EP3168533A1 - Zerstäubungsdüse - Google Patents

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EP3168533A1
EP3168533A1 EP16450030.8A EP16450030A EP3168533A1 EP 3168533 A1 EP3168533 A1 EP 3168533A1 EP 16450030 A EP16450030 A EP 16450030A EP 3168533 A1 EP3168533 A1 EP 3168533A1
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EP
European Patent Office
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outlet opening
fuel
resonance chamber
sputtering
nozzle according
Prior art date
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EP16450030.8A
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Andreas Kraxner
Thomas Bartonek
Laszlo Klena
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Cs Combustion Solutions GmbH
Original Assignee
Cs Combustion Solutions GmbH
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Publication date
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    • 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 or other kinds of vibrations
    • 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
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/008—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for liquid waste

Definitions

  • the invention relates to an atomizing nozzle for atomizing liquids, in particular fuel, comprising a central fuel channel having a central outlet opening and a channel for atomizing medium surrounding the fuel channel, which has a Hartmanngenerator and an annular outlet opening surrounding the central outlet opening, wherein the Hartmanngenerator comprises an annular resonance chamber , which is open towards the nozzle axis.
  • the invention further relates to a burner with such a Zerstäubungsdüse.
  • Atomizing nozzles of this type in which the annular resonance chamber of the Hartmann generator is open in the direction of the nozzle axis, are, for example, from US 3,908,904 and the AT 285791 B known.
  • atomizing nozzles with Hartmann generator in which the annular resonance chamber is open to the outside, wherein on the WO 2011/050377 A1 and the AT 339456 B is referenced.
  • the emerging from the fuel channel fuel is divided by the ultrasonic vibrations generated in the Hartmann generator into fine droplets, whereby the spray pattern of the fuel and the flame shape can be influenced.
  • the atomization is particularly necessary to increase the surface of the fuel and thus ensure a fast and complete combustion possible.
  • a Hartmann generator is a sonic or ultrasonic vibrator and includes an annular nozzle via which the pressurized sputtering medium is introduced into a resonance chamber opposite the nozzle in which the sputtering medium is excited to vibrate and a vibrating field is generated in the region of the fuel channel leaking fuel acts to atomize the fuel.
  • the advantage of such a vibrator is that with a relatively small amount of sputtering medium efficient atomization of the fuel succeeds.
  • the achievable with the vibrator atomization of the fuel makes it possible to burn fuels that consist only partially of combustible components. In particular, fuels with a high water content can thus be supplied to combustion.
  • reflector surfaces are provided in such atomization nozzles, which deflect or direct the excited to vibrate sputtering medium in the desired direction.
  • Such reflector surfaces are usually conical and widen in the axial direction.
  • Atomizing nozzles of the type mentioned above operate with a pressurized gas, e.g. Compressed air or steam, as a sputtering medium, which is a high cost factor in the operation of a Zerstäubungsdüse. Both the amount of sputtering medium and the apparatus and energy costs for providing the required pressure of the sputtering medium represent cost factors.
  • a pressurized gas e.g. Compressed air or steam
  • the invention provides for a spray nozzle of the type mentioned above, that the annular outlet opening is bounded on the inside by a conical guide surface, which converges forward toward the central outlet opening and dips their imaginary extension extending into the rear of the resonance chamber.
  • the guide surface defining the inside of the vibration chamber exiting the resonance chamber is thus arranged so that the sputtered to the vibration sputtering medium from the outlet from the open side of the resonance chamber in the direction of the central outlet opening of the fuel can propagate inward.
  • the described design preferably leads to the jet of fuel emerging from the central outlet opening being constricted shortly after it leaves the outlet.
  • the feature of the inwardly open resonance chamber in this case means that in the cross section of the annular resonance chamber perpendicular to the bottom of the resonance chamber extending line, in particular line of symmetry, extends obliquely inward forward to the nozzle axis.
  • the term front here refers to the side of the outlet opening of the nozzle or the flow direction of the fuel in the central fuel channel in the direction of the central outlet opening.
