DE69300742T2 - Vorrichtung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Brennstoffes in einem Brenner. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Brennstoffs in einem Brenner, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:
• - einen Träger, der eine Längsachse aufweist,
• - einen Kopf zur Zentrifugierung der Flüssigkeit, der eine Achse, die ungefähr mit der Achse des Trägers zusammenfällt, und einen radial äußeren Umfang zum zentrifugalen Austritt der Flüssigkeit aufweist,
• - Mittel zur Befestigung des Zentrifugierungskopfs, so daß er sich gegenüber dem Träger um dessen Achse drehen kann,
• - Mittel zur Zuführung der Flüssigkeit zum Zentrifugierungskopf, die gegenüber dessen radial äußerem Umfang radial zurückgesetzt sind,
• - Mittel zum Blasen eines Gases, insbesondere von Verbrennungsluft, entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Bahn mit festgelegter Richtung,
• - mit dem Zentrifugierungskopffest verbundene Flügel, die einen radial äußeren Umfang und eine Bahn einer mit dem Zentrifugierungskopf gemeinsamen Drehung aufweisen, die die Bahn des geblasenen Gases derart kreuzt, daß dieses durch Einwirkung auf die Flügel die Drehung des Zentrifugierungskopfs gegenüber dem Träger bewirkt,
• - Mittel zum Drosseln des um die Flügel geblasenen Gases, die im geblasenen Gas einen Hochdruckbereich und einen Niederdruckbereich bilden, wobei sich diese Bereiche bezüglich der Richtung stromaufwärts bzw. stromabwärts der Flügel befinden.
• Man kennt bereits Zerstäubungsvorrichtungen jener Art, die mit Brennern von Heizvorrichtungen, insbesondere mit geringem Brennwert, verbunden sind, wobei die Verwendung derartiger Zerstäubungsvorrichtungen bei diesen Brennern unter Bereitstellung einer hervorragenden Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs mittels des Zentrifugierungskopfs eine Erhöhung des Wirkungsgrads gestattet, wobei der Zentrifugierungskopf dank einer sorgfältigen Gleichgewichtseinstellung daran und dank Flügeln, die er trägt, einerseits, und dank der Verwendung von Befestigungsmitteln des Zentrifugierungskopfs, die seine Selbstausrichtung gestatten, wie im europäischen Patent Nr. 0 074 699 der Anmelderin vorgeschlagen, andererseits, gegenüber dem Träger mit Umdrehungsgeschwindigkeiten angetrieben wird, die über 10 000 U/min liegen können und beispielsweise zwischen 10 000 und 60 000 U/min betragen.
• Dennoch weisen die Zerstäubungsvorrichtungen jener Art in ihren bekannten Ausführungsformen eine gewisse Anzahl von Nachteilen auf.
• Gemäß der bekanntesten Ausführungsform, die beispielsweise anhand der Figuren 3 und 4 des obengenannten europäischen Patents oder noch davor in dem französischen Patent Nr. 1 303 625, dem amerikanischen Patent Nr. 1 944 943 und dem deutschen Patent Nr. 353 153 beschrieben wird, erreicht der dem Zentrifugierungskopf zugeführte flüssige Brennstoff durch Gleiten über eine stromabwärts weisende Fläche für die zentrifugale Wanderung den radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs, und dieser radial äußere Umfang, durch den der flüssige Brennstoff anschließend austritt, befindet sich stromabwärts der Flügel bezüglich der Blasrichtung der Verbrennungsluft. Infolgedessen neigt die Flamme des Brenners dazu, am radial äußeren Umfang des Kopfs zur Zentrifugierung der Flüssigkeit haftenzubleiben, der dann einer starken Strahlung ausgesetzt ist, die rasch eine Verkokung des flüssigen Brennstoffs, d.h. ein mehr oder weniger unregelmäßiges Anwachsen der Masse des Zentrifugierungskopfs mit ungünstigen Auswirkungen auf dessen Umdrehungsgeschwindigkeit für eine bestimmte Verbrennungsluftmenge und auf seine Gleichgewichtseinstellung einerseits, sowie eine Behinderung der zentrifugalen Wanderung des flüssigen Brennstoffs und seiner Zerstäubung andererseits bewirkt.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform, die anhand der Figur 5 des obengenannten europäischen Patents beschrieben wird, ist der Kopf zur Zentrifugierung der Flüssigkeit allgemein als flache Querscheibe ausgebildet, die stromaufwärts bzw. stromabwärts bezüglich der Blasrichtung der Verbrennungsluft durch Querflächen begrenzt ist, die jeweils einen Teil des zu zentrifugierenden flüssigen Brennstoffs aufnehmen, der auf jeder dieser Flächen bis zum radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs, d.h. der Scheibe, wandert, von wo aus dieser flüssige Brennstoff auf zentrifugale Weise austritt; die Flügel werden durch Lochen der Scheibe nahe diesem radial äußeren Umfang gebildet, der somit auch gleichzeitig den radial äußeren Umfang der Flügel bildet.
