DE2149859A1 - Brennstoffduese - Google Patents

Description

DIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHER DIPL. ING. PETER E. MEISSNER MÖNCHEN

DIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING BERLIN

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den

HERBERTSTRASSE 22

Mjr/Hk Bk - 24701

American Air Filter Company Inc., 215 Central Avenue, Louisville, Kentucky 20 401 / USA

"Brennstoffdüse"

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffdüse.

In den letzten Jahren erfolgten umfangreiche Versuche mit Düsen und Brennereinheiten, die für eine Anzahl von Brennstoffen verwendet werden können.

Insbesondere wurden umfangreiche Versuche bei der Gestaltung von Düsen für Heizöl vorgenommen. Die meisten der früheren Brennstoffdüsenanordnungen sind in Hinblick auf eine einwandfreie Funktion bei speziellen Brennstoffen und speziellen Temperaturen gestaltet worden.

Da aber die Heizöle geringe Flüchtigkeit aufweisen und vorwiegend eine Mischung aus Komponenten mit unterschiedlichen Brenneigenschaften darstellen, arbeiten die bekannten Düsenanordnungen in einem weiten Bereich von Brennstoffen nicht zufriedenstellend.

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Ein bekannter ölbrenner für Heizöl weist eine ölbrennereinheit auf, bei der es notwendig ist, daß die Verbrennungsprodukte zurückgeführt werden, um die Wärme zum Verdampfen des Brennstoffes zu erzeugen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Brennstoffdüse für Heizölbrenner zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Düse so auszubilden, daß sowohl hochflüchtige wie auch niedrigflüchtige Brennstoffe wirksam verbrannt werden können, ohne daß w eine Zurückführung der Verbrennungsprodukte erforderlich ist«

Gelöst werden diese Aufgaben erfindungsgemäß dadurch, daß die Brennstoffdüse einen ersten Teil, einen zweiten Teil und einen dritten Teil aufweist, wobei der zweite Teil axial ausgerichtet und im Abstand von dem ersten Teil, und der dritte Teil axial ausgerichtet und im Abstand von dem zweiten Teil angeordnet ist, daß eine erste Leitung für ein erstes Medium durch den ersten Teil geführt ist, wobei das erste Medium durch den ersten Teil und dann radial nach außen strömt, daß eine zweite Leitung für ein zweites Medium durch den ersten und den zweiten Teil geführt ist, wobei das zweite Medium durch den zweiten . Teil und dann radial nach außen strömt, und daß der zweite und der dritte Teil derart geformt sind, daß das erste Medium in Strömungsrichtung der. Kontur, dieser Ausbildung folgt, sich mit dem zweiten Medium mischt und weiter entlang der Kontun strömt«,

Erfindungsgemäss wird so eine Brennstoffdüse geschaffen, die sich für hoch- und niedrigflüchtige Brennstoffe eignet. Durch die erfindungsgemässe Brennstoffdüse wird der Brennstoff und die Luft so zerstäubt, daß sie mit erheblich besserem Wirkungsgrad verbrannt werden können·

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden· Dabei zeigt:

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Fig» 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Brennerdüse,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, Figo 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Brennerdüse gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Brennerdüse anderer Ausführung.

Die Brennerdüse gemäß den Figuren 1-4 weist ein Gehäuse 9 auf, das einen ersten Teil der Düse bildet. Ein aufwärts gewölbter Teil 13 bildet einen zweiten Teil der Düse und der dritte Teil der Düse wird durch einen abwärts gewölbten Teil 16 gebildet.

Das Gehäuse 9 weist eine zentrale Öffnung 11 (Fig. 3) zur Aufnahme einer Luft -Auslaß - Leitung 8 auf.

Der aufwärts gewölbte Teil 13 ist mit einer zentralen öffnung 10 (Fig. 2 und 3) zur Aufnahme einer Brennstoff-Auslaß-Leitung 7 versehen. Die zentrale Öffnung 10 in dem Teil 13 ist axial ausgerichtet zu der Öffnung 11 des Gehäuses 9 angeordnet und im Durchmesser etwas kleiner als diese, um die Brennstoffleitung 7, die ebenfalls durch den Teil 9 verläuft, im Abstand von der Luft-Leitung 8 aufzunehmen.