  • the construction according to the invention makes it possible for the atomizing medium to pass directly from the resonance chamber to the central outlet opening, where it can interact with the fuel.
  • a reflector surface for deflecting the atomizing medium inwards to the fuel is therefore not necessary.
  • this embodiment means that the speed of the atomizing medium can be selected to be lower, because the atomizing medium is used in a more targeted manner.
  • the inventive design causes the spray angle of the fuel is greater. As a result, the flame is shorter during operation, whereby the use in small combustion chambers is possible.
  • the outer edge of the annular outlet opening and the central outlet opening lie substantially in the same plane.
  • the effect according to the invention can be further enhanced.
  • the central outlet opening is set back relative to the outer edge of the annular outlet opening. This version is particularly suitable for nozzles that have a short Flame should have. Both embodiments make it possible for the oscillation field emerging from the resonance chamber to impinge on the centrally emerging fuel directly and without obstacles or deflections.
  • the outer edge of the annular outlet opening is formed by the edge of the resonance chamber.
  • the resonance chamber is arranged particularly close to the combustion region, whereby a more efficient combustion can be achieved.
  • the resonance chamber is formed substantially rectangular in longitudinal section. Such a resonance chamber is advantageous for the generation of ultrasonic vibrations and thus for the atomization effect.
  • the resonance chamber is designed as a circumferential groove.
  • the further side wall of the resonance chamber encloses an acute angle, preferably an angle of> 45 °, in particular an angle of 60-75 °, with the nozzle axis. This ensures that the sputtering medium is guided obliquely in the direction of the nozzle axis at the exit from the resonance chamber.
  • the shape of the resulting flame can be influenced by this angle.
  • a widening, in particular conical, surface is subsequently arranged axially on the outer edge of the annular outlet opening. Perhaps Droplets that have escaped from the flame area bounce off this surface and are returned to the flame. This achieves more efficient combustion.
  • the fuel channel is bounded on the outside by a guide body and the Zerstäubüngskanal is bounded inside by the guide body.
  • the guide body is thus arranged between the fuel channel and the Zerstäubungskanal and separates these two channels.
  • the guide body is preferably formed in one piece, but may alternatively consist of several parts.
  • the sputtering channel has a deflection which is designed to lead the sputtering medium inclined by 60 ° -100 °, preferably 70 ° -85 ° to the axis via a transmission in the resonance chamber.
  • the flow of the sputtering medium is not affected too much due to the comparatively small angle of the deflection.
  • the flow behavior of the atomizing medium is improved and, in particular, a homogeneous discharge from the outlet opening is provided.
  • the deflection is formed by the guide body and partially protrudes into the resonance chamber.
  • the deflection is preferably formed integrally with the guide body.
  • the deflection is formed on a mushroom-shaped extension and the conical guide surface is arranged on the opposite side of the deflection of the mushroom-shaped extension.
  • the deflection is preferably rounded in order to improve the flow behavior.
  • the fuel channel to the central outlet opening in particular conically widened.
  • the flow velocity of the fuel in the flame region can be reduced.
  • FIG. 1 a longitudinal section of a spray nozzle according to the invention.
  • Fig. 1 1 is a fuel channel and 2 is a sputtering medium channel.
  • the fuel channel 1 is completely surrounded by the channel for atomizing medium 2.
  • a guide element 3 is arranged, which limits the fuel channel 1 on the outside and the channel for atomizing medium 2 inside.
  • the fuel channel 1 ends in a circular-shaped outlet opening 4, which is arranged within the annular outlet opening 5 of the channel for atomizing medium 2.
  • the channel for atomizing medium 2 has a resonance chamber 6, which is formed as a groove and rectangular in the longitudinal section shown. 7, the nozzle axis is designated and the arrow 8 indicates the flow direction.
  • the annular outlet opening 5 is bounded on the inside by a conical guide surface 9, which converges towards the front in the direction of the central outlet opening and whose rearward imaginary extension is inserted into the resonance chamber 6.
  • the conical guide surface 9 is arranged on a mushroom-shaped extension 10.