• Sofern nur ein Teil des flüssigen Brennstoffs durch die hintere Fläche des Zentrifugierungskopfs strömt, beeinträchtigt der obengenannte Effekt der zunehmenden Verschmutzung durch verkokung den Zentrifugierungskopf bei dieser Ausführungsform weniger als bei seinen obengenannten Ausführungsformen.
• Was die vordere Fläche des Zentrifugierungskopfs anbetrifft, die eigentlich den Großteil des flüssigen Brennstoffs aufnimmt, gewährleistet letzterer durch seine zentrifugale Wanderung eine den Verkokungseffekt bremsende Abkühlung und eine Reinigung, so daß diese Ausführungsform im ganzen betrachtet den Verschmutzungen viel weniger ausgesetzt ist als die obengenannten Ausführungsformen.
• Allerdings weist diese Ausführungsform ebenfalls einen Nachteil auf, der damit zusammenhängt, daß der an dem dem Zentrifugierungskopf und den Flügeln gemeinsamen radial äußeren Umfang freigesetzte flüssige Brennstoff der Drehung des Flügelrads ein Gegenmoment entgegensetzt, das diese Drehung verlangsamt, und dies um so mehr, je größer der Durchmesser des dem Zentrifugierungskopf und den Flügeln gemeinsamen radial äußeren Umfangs für eine gegebene Menge an Verbrennungsluft ist, die besonders zum Antreiben der Drehung des Zentrifugierungskopfs verwendet wird; es sei daran erinnert, daß diese Menge durch den Bedarf an Verbrennungsluft vorgegeben ist und ihre Erhöhung somit als Maßnahme, diesen Nachteil zu beseitigen, nicht in Frage käme, genauso, wie eine Erhöhung des Drucks der Verbrennungsluft ausgeschlossen ist, was einerseits beim Betrieb der Vorrichtung einen unzulässigen Schallpegel mitsichbringen und andererseits ihre Herstellung verkomplizieren würde.
• In dieser Hinsicht wird diese Ausführungsform gegenüber den obengenannten Ausführungsformen demnach weniger bevorzugt.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung aller dieser Nachteile, d.h., eine Zerstäubungsvorrichtung vorzuschlagen, die bei Verwendung in einem Brenner, um dort durch Bewegtwerden durch die Verbrennungsluft einen flüssigen Brennstoff zu zerstäuben, gleichzeitig die den zuerst genannten bekannten Ausführungsformen innewohnenden Verkokungseffekte mit den dadurch bewirkten Folgen und den Verlangsamungseffekt der Drehung des Zentrifugierungskopfs durch das durch den flüssigen Brennstoff an dem dem Zentrifugierungskopf und den Flügeln gemeinsamen radial äußeren Umfang entgegengesetzte Gegenmoment, der der anhand der Figur 5 des obengenannten europäischen Patents beschriebenen Ausführungsform innewohnt, vermeidet.
• Dazu schlägt die vorliegende Erfindung eine Zerstäubungsvorrichtung der im Oberbegriff angegebenen Art vor, die des weiteren dadurch gekennzeichnet ist, daß sich der radial äußere Umfang des Zentrifugierungskopfs bezüglich der Blasrichtung des Gases, insbesondere der Verbrennungsluft, stromaufwärts der Flügel in dem Hochdruckbereich und gegenüber dem radial äußeren Umfang der Flügel radial zurückgesetzt befindet.
• Der radial äußere Umfang des Zentrifugierungskopfs, über den der zentrifugale Austritt der Flüssigkeit erfolgt, ist somit von dem radial äußeren Umfang der Flügel getrennt und weist einen Durchmesser auf, der kleiner als der des letzteren ist, wodurch die durch das geblasene Gas bereitgestellte Energie hinsichtlich der Umdrehungsgeschwindigkeit des Zentrifugierungskopfs besser ausgenutzt werden kann, und zwar insbesondere, wenn es sich bei dem Gas um Verbrennungsluft handelt, deren Menge von den Kriterien der Verbrennungsqualität abhängt, indem dem radial äußeren Umfang der Flügel ein vergleichsweise großer Durchmesser verliehen wird, und gleichzeitig die Behinderung begrenzt werden kann, die das Gegenmoment für diese Drehung darstellt, dem die Flüssigkeit, insbesondere der flüssige Brennstoff, entgegenwirkt, die bzw. der am radial äußeren Umfang des Verbrennungskopfs davon austritt, indem diesem radial äußeren Umfang ein vergleichsweise kleiner Durchmesser verliehen wird; man zeigt nämlich, daß die Wirksamkeit der Zerstäubung direkt mit der Zentrifugalkraft zusammenhängt, der die Flüssigkeit am radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs unterworfen ist, wobei die Zentrifugalkraft nur zu dem Durchmesser dieses radial äußeren Umfangs proportional ist, während sie zu dem Quadrat der Umdrehungsgeschwindigkeit des Zentrifugierungskopfs proportional ist, so daß vorzugsweise eher diese Geschwindigkeit als dieser Durchmesser erhöht wird.
