Fluid, mit einem zweiten Kanal (15) für ein Zerstäubermedium und mit einer Austrittsöffnung (17) für das Zerstäubermedium, in deren Bereich ein Hartmann'-scher Generator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Zerstäubermedium reiner Sauerstoff verwendet wird und dass der Außendurchmesser (D2) des Tellers (19) des Hartmann'schen Generators so bemessen ist, dass die Austrittsgeschwindigkeit des reinen Sauerstoffs aus der Düse (3) so groß ist, dass die maximale Einsatztemperatur des Werkstoffs der Düse und/oder des Hartmann'schen Generators im Bereich des Gehäuses (11 ) der Düse (3) nicht überschritten wird.
Brennerdüse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus Außendurchmesser (D2) des Tellers (19) des Hartmann'schen Generators und Innendurchmesser (91 ) der Kappe (18) des Gehäuses (11 ) der Düse (3) kleiner als 0,83, vorzugsweise kleiner als 0,8 ist.
Brennerdüse nach Anspruch s, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus Außendurchmesser (D2) des Tellers (19) des Hartmann'schen Generators und Innendurchmesser (91 ) der Kappe (18) des Gehäuses (1 1 ) der Düse (3) zwischen 0,75 und 0,80 liegt.
Brennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Einsatztemperatur des Werkstoffs der Düse und/oder des Hartmann'schen Generators an der vorderen Stirnseite (12) des Gehäuses (11 ) der Düse (3) nicht überschritten wird.
Brennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außen-durchmesser (D2) des Tellers (19) des Hartmann'schen Generators für reinen Sauerstoff in Bezug auf den Außendurchmesser (D21) eines Tellers (19) des Hartmann'schen Generators für Pressluft, Dampf, und dergleichen, derart verkleinert ist, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Zerstäubermediums aus der Düse (3) erhöht wird.
6. Brennerdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Austrittsgeschwindigkeit des Zerstäubermediums aus der Düse (3) im Wesentlichen verdoppelt. Brennvorrichtung mit einer Lanze (1 ) und einer Brennerdüse (3), dadurch gekennzeichnet, dass an der Lanze (1 ) eine Brennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 angeordnet ist.
Brennvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lanze (1 ) eine O-Ringdichtung (O) angeordnet ist, die gegenüber der Außenatmosphäre abdichtet.
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