  • a rounded deflection 11 is arranged, which redirects the sputtering medium in the channel 2 at an angle of approximately 90 ° to the nozzle axis 7 and leads via a nozzle in the resonance chamber 6.
  • the outer edge of the annular outlet opening 5 and the central outlet opening 4 are located substantially in the same plane.
  • the outer edge of the annular outlet opening 5 is in this case formed by the front edge of the resonance chamber 6.
  • the fuel channel 1 also has a conical enlargement 13 towards the central outlet opening 4.
  • fuel or sputtering medium is directed to the exit ports 4 and 5 through the fuel channel 1 and through the sputtering medium channel 2.
  • the atomizing medium is oscillated in oscillation in the resonance chamber 6 and impinges in the region adjoining the outlet openings 4 and 5 on the fuel, which is thereby atomized.
  • the atomizing medium is conducted directly to the fuel and not via a reflector surface.
  • the spray angle of the fuel is larger and the flame therefore shorter. In addition, this reduces the atomization medium consumption.

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Abstract

Bei einer Zerstäubungsdüse zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, insbesondere Brennsoff, umfassend einen zentralen Brennstoffkanal mit einer zentralen Austrittsöffnung und einen den Brennstoffkanal umgebenden Kanal für Zerstäubungsmedium, der einen Hartmanngenerator und eine die zentrale Austrittsöffnung umgebende ringförmige Austrittsöffnung aufweist, wobei der Hartmanngenerator eine ringförmige Resonanzkammer umfasst, die in Richtung zur Düsenachse hin offen ist, ist vorgesehen, dass die ringförmige Austrittsöffnung innen von einer kegeligen Leitfläche begrenzt ist, die nach vorne in Richtung zur zentralen Austrittsöffnung konvergiert und deren nach hinten verlaufende gedachte Verlängerung in die Resonanzkammer eintaucht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungsdüse zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, insbesondere Brennstoff, umfassend einen zentralen Brennstoffkanal mit einer zentralen Austrittsöffnung und einen den Brennstoffkanal umgebenden Kanal für Zerstäubungsmedium, der einen Hartmanngenerator und eine die zentrale Austrittsöffnung umgebende ringförmige Austrittsöffnung aufweist, wobei der Hartmanngenerator eine ringförmige Resonanzkammer umfasst, die in Richtung zur Düsenachse hin offen ist.
  • Die Erfindung betrifft weiters einen Brenner mit einer solchen Zerstäubungsdüse.
  • Zerstäubungsdüsen dieser Art, bei denen die ringförmige Resonanzkammer des Hartmanngenerators in Richtung zur Düsenachse hin offen ist, sind bspw. aus der US 3,908,904 und der AT 285791 B bekannt. Es sind auch Zerstäubungsdüsen mit Hartmanngenerator bekannt geworden, bei denen die ringförmige Resonanzkammer nach außen hin offen ist, wobei auf die WO 2011/050377 A1 und die AT 339456 B verwiesen wird. Hierbei wird der aus dem Brennstoffkanal austretende Brennstoff durch die im Hartmanngenerator erzeugten Ultraschallschwingungen in feine Tröpfchen zerteilt, wodurch das Sprühbild des Brennstoffes und die Flammenform beeinflusst werden können. Die Zerstäubung ist insbesondere notwendig, um die Oberfläche des Brennstoffes zu vergrößern und damit eine schnelle und möglichst vollständige Verbrennung sicherzustellen.
  • Ein Hartmanngenerator ist ein Schall- oder Ultraschallschwingungserzeuger und umfasst eine ringförmige Düse, über welche das unter Druck stehende Zerstäubungsmedium in eine der Düse gegenüberliegende Resonanzkammer eingebracht wird, in welcher das Zerstäubungsmedium zu Schwingungen angeregt und ein Schwingungsfeld erzeugt wird, das im Bereich des aus dem Brennstoffkanal austretenden Brennstoffs zur Wirkung gelangt, um den Brennstoff zu zerstäuben. Der Vorteil eines solchen Schwingungserzeugers besteht darin, dass mit einer relativ geringen Menge an Zerstäubungsmedium eine effiziente Zerstäubung des Brennstoffs gelingt. Die mit dem Schwingungserzeuger erzielbare Zerstäubung des Brennstoffs ermöglicht es, auch Brennstoffe, die nur zum Teil aus brennbaren Bestandteilen bestehen, zu verbrennen. Insbesondere können damit Brennstoffe mit einem hohen Wassergehalt einer Verbrennung zugeführt werden.