• In dieser Hinsicht ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den zuerst genannten bekannten Vorrichtungen vergleichbar, bei denen der radial äußere Umfang des Zentrifugierungskopfs von dem der Flügel getrennt ist.
• Im Unterschied zu diesen bekannten Ausführungsformen befindet sich der radial äußere Umfang des Kopfs zur Zentrifugierung der Flüssigkeit, d.h. der Bereich, in dem die Flüssigkeit auf zentrifugale Weise aus dem Zentrifugierungskopf austritt, jedoch stromaufwärts und nicht stromabwärts der Flügel, d.h. er fällt mit dem Hochdruckbereich des geblasenen Gases zusammen; in diesem Bereich wird das geblasene Gas derart beschleunigt, daß es bei Anwendung auf einen Brenner die Ausbreitung der Flamme bis zum radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs untersagt, wobei die Verpuffungsgeschwindigkeit des flüssigen Brennstoffs berücksichtigt wird.
• Bei einer derartigen Anwendung ergibt sich daraus, daß der radial äußere Umfang des Zentrifugierungskopfs, wo der zentrifugale Austritt der Flüssigkeit erfolgt, vor der Strahlung der Flamme und der Verschmutzung geschützt ist. Nach dem Verlassen des radial äußeren Umfangs des Zentrifugierungskopfs auf zentrifugale Weise durchläuft der flüssige Brennstoff eine Bahn, die sich in Blasrichtung der Verbrennungsluft allmählich krümmt und je nach Fall um den radial äußeren Umfang der Flügel herum und/oder durch deren Bahn verlaufen kann. Bei Versuchen wird festgestellt, daß die Tatsache, daß der flüssige Brennstoff die Bahn der Flügel durchquert, den Durchfluß dieses Brennstoffs praktisch nicht stört und keine spürbare Benetzung der Flügel und folglich keine spürbare Verschmutzung der letzteren bewirkt, wobei man dazu keine bestimmten Vorsichtsmaßnahmen hinsichtlich winkelförmiger Verteilung der Flügel und zentrifugalen Austritts von Flüssigkeit aus dem radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs treffen müßte. In der Praxis kann der flüssige Brennstoff aus dem gesamten radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs austreten, und die Flügel können jede gewünschte winkelförmige Verteilung hinsichtlich der Wirksamkeit des Drehantriebs des Zentrifugierungskopfs unter Einwirkung der Verbrennungsluft aufweisen.
• Somit werden dank der vorliegenden Erfindung den eingangs beschriebenen, bekannten Zerstäubungsvorrichtungen innewohnende Verschmutzungseffekte vermieden.
• Obwohl eine erfindungsgemäße Vorrichtung besonders bevorzugt für die Zerstäubung eines flüssigen Brennstoffs unter Verwendung der Verbrennungsluft als Gas zum Drehantrieb des Zerstäubungskopfs unter Einwirkung auf die Flügel bestimmt ist, wird bei Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Zerstäubung einer anderen Flüssigkeit in einem anderen Zusammenhang mittels eines geblasenen Gases, bei dem es sich nicht um Verbrennungsluft handelt, der Rahmen der vorliegenden Erfindung natürlich nicht verlassen.
• Man wird bemerken, daß durch verschiedene geometrische Konfigurationen des Zentrifugierungskopfs und der Flügel vermieden werden kann, daß die auf zentrifugale Weise durch den radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs austretende und danach durch das geblasene Gas in dessen Blasrichtung abgelenkte Flüssigkeit auf andere Hindernisse als die Flügel trifft.
• Insbesondere hat man in dieser Hinsicht Gewißheit, indem man vorsieht, daß die Flügel einen radial inneren Umfang aufweisen, der gegenüber dem radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs radial zurückgesetzt ist.
• Selbstverständlich können bei der Befestigung des Zentrifugierungskopfs, so daß er sich gegenüber dem Träger um dessen Achse drehen kann, um dem Zentrifugierungskopf Flüssigkeit wie zum Beispiel einen flüssigen Brennstoff zuzuführen und um ein Gas, insbesondere Verbrennungsluft, zu blasen, bereits bekannte Mittel und hinsichtlich der Befestigung des Zentrifugierungskopfs und der Zuführung der Flüssigkeit dorthin insbesondere im obengenannten europäischen Patent beschriebene und beanspruchte besonders vorteilhafte Mittel eingesetzt werden.