In der Figur 1 ist ein ringförmiger Spalt 22 zu erkennen, der durch den Abstand zwischen dem Profilbauch 24 des Gehäuses 9 und dem Profilrücken 25 des gewölbten Teiles 13 gebildet wird«,

Der gewölbte Teil 13 weist ferner eine Nase 23 und eine äußere Oberfläche 18 auf. Die Nase 23 ist so ausgebildet, daß sie eine Stufe zwischen dem gewölbten Teil 13 und dem Spalt 22 bildet. Die Gestaltung der Nase 23 und der äußeren Oberfläche 18 ist so,

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daß aus dem Spalt 22 austretende Luft an der Nase und der äußeren Oberfläche dicht entlang strömt, anstatt in radialer Richtung aus dem Spalt 22 zu strömen,, In der beschriebenen vorzugsweisen Ausführungsform verläuft die äußere Oberfläche der Nase 23 im wesentlichen parallel zu der Längsachse der Düse. Die äußere Oberfläche 18 steht in Verbindung mit dem in Strömungsrichtung verlaufenden Teil der äußeren Oberfläche der Nase 23 und erstreckt sich in Strömungsrichtung nach außen.

Der abwärts gewölbte Teil weist einen Raum 14 auf, der zentral im Teil 16 angeordnet und zur Öffnung 10 axial ausgerichtet ist.

Der Durchmesser des Raumes 14 ist größer als der Durchmesser der öffnung 10. Ferner weist der gewölbte Teil 16 einen Profilrücken 27, eine äußere Oberfläche 19 und eine Begrenzungskante 17 auf. Die äußere Oberfläche 19 fluchtet mit der äußeren Oberfläche 18, wobei sich die Oberfläche 19 erst nach außen, dann nach innen erstreckt, so daß die Flüssigkeit, die an der äußeren Oberfläche 18 entlang fließt in Strömungsrichtung weiter entlang der Oberfläche'19 strömt. Ein ringförmiger Spalt 15, der durch den Abstand zwischen dem Profilbauch 26 des Teiles und dem Profilrücken 27 des Teiles 16 gebildet wird, ermöglicht einen Brennstoffluß von der Öffnung 10 radial nach außen.

In den Figuren 1 und 4 ist eine Brennstoff-Einlaß-Leitung 2 dargestellt, die eine Öffnung 2 aufweist und die Luft-Einlaß-Leitung 4 ist mit einer Öffnung 5 versehen,, Die Leitung 2 .steht mit der Leitung 7 und einem Brennstoffvorrat (nicht dargestellt) in Verbindung. Die Leitung 4 ist einerseits mit einem nicht dargestellten Luftvorrat und andererseits mit der Leitung 8 verbunden.

Abschlußwände 20, 21 verschließen die Leitungen 7 bzw. 8. Zentrisch in dem Gehäuse, dem Teil 13 und dem Teil 16 ist ein

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Bolzen 12 mit dem Bolzenkopf 6 und zwar mit Abstand innerhalb der Brennstoff-Auslaß-Leitung 7 angeordnet» Das Gewindeende des Bolzens 12 ist in dem abwärts gewölbten Teil 16 befestigt.

In der Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei die Brennstoff-Auslaß-Leitung 7 von dem abwärts gewölbten Teil 16 aufgenommen wird. Die Leitung 7 weist ferner Öffnungen 28 in der Wand auf und zwar axial ausgerichtet zu dem ringförmigen Schlitz 15<> Weiterhin ist in der Figur 5 ein Heizelement 30 in einer Öffnung 29 in dem Teil 16 dargestellt. Das Heizelement 30 ist in der Längsachse der Düse angeordnet, so daß eine gleichmäßige Wärme entlang der Oberfläche 19 und der Begrenzungskante 17, also über die Oberflächen, die mit dem Luft-Brennstoff-Gemisch in Berührung kommen, verteilt wird.

Nach Maßgabe der Erfindung wird Luft mit hoher Geschwindigkeit, im allgemeinen mit mehr als Schallgeschwindigkeit, durch die Einlaß-Leitung 4 in die Büse eingeführt. Die Luft strömt durch die Öffnung 11 und wird durch das Auftreffen auf den ProfilrUcken 25 radial nach außen verteilt. Der ringförmige Spalt 22 sorgt dabei dafür, daß die Luft in dieser Richtung strömt. Die Öffnung des ringförmigen Spaltes ist eng, so daß die hindurchtretende Luft die hohe Geschwindigkeit beibehält. Nach dem Austritt aus dem Spalt 22 folgt die Luft der Kontur der Nase 23, anstatt in radialer Richtung weiter zu strömen.