  • Um das Flammenbild des Brenners einzustellen, sind bei solchen Zerstäubungsdüsen Reflektorflächen vorgesehen, die das zu Schwingungen angeregte Zerstäubungsmedium in die gewünschte Richtung ablenken bzw. richten. Solche Reflektorflächen sind üblicherweise konisch ausgebildet und verbreitern sich in Axialrichtung.
  • Zerstäubungsdüsen der eingangs genannten Art arbeiten mit einem unter Druck zugeführten Gas, wie z.B. Pressluft oder Dampf, als Zerstäubungsmedium, welches einen hohen Kostenfaktor beim Betrieb einer Zerstäubungsdüse darstellt. Sowohl die Menge an Zerstäubungsmedium als auch der apparative und energetische Aufwand für die Bereitstellung des erforderlichen Drucks des Zerstäubungsmediums stellen hierbei Kostenfaktoren dar.
  • Weiters besteht bei eher kleinen Brennräumen oftmals das Problem, dass der Einsatz von herkömmlichen Zerstäubungsdüsen der eingangs genannten Art nicht möglich ist, weil die durch die Düse erzeugte Flamme zu lang ist.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Zerstäubungsdüse der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Bedarf an Zerstäubungsmedium während des Betriebes wesentlich verringert werden kann. Weiters ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Zerstäubungsdüse bereitzustellen, die im Betrieb eine relativ kurze Flamme ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Zerstäubungsdüse der eingangs genannten Art vor, dass die ringförmige Austrittsöffnung innen von einer kegeligen Leitfläche begrenzt ist, die nach vorne in Richtung zur zentralen Austrittsöffnung konvergiert und deren nach hinten verlaufende gedachte Verlängerung in die Resonanzkammer eintaucht. Die Leitfläche, welche das aus der Resonanzkammer austretende Schwingungsfeld innen begrenzt, ist somit so angeordnet, dass sich das zu Schwingung angeregte Zerstäubungsmedium vom Austritt aus der offenen Seite der Resonanzkammer in Richtung zur zentralen Austrittsöffnung des Brennstoffs nach innen ausbreiten kann. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass direkt am Austritt des Zerstäubungsmediums aus der Resonanzkammer an der Innenseite weder eine in Achsrichtung verlaufende Leitfläche noch eine nach außen konvergierende Leitfläche vorgesehen ist, sondern lediglich eine nach innen konvergierende Leitfläche, welche das Schwingungsfeld direkt in den Bereich des zentral austretenden Brennstoffs gelangen lässt. Es ist bevorzugt ein Freiraum vorgesehen, der sich unmittelbar vom Austritt der nach innen hin gerichteten Resonanzkammer schräg nach vorne und innen bis zur Düsenachse erstreckt und der die gewünschte Ausbreitung des Zerstäubungsmediums zum austretenden Brennstoff hin erlaubt.
  • Die beschriebene Ausbildung führt im Betrieb vorzugsweise dazu, dass der jetförmig aus der zentralen Austrittsöffnung austretende Brennstoffstrahl kurz nach dem Austritt eingeschnürt wird.