• Obgleich andere Mittel dazu ausgewählt werden können, sind die Mittel zur Befestigung des Zentrifugierungskopfs gemäß der einen oder anderen, im obengenannten europäischen Patent beschriebenen Ausführungsform somit vorzugsweise dazu geeignet, unter der gemeinsamen Wirkung der auf seine Eigenmasse, die Flüssigkeit und das geblasene Gas zurückzuführenden Kräfte eine Selbstausrichtung des Zentrifugierungskopfs bei seiner Drehung gegenüber dem Träger zu gestatten, mit den sich daraus ergebenden Vorteilen hinsichtlich der Möglichkeit, den Zentrifugierungskopf ohne Gefahr einer übermäßigen Schwingung und ohne Gefahr einer schnellen Beeinträchtigung mit besonders hohen Geschwindigkeiten zu drehen.
• Die Mittel zur Zuführung der Flüssigkeit zum Zentrifugierungskopf können ebenfalls verschiedenartig ausgeführt sein, bevorzugt wird jedoch ihre Herstellung in einer Form mit einer Längsdüse, die bezüglich der genannten Richtung stromaufwärts des Zentrifugierungskopf 5 angeordnet ist und sich in Längsrichtung stromabwärts öffnet; wenn die Befestigungsmittel des Zentrifugierungskopfs, wie bevorzugt, einen axialen Arm des Trägers enthalten, wie im obengenannten europäischen Patent anhand seiner Figur 5 gelehrt, der bezüglich der genannten Richtung stromabwärts ein freies Ende aufweist, das den Zentrifugierungskopf trägt, dann ist die obengenannte Düse vorzugsweise um den Arm herum angeordnet, wie ebenfalls in dem obengenannten europäischen Patent vorgeschlagen.
• Schließlich ist es denkbar, wie in diesem europäischen Patent vorgeschlagen, daß die Befestigungsmittel ein Axiallager enthalten, das einen Leckagebetrag der so zugeführten Flüssigkeit gestattet, wobei man jeglichen Austritt dieser Flüssigkeit stromabwärts der Flügel und jegliche eventuelle Wanderung dieser Flüssigkeit bis zum radial äußeren Umfang dieser Flügel vermeidet, von wo aus die Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft mit den aus dem Stand der Technik bekannten Nachteilen ausgestoßen werden würde, indem man vorsieht, daß der Zentrifugierungskopf Mittel zur Zufuhr dieses Leckagebetrags zum radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs hin enthält. Bei Versuchen stellt man jedoch fest, daß es ebenfalls denkbar ist, daß dieser Leckagebetrag, der nur einen geringen Anteil der von den Zuführungsmitteln gelieferten Flüssigkeit darstellt, auf zentrifugale Weise durch die Flügel bis zu deren radial äußerem Umfang befördert wird, bevor er auf Höhe dieses radial äußeren Umfangs auf zentrifugale Weise ausgestoßen wird.
• Der Zentrifugierungskopf kann wiederum auf verschiedene Weise ausgeführt sein.
• Er weist vorzugsweise jedoch bezüglich der Blasrichtung des Gases stromaufwärts einen ringförmigen Kranz zur Verteilung der Flüssigkeit, der sich entlang dem radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs erstreckt, und eine durchgehende, dichte Querfläche für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit zwischen der Achse des Zentrifugierungskopfs und dem Kranz auf, wodurch eine so homogene Verteilung der Flüssigkeit wie möglich am radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopf 5 gewährleistet wird.
• Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist der Zentrifugierungskopf somit bezüglich der genannten Richtung stromaufwärts einen ringförmigen Kranz mit radialen Schaufeln auf, der sich entlang dem radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs um die Fläche für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit herum erstreckt. Die Fläche für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit kann beispielsweise konkav und kreiskegelstumpfförmig um die Achse des Zentrifugierungskopfs sein, wobei die Schaufeln vorteilhafterweise bezüglich der genannten Richtung stromaufwärts durch eine geometrische Verlängerung der Fläche für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit begrenzt sein können. Diese Fläche kann jedoch auch anders ausgebildet sein, insbesondere kreisförmig um die Achse des Zentrifugierungskopfs, und dies kann auch bei den Schaufeln der Fall sein, die insbesondere bezüglich der genannten Richtung stromaufwärts durch eine senkrecht zur Achse des Zentrifugierungskopfs stehende ebene Fläche begrenzt sein können; durch eine derartige Form der Schaufeln stromaufwärts wird ein zentrifugaler Austrag der eventuell von dem geblasenen Gas mitgeführten Teilchen ohne Gefahr einer Verstopfung der Schaufeln, zwischen denen die Flüssigkeit zentrifugal bis zum radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs wandert, erleichtert.