Der Grund dieser Richtungsänderung ist unbekannt, aber man kann annehmen, daß es sich hierbei um ein physikalisches Phänomen handelt, das als "Coanda - Effekt" bekannt ist. Diese Theorie ist in zahlreichen US-Patenten beschrieben, beispielsweise auch in der US-PS 2 052 869. In jedem Fall folgt also die Luft der Kontur der Nase 23 und dann den Oberflächen 18, um die äußere Peripherie der gewölbten Teile 13 und 16 herum und trifft an der Begrenzungskante 17 zusammen.

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- O —

Brennstoff, einschließlich gasförmiger oder flüssiger Art, wird mit niedriger Geschwindigkeit durch die Brennstoff-Einlaß-Leitung 2 in die Düse eingeführt. Der Brennstoff strömt durch die Öffnung 10 in den Raum 14. Wenn sich der Raum 14 füllt, strömt der Brennstoff von dem Raum 14 radial nach außen durch den Spalt 15 ο Beim Austritt aus dem Spalt wird der langsam strömende Brennstoff von der mit hoher Geschwindigkeit an dem Spalt 15 vorbeiströmenden Luft mitgerissen. Der Brennstoff wird anschließend mit der Luft vermischt und strömt dann als Gemisch um die äußere Peripherie des abwärts gewölbten Teiles 16 entlang der Oberfläche 19.

Das Heizelement 30 ist vorgesehen, weil es bei der Verwendung von flüssigen Brennstoffen manchmal nötig ist, die Flüssigkeit zu verdampfen,wenn sie mit der Luft vermischt wird. Geschieht dies nicht, dann können Brennstofftropfen in dem Brennstoff-Luft-Gemisch mitgerissen werden, wodurch infolge des heterogenen Gemisches eine unvollständige Verbrennung erfolgt.

Obwohl die erfindungsgemäße Düse als Brennstoffdüse erläutert worden ist, kann sie beispielsweise auch zur Zerstäubung von Wasser-Luft-Gemischen, Dampf-Luft-Gemischen und dgl. dienen.

- Patentansprüche - 7 -

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Claims (1)

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   — V _

   Patentansprüche :

   (1.^Brennstoffdüse, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten Teil (9)» einen zweiten Teil (13) und einen dritten Teil (16), die axial zueinander und im Abstand voneinander angeordnet sind aufweist, daß eine erste Leitung (8) für ein erstes Medium von dem ersten Teil (9) zu einem Auslaß (22) zwischen dem ersten und zweiten Teil (9, 13) vorgesehen ist, daß eine zweite Leitung (7) für ein zweites Medium mit einem Auslaß (15) zwischen dem zweiten und dritten Teil (13, 16) vorgesehen ist und daß an dem Auslaß zwischen dem ersten und zweiten Teil (9» 13) Mittel derart vorgesehen sind, daß das erste Medium der Kontur der äußeren Oberfläche der Düse folgt und sich mit dem zwischen dem zweiten und dritten Teil (13» 16) austretendem zweiten Medium mischend, der äußeren Kontur des dritten Teiles (16) folgt.

   2. Brennstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (8) eine Luftleitung und die zweite Leitung (7) eine Brennstoffleitung ist.

   3. Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zweiten Leitung (7) geringer ist als der Durchmesser der ersten Leitung (8).

   4. Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (7) konzentrisch und mit Abstand derart in der ersten Leitung (8) aigeordnet ist, daß ein ringförmiger Durchlaß gebildet wird.

   5ο Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel an dem Auslaß zwischen dem

   209852/0524 "⁸"

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   ersten und dem zweiten Teil (9, 13) eine Nase (23) ist, die an dem zweiten Teil (13) sich im wesentlichen generell zur Düsenlängsachse erstreckend angeordnet ist,

   6. Brennstoffdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (23) sich in Strömungsrichtung erstreckt und mit der äußeren Oberfläche der Düse, die sich nach außen in Strömungsrichtung erstreckt, verbunden ist, daß der dritte Teil (16) eine äußere Oberfläche (19) aufweist, die mit der äußeren Oberfläche (18) des zweiten Teiles (13) fluchtet und daß sich die äußere Oberfläche (19) des dritten Teiles in Strömungsrichtung nach außen und dann nach innen erstreckt,,

   7« Brennstoffdüse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dritten Teil (16) Heizmittel (30) vorgesehen sind.

   8„ Brennstoffdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (30) symmetrisch zur Düsenlängsachse angeordnet sind. ·

   Patentanwalt

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