  • Das Merkmal der nach innen hin offenen Resonanzkammer bedeutet hierbei, dass die im Querschnitt der ringförmigen Resonanzkammer senkrecht zum Boden der Resonanzkammer verlaufende Linie, insbesondere Symmetrielinie, schräg nach innen vorne zur Düsenachse verläuft. Der Begriff vorne bezeichnet hierbei die Seite der Austrittsöffnung der Düse bzw. die Fließrichtung des Brennstoffs im zentralen Brennstoffkanal in Richtung zur zentralen Austrittsöffnung.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, dass das Zerstäubungsmedium direkt aus der Resonanzkammer zur zentralen Austrittsöffnung gelangen und dort mit dem Brennstoff zusammenwirken kann. Eine Reflektorfläche zum Umlenken des Zerstäubungsmediums nach innen zum Brennstoff ist also nicht nötig. Diese Ausgestaltung führt einerseits dazu, dass die Geschwindigkeit des Zerstäubungsmediums geringer gewählt werden kann, weil das Zerstäubungsmedium zielgerichteter eingesetzt wird. Dadurch besteht beim Erzielen der gleichen Brennstofftröpfchengröße wie beim Stand der Technik ein geringerer Bedarf an Zerstäubungsmedium, wodurch die Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Zerstäubungsdüsen erheblich reduziert werden können. Andererseits führt die erfindungsgemäße Ausbildung dazu, dass der Sprühwinkel des Brennstoffes größer wird. Dadurch wird die Flamme im Betrieb kürzer, wodurch auch der Einsatz in kleinen Brennräumen möglich ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung und die zentrale Austrittsöffnung im Wesentlichen in derselben Ebene liegen. Dadurch kann der erfindungsgemäße Effekt weiter verstärkt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die zentrale Austrittsöffnung relativ zum Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung zurückversetzt ist. Diese Ausführung eignet sich besonders für Düsen, die eine kurze Flamme aufweisen sollen. Beide Ausführungsformen ermöglichen es, dass das aus der Resonanzkammer austretende Schwingungsfeld auf direktem Weg und ohne Hindernisse oder Umlenkungen auf den zentral austretenden Brennstoff auftreffen kann.
  • Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass der Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung vom Rand der Resonanzkammer gebildet wird. Dadurch ist die Resonanzkammer besonders nahe am Brennbereich angeordnet, wodurch eine effizientere Verbrennung erzielt werden kann.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Resonanzkammer im Längsschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist. Eine solche Resonanzkammer ist für die Erzeugung von Ultraschallschwingungen und damit für den Zerstäubungseffekt vorteilhaft.
  • Um eine gleichmäßige Zerstäubung und eine einfach herzustellende Düse bereitzustellen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Resonanzkammer als umlaufende Nut ausgebildet ist.
  • Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass die weiter vorne liegende Seitenwand der Resonanzkammer einen spitzen Winkel, bevorzugt einen Winkel von >45°, insbesondere einen Winkel von 60-75°, mit der Düsenachse einschließt. Dadurch ist gewährleistet, dass das Zerstäubungsmedium beim Austritt aus der Resonanzkammer schräg in Richtung zur Düsenachse geführt wird. Die Gestalt der resultierenden Flamme kann durch diesen Winkel beeinflusst werden.
  • Um die Flamme der Düse zielgerichteter nach vorne führen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass an den Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung axial anschließend eine sich verbreiternde, insbesondere konische Fläche angeordnet ist. Eventuell aus dem Flammbereich ausgetretene Tröpfchen prallen an dieser Fläche ab und werden wieder in die Flamme zurückgeführt. Dadurch wird eine effizientere Verbrennung erzielt.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Brennstoffkanal außen durch einen Führungskörper begrenzt ist und der Zerstäubüngskanal innen durch den Führungskörper begrenzt ist. Der Führungskörper ist also zwischen dem Brennstoffkanal und dem Zerstäubungskanal angeordnet und trennt diese beiden Kanäle. Der Führungskörper ist bevorzugt einteilig ausgebildet, kann aber alternativ auch aus mehreren Teilen bestehen.
  • Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass der Zerstäubungskanal eine Ablenkung aufweist, die ausgebildet ist, um das Zerstäubungsmedium um 60°-100°, bevorzugt 70°-85° zur Achse geneigt über eine Verendung in die Resonanzkammer zu führen. Das Fluss des Zerstäubungsmediums wird aufgrund des vergleichsweise geringen Winkels der Ablenkung hierbei nicht zu sehr beeinträchtigt. Dadurch wird das Fließverhalten des Zerstäubungsmediums verbessert und insbesondere eine homogene Ausbringung aus der Austrittsöffnung bereitgestellt.
  • Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ablenkung durch den Führungskörper gebildet ist und teilweise in die Resonanzkammer ragt. Die Ablenkung ist bevorzugt einteilig mit dem Führungskörper ausgebildet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ablenkung an einem pilzförmigen Fortsatz ausgebildet ist und die kegelige Leitfläche auf der der Ablenkung gegenüberliegenden Seite des pilzförmigen Fortsatzes angeordnet ist. Die Ablenkung ist bevorzugt abgerundet ausgebildet, um das Strömungsverhalten zu verbessern. Durch das zumindest teilweise Hineinragen in die Resonanzkammer wird wirkungsvoll verhindert, dass Teile des Zerstäubungsmediums an der Resonanzkammer vorbei direkt zur Austrittsöffnung strömen.
  • Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der Brennstoffkanal zur zentralen Austrittsöffnung hin, insbesondere konisch, erweitert. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes im Flammbereich reduziert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Zerstäubungsdüse.
  • In Fig. 1 ist mit 1 ein Brennstoffkanal und mit 2 ein Kanal für Zerstäubungsmedium bezeichnet. Der Brennstoffkanal 1 ist vollständig vom Kanal für Zerstäubungsmedium 2 umgeben. Zwischen dem Brennstoffkanal 1 und dem Kanal für Zerstäubungsmedium 2 ist ein Führungselement 3 angeordnet, welches den Brennstoffkanal 1 außen und den Kanal für Zerstäubungsmedium 2 innen begrenzt. Der Brennstoffkanal 1 endet in einer kreisflächenförmigen Austrittsöffnung 4, die innerhalb der ringförmigen Austrittsöffnung 5 des Kanals für Zerstäubungsmedium 2 angeordnet ist. Der Kanal für Zerstäubungsmedium 2 weist eine Resonanzkammer 6 auf, die als Nut und im dargestellten Längsschnitt rechteckig ausgebildet ist. Mit 7 ist die Düsenachse bezeichnet und der Pfeil 8 kennzeichnet die Strömungsrichtung.
  • Die ringförmige Austrittsöffnung 5 ist innen von einer kegeligen Leitfläche 9 begrenzt, die nach vorne in Richtung zur zentralen Austrittsöffnung konvergiert und deren nach hinten verlaufende gedachte Verlängerung in die Resonanzkammer 6 eintaucht. In dieser Ausführungsform ist die kegelige Leitfläche 9 auf einem pilzförmigen Fortsatz 10 angeordnet. Auf der der kegeligen Leitfläche 9 gegenüberliegenden Seite des pilzförmigen Fortsatzes 10 ist eine abgerundete Ablenkung 11 angeordnet, die das Zerstäubungsmedium im Kanal 2 in einem Winkel von ca. 90° zur Düsenachse 7 umleitet und über eine Düsen in die Resonanzkammer 6 führt.
  • Weiters liegen der Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung 5 und die zentrale Austrittsöffnung 4 im Wesentlichen in derselben Ebene. Der Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung 5 wird hierbei durch den vorderen Rand der Resonanzkammer 6 gebildet.
  • An den Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung 5 ist axial anschließend eine sich verbreiternde, insbesondere konische Fläche 12 angeordnet. Auch der Brennstoffkanal 1 weist zur zentralen Austrittsöffnung 4 hin eine konische Erweiterung 13 auf.
  • Im Betrieb werden durch den Brennstoffkanal 1 und durch den Kanal für Zerstäubungsmedium 2 Brennstoff bzw. Zerstäubungsmedium zu den Austrittsöffnungen 4 und 5 geleitet. Das Zerstäubungsmedium wird in der Resonanzkammer 6 oszillierend in Schwingung versetzt und trifft im an die Austrittsöffnungen 4 und 5 anschließenden Bereich auf den Brennstoff, der dadurch zerstäubt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird das Zerstäubungsmedium direkt zum Brennstoff geführt und nicht über eine Reflektorfläche. Dadurch wird der Sprühwinkel des Brennstoffes größer und die Flamme daher kürzer. Zusätzlich wird dadurch der Zerstäubungsmediumverbrauch geringer.