• Gemäß einem zweiten Ausführungsbespiel kann der Zentrifugierungskopf bezüglich der genannten Richtung stromaufwärts ebenfalls einen ringförmigen Kranz aufweisen, der aus einem Material besteht, das gegenüber der Flüssigkeit radial durchlässig ist, und der sich entlang dem radial äußeren Umfang des Zentrifugierungskopfs um die Querfläche für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit erstreckt.
• Bei dem radial durchlässigen Material kann es sich um ein Netz handeln, das beispielsweise durch Anordnen von Querscheiben aus Streckmetall oder auch aus einem porösen Material, zum Beispiel einem Sintermetall, in Längsrichtung nebeneinander erhalten werden kann, wobei diese Beispiele keinesfalls einschränkend sind. Vorzugsweise wird das radial durchlässige Materiäl vor Verstopfung durch eventuell von dem geblasenen Gas mitgeführten Teilchen geschützt. Aus diesem Grunde wird vorgesehen, daß der Zentrifugierungskopf stromaufwärts des Kranzes und der Fläche für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit eine durchgehende, dichte, ringförmige Querverkleidung aufweist, die einen axialen Durchgang für die aus den Zuführungsmitteln stammende Flüssigkeit enthält.
• Weitere Merkmale und Vorteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bezüglich mehrerer nicht einschränkender Ausführungsbeispiele sowie aus den beigefügten Zeichnungen, die Bestandteil dieser Beschreibung sind, ersichtlich.
• - Figur 1 stellt schematisch einen Brenner mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff dar.
• - Figur 2 zeigt eine Ansicht, die hauptsächlich als Schnitt durch eine Ebene ausgeführt ist, die die Achse des Zentrifugierungskopfs und die seines feststehenden Trägers, die somit miteinander vereinigt sind, enthält, der Vorrichtung in ihrer Gesamtheit.
• - Figur 3 zeigt eine Ansicht des Zentrifugierungskopfs und der Flügel als Schnitt durch die gleiche Ebene.
• - Figur 4 zeigt eine Vorderansicht der Flügel in axialer Richtung, die durch Pfeil IV in Figur 3 angedeutet wird.
• - Figur 5 zeigt einen Teil der Flügel als Seitenansicht in einer durch Pfeil V in Figur 4 angedeuteten Richtung.
• - Figuren 6 bis 8 stellen als Teilansicht, entsprechend der Ansicht nach Figur 3, drei Ausführungsvarianten des Zentrifugierungskopfs und der Flügel dar.
• Zunächst einmal sei auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, in denen die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Versorgung eines schematisch in Figur 1 dargestellten Brenners 1 für flüssigen Brennstoff gezeigt wird.
• Der in Figur 1 dargestellte Brenner 1 enthält einen Motor 2, der einerseits einen Lüfter 3, der dazu bestimmt ist, die die Verbrennung bewirkende Luft zu einer Kammer 4 zu befördern, und andererseits eine Verdrängerpumpe 5 für flüssigen Brennstoff antreibt, deren Einlaß mit einem Behälter 6 und deren Auslaß mit einer Leitung 7 verbunden ist, die die Kammer 4 durchquert, in der diese Leitung 7 durch Befestigung an einem gegenüber dem Brenner 1 feststehenden Träger 11 festgesetzt ist.
• Die Leitung 7 öffnet sich zum Zentrifugierungskopf 8 hin, der sich wiederum in einer Verbrennungskammer 9 innerhalb eines Verbrennungskopfs 16 befindet und an dem Träger 11 befestigt ist, der eine gegenüber dem Brenner feststehende Längsachse 10 definiert, um die sich der Zentrifugierungskopf 8 drehen kann. Die Leitung 7 und die Kammern 4 und 9 sind gemäß der Achse 10 ausgerichtet, aber die Leitung 7 braucht zu den Kammern 4 und 9 nicht koaxial zu sein.
• Der Zentrifugierungskopf 8 ist allgemein kreisförmig um eine Achse 10a ausgebildet, die mit der Achse vereinigt ist, aber auch zu ihr versetzt sein kann, wie später noch ersichtlich wird, dank einer Befestigung der im europäischen Patent Nr. 0 074 899 beschriebenen Art, wobei natürlich andere Befestigungen ausgewählt werden können, ohne daß deshalb vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
• Der aus der Leitung 7 ausgetretene flüssige Brennstoff wird auf dem Zentrifugierungskopf 8 in unmittelbarer Nähe der Achsen 10 und 10a abgelagert, von wo aus er bei einer Drehung des Zentrifugierungskopfs 8 um die feststehende Achse 10 zu einem radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 wandert und dann auf zentrifugale Weise durch diesen radial äußeren Umfang 12 zur Verbrennungskammer 9 hin austritt.
• Bei Betrieb des Lüfters 3 wird die die Verbrennung bewirkende Luft von der Kammer 4 entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Bahn in einer vorbestimmten Längsrichtung 13 zur Kammer 9 hin gedrängt, wobei sie beim Übergang von Kammer 4 zu Kammer 9 der Einwirkung einer gegenüber dem Brenner 1 feststehenden Wand 66 unterliegt. Diese mit Öffnungen 15 ausgebildete Wand 66, die sonst dicht ist, ist kreiskegelstumpfförmig um die Achse 10 und konvergiert in Richtung 13 von der Kammer 4 zur Kammer 9 bis zu einem kreisförmigen freien Rand 67. Unter Einwirkung dieser Wand 66 teilt sich die die Verbrennung bewirkende Luft in einen Hauptluftstrom, der den Zentrifugierungskopf 8 durch Einwirkung auf eine Anordnung von mit ihm fest verbundenen Flügeln 14 in Drehung versetzt, die unter Einhaltung eines ringförmigen Spiels 70 von dem freien Rand 67 der Wand 66 derart umgeben sind, daß sich stromaufwärts und stromabwärts der Flügel 14 ein Hochdruckbereich 68 bzw. ein Niederdruckbereich 69 ergibt, und in einen Nebenluftstrom, der die Öffnungen 15 der Wand 66 durchströmt. Die so geblasene Luft fängt den flüssigen Brennstoff auf, wenn dieser auf zentrifugale Weise durch den radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 austritt, so daß dieser flüssige Brennstoff eine Bahn durchläuft, die sich von dem radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 allmählich von einer radialen, zentrifugalen Ausrichtung zu einer Längsausrichtung in Richtung 13 krümmt, wie dies durch die Pfeile 17 in Figur 2 schematisch dargestellt ist.
• Ein Beispiel für die Befestigung des Zentrifugierungskopfs 8, so daß er sich um die Achse 10 gegenüber dem Träger 11 drehen kann, und ein Ausführungsbeispiel des Zentrifugierungskopfs 8 sind aus Figur 3 ersichtlich, auf die nun Bezug genommen werden soll.
• Gemäß einer anhand der Figur 5 des europaischen Patents Nr. 0 074 899 beschriebenen Befestigung wird der Zentrifugierungskopf 8 in diesem Fall von dem in dieser Figur nicht sichtbaren Träger 11 getragen, und zwar mittels eines in Ruhestellung geradlinigen, elastisch biegsamen Arms 18 mit einer mit der feststehenden Achse 10 vereinigten Achse 10b. Bezüglich der Richtung 13 weist dieser elastisch biegsame Arm 18 ein nicht dargestelltes vorderes Ende, das durch geeignete Mittel, die nicht dargestellt, aber in der Fachwelt leicht vorstellbar sind, mit dem Träger 11 auf vorzugsweise lösbare Weise fest verbunden ist, und ein hinteres freies, d.h. gegenüber dem Träger 11 freitragendes, Ende 19 auf, das den Zentrifugierungskopf 8 mittels eines Lagers 20 trägt. Entsprechend den Lehren des obengenannten europäischen Patents gewährleistet dieses Lager 20 eine Führung des Zentrifugierungskopfs 8, so daß er sich im Verhältnis zum hinteren Ende 19 des Arms 18 um die Achsen 10a und 10b, die miteinander oder mit der Achse 10 vereinigt sein können, drehen kann und gleichzeitig in Höhe des hinteren Endes 19 des Arms 18 einen leichten Winkelversatz der Achse 10a gegenüber der Achse 10b zuläßt, die wiederum auf dieser Höhe gegenüber der Achse 10 versetzt sein kann, und zwar unter der gemeinsamen Wirkung der auf die Eigenmasse des Zentrifugierungskopfs 8 und der damit fest verbundenen Flügel 14, des durch den Zentrifugierungskopf 8 beförderten flüssigen Brennstoffs und der in Richtung 13 geblasenen Verbrennungsluft zurückzuführenden statischen und dynamischen Kräfte. Durch das obengenannte ringförmige Spiel 70 zwischen dem freien Rand 67 der Wand 66 und den Flügeln 14 des Zentrifugierungskopfs 8 wird dieser Versatz ohne Gefahr einer Berührung zwischen den Flügeln 14 und der Wand 66 ermöglicht. Da der Arm 18 insbesondere in dem Bereich seines hinteren Endes 19 eine um die Achse 10b kreiszylindrische äußere Umfangsfläche 22 aufweist, kann das Lager 20 die Form einer entlang der Achse 10a im Zentrifugierungskopf 8 ausgebildeten Öffnung 21, die kreisdiaboloförmig um die Achse 10a ist, und einer Längsdruckscheibe 23 des Zentrifugierungskopfs 8 in Richtung 13 gegenuber dem Arm 18 aufweisen, wobei die Scheibe 23 bezüglich der Richtung 13 unmittelbar stromabwärts des Zentrifugierungskopfs 8 angeordnet und durch ein beliebiges geeignetes Mittel mit dem hinteren Ende 19 des Arms 18 verbunden ist.