Claims (19)

  1. Zerstäubungsdüse zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, insbesondere Brennstoff, umfassend einen zentralen Brennstoffkanal mit einer zentralen Austrittsöffnung und einen den Brennstoffkanal umgebenden Kanal für Zerstäubungsmedium, der einen Hartmanngenerator und eine die zentrale Austrittsöffnung umgebende ringförmige Austrittsöffnung aufweist, wobei der Hartmanngenerator eine ringförmige Resonanzkammer umfasst, die in Richtung zur Düsenachse hin offen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Austrittsöffnung (5) innen von einer kegeligen Leitfläche (9) begrenzt ist, die nach vorne in Richtung zur zentralen Austrittsöffnung (4) konvergiert und deren nach hinten verlaufende gedachte Verlängerung in die Resonanzkammer (6) eintaucht.
  2. Zerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung (5) und die zentrale Austrittsöffnung (4) im Wesentlichen in derselben Ebene liegen.
  3. Zerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Austrittsöffnung (4) relativ zum Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung (5) zurückversetzt ist.
  4. Zerstäubungsdüse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung (5) vom Rand der Resonanzkammer (6) gebildet wird.
  5. Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzkammer (6) im Längsschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist.
  6. Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzkammer (6) als umlaufende Nut ausgebildet ist.
  7. Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weiter vorne liegende Seitenwand der Resonanzkammer (6) einen spitzen Winkel, bevorzugt einen Winkel von >45°, insbesondere einen Winkel von 60-75°, mit der Düsenachse (7) einschließt.
  8. Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Außenrand der ringförmigen Austrittsöffnung (5) axial anschließend eine sich verbreiternde, insbesondere konische Fläche (12) angeordnet ist.
  9. Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffkanal (1) außen durch einen Führungskörper (3) begrenzt ist und der Zerstäubungskanal (2) innen durch den Führungskörper (3) begrenzt ist.
  10. Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäubungskanal (2) eine Ablenkung aufweist, die ausgebildet ist, um das Zerstäubungsmedium um 60°-100°, bevorzugt 70°-85° zur Achse (7) geneigt über eine Verendung in die Resonanzkammer (6) zu führen.
  11. Zerstäubungsdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkung durch den Führungskörper (3) gebildet ist und teilweise in die Resonanzkammer (6) ragt.
  12. Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Brennstoffkanal (1) zur zentralen Austrittsöffnung (4) hin, insbesondere konisch, erweitert.
  13. Brenner mit einer Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verwendung einer Zerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Zerstäuben einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Brennstoffs, mit Hilfe eines Zerstäubungsmediums, wobei der zerstäubte Brennstoff in den Brennraum einer Brennkammer ausgestoßen wird.
  15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartmanngenerator an der ringförmigen Austrittsöffnung (5) ein Schwingungsfeld erzeugt.
  16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsfeld ein Schallschwingungsfeld mit einer Frequenz von 10.000 Hz bis 20.000 Hz ist.
  17. Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsfeld eine Einschnürung des aus der zentralen Austrittsöffnung (4) austretenden Brennstoffstrahls hervorruft.
  18. Verwendung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiger Brennstoff Heizöl leicht, Heizöl schwer, Lösemittel, Teer, Steinkohleteerpech, chemische hochkalorische Rückstandsflüssigkeiten, chemische niedrigkalorische Rückstandsflüssigkeiten, flüssiger Schwefel, Abfallschwefelsäure in verschiedenen Konzentrationen und/oder Suspensionen eingesetzt wird.
  19. Verwendung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Zerstäubungsmedium Dampf, Pressluft, Brenngase, Stickstoff und/oder Sauerstoff eingesetzt wird.
EP16450030.8A 2015-11-12 2016-11-10 Zerstäubungsdüse Active EP3168533B1 (de)

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CN110102243A (zh) * 2019-03-28 2019-08-09 万荣金坦能源科技有限公司 一种液态燃料膨化裂变气液转换系统及其裂变方法

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