• Das Lager 20 weist vorzugsweise zwischen dem Zentrifugierungskopf 8 einerseits und der äußeren Umfangsfläche 22 des Arms 18 und der Scheibe 23 andererseits ein Spiel auf, das zur Ermölichung eines Leckagebetrags des flüssigen Brennstoffs ausreicht, wodurch die Schmierung des Lagers 20 gewährleistet wird.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die diesen flüssigen Brennstoff zuführende Leitung 7 vorzugsweise als Längsrohr mit der Achse 10 ausgebildet, das den Arm 18 von seinem nicht sichtbaren Ende, das gegenüber dem in Figur 3 nicht dargestellten Träger 11 feststehend ist, bis nahe dem hinteren Ende 19 mit einem bezüglich der Achse 10 ausreichenden radialen Spiel 24 umgibt, so daß eine begrenzte elastische Biegung des Arms 18 zwischen seinen beiden Enden möglich ist. Bezüglich der Richtung 13 stromabwärts ist die röhrenförmige Leitung 7 als Längsdüse 25 ausgebildet, die sich in Richtung 13 zum Zentrifugierungskopf 8 hin öffnet, wobei diese Düse 25 jedoch so weit von diesem beabstandet ist, daß beim Anhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden wird, daß der flüssige Brennstoff durch Kapillarwirkung von der Düse 25 zum Zentrifugierungskopf 8 wandern kann. Die Leitung 7 ist bezüglich Richtung 13 stromaufwärts auf in der Figur 3 nicht dargestellte Weise mit dem Auslaß der Pumpe 5 verbunden und umgibt den Arm 18 über den Großteil von dessen Längsabmessung. Wie in dem obengenannten europäischen Patent beschrieben, ist der Arm 18 über den Großteil seiner Längsabmessung im Innern der röhrenförmigen Leitung 7 von einer biegsamen Muffe 26 umgeben, wobei die Muffe unter Beibehaltung des obengenannten radialen Spiels 24 die Begrenzung der Schwingungen des Arms 18 ermöglicht, die darüber hinaus dank der Bildung eines ringförmigen Films aus durch das Spiel 24 in Richtung 13 zur Düse 25 hin wanderndem flüssigen Brennstoff abgeschwächt sind.
• Um den so mittels der Düse 25 gelieferten flüssigen Brennstoff in unmittelbarer Nähe der Achsen 10, 10a, 10b, die zumindest annähernd miteinander vereinigt sind, aufzunehmen, weist der Zentrifugierungskopf 8 bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts eine durchgehende, dichte Querfläche 27 auf, die in dem dargestellten nicht einschränkenden Beispiel konkav und kreiskegelstumpfförmig um die Achse 10a ist.
• Diese Fläche 27 erstreckt sich derart zur Achse 10a bis in unmittelbare Nähe der Öffnung 21 hin, daß sie den Großteil des aus der Düse 25 ausgetretenen flüssigen Brennstoffs, d.h. den gesamten flüssigen Brennstoff mit Ausnahme des durch das Lager 20 zugelassenen Leckagebetrags, auffängt. Von der Achse 10 abgewandt erstreckt sie sich bis zu einem Kreis 28 mit der Achse 10a, der gegenüber dem radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 radial zurückgesetzt angeordnet ist, wobei der Kegelwinkel derart ist, daß der von der Fläche 27 aufgefangene flüssige Brennstoff unter Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Fläche 27 allmählich von der unmittelbaren Nähe der Öffnung 21 bis zum Kreis 28 hin wandert.
• Zwischen dem Kreis 28 und dem radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8, wobei der radial äußere Umfang 12 allgemein kreiszylinderförmig um die Achse 10a ausgebildet ist, ist ein ringförmiger Kranz 29 zur Verteilung des flüssigen Brennstoffs zu diesem radial äußeren Umfang 12 hin angeordnet. In diesem Beispiel ist der Kranz 29 mit radialen Schaufeln 30 ausgebildet, die immer zu zweit radiale Durchgänge 31 begrenzen, die den flüssigen Brennstoff aufnehmen, wenn dieser unter Wirkung der Zentrifugalkraft in Höhe des Kreises 28 zur Fläche 27 austritt, und ihn radial zum radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 hin führen. In dem dargestellten nicht einschränkenden Beispiel weist jede Schaufel 30, wenn sie entlang einer Ebene, die die Achse 10a des Zentrifugierungskopfs 8 einschließt, betrachtet wird, eine dreieckige Form auf, die einerseits bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts durch eine geometrische Verlängerung 32 der Fläche 27 zwischen dem Kreis 28 und dem radial äußeren Umfang 12 und andererseits bezüglich der Richtung 13 stromabwärts durch eine um die Achse 10a kreiskegelstumpfförmige Fläche 33 mit einer der Fläche 27 entgegengesetzten Ausrichtung zwischen dem Kreis 28 und dem radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs an der Grenze dieses radial äußeren Umfangs 12 stromabwärts definiert wird.
• Natürlich stellt diese Form der Schaufeln 30 und der Durchgänge 31, die von ihnen immer zu zweit begrenzt werden, nur ein Beispiel dar; und insbesondere könnten die Schaufeln 30 und die Durchgänge 31, die von ihnen immer zu zweit begrenzt werden, in etwa schraubenförmig um die Achse 10a des Zentrifugierungskopfs 8 ausgebildet sein. Genauso könnte die Fläche 27, die den flüssigen Brennstoff aufnimmt und ihn bei seiner zentrifugalen Wanderung führt, anders als beschrieben ausgebildet sein.
• Dennoch sei darauf hingewiesen, daß durch die beschriebenen Formen, die eine wirksame Führung des flüssigen Brennstoffs bei seiner zentrifugalen Wanderung bis zum radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 ermöglichen, eine Verstopfung der Durchgänge 31 durch die festen Teilchen, die eventuell durch die in Richtung 13 geblasene Verbrennungsluft mitgeführt werden könnten, in hohem Maße vermieden werden kann, wobei diese Teilchen dazu neigen, durch die geometrische Verlängerung 32 der Fläche 27 in Höhe der Schaufeln 30 abgefangen zu werden, um auf zentrifugale Weise auf dieser geometrischen Verlängerung 32 ohne Eindringen in die Durchgänge 31 ausgetragen zu werden, und eine einfache Herstellung des Zentrifugierungskopfs 8, in dem die Durchgänge 31 in Form von Ausfräsungen ausgebildet sein können, gestattet wird.
• Bezüglich der Richtung 13 stromabwärts ist der radial äußere Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 mit einer ringförmigen, ebenen Fläche 34 verbunden, welche kreisringförmig um die Achse 10a ist, zu der sie senkrecht steht, und in Richtung 13 weist. Der Achse 10a zugewandt, ist diese Fläche 34 mit einer um diese Achse 10a kreiszylindrischen Fläche 35 verbunden, deren Durchmesser kleiner ist als der des radial äußeren Umfangs 12, wobei die Fläche 35 von der Achse 10a abgewandt ist. In Richtung 13 ist diese Fläche 35 wiederum mit einer ebenen, um die Achse 10a, zu der sie senkrecht steht, kreisringförmigen Fläche 36 verbunden, wobei die Fläche 36 in Richtung 13 weist und wiederum, der Achse 10a zugewandt, mit einer um diese Achse kreiszylindrischen Fläche 37, die von der Achse abgewandt ist und deren Durchmesser kleiner ist als der der Fläche 35, verbunden ist. Die Fläche 37 ist in Richtung 13 mit einer ebenen, um die Achse 10a, zu der sie senkrecht steht, kreisringförmigen Fläche 38 verbunden, die in Richtung 13 weist und wiederum, der Achse 10a zugewandt, mit einer um diese Achse, der sie zugewandt ist, kreiszylindrischen Fläche 39 verbunden, wobei ihr Durchmesser kleiner ist als der der Fläche 37. Diese Fläche 39 verbindet wiederum, bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts, die Fläche 38 mit einer ebenen, um die Achse 10a, zu der sie senkrecht steht, kreisringförmigen Fläche 40, die in Richtung 13 weist und, der Achse 10a zugewandt, mit der Öffnung 21 verbunden ist, wobei sie um diese Öffnung 21 einen um die Achse 10a kreisringförmigen Versatz 41 aufweist, der unter Beibehaltung eines für den Durchgang des Leckagebetrags des flüssigen Brennstoffs ausreichenden Spiels als Aufnahme für die Scheibe 23 dient.
• Die Flächen 37, 38 und 39 begrenzen eine in Richtung 13 gegenüber den Flächen 36 und 40 des Kopfs 8 vorstehende Kante 42.
• Diese Kante nimmt durch ihre Fläche 39 eine dichte Abdeckung 43 auf und setzt sie gegenüber dem Zentrifugierungskopf 8 beispielsweise durch Preßpassung fest, wobei die dichte Abdeckung 43 den das Lager 20 durchquerenden flussigen Brennstoff einfängt und insbesondere verhindert, daß er in Richtung 13 stromabwärts in Höhe der Kante 42 austritt, nachdem er auf zentrifugale Weise entlang der Fläche 40 des Zentrifugierungskopfs 8 gewandert ist.
• Die Abdeckung 43 begrenzt somit mit dem Zentrifugierungskopf 8 ein geschlossenes Volumen 44, und um den Austritt des flüssigen Brennstoffs aus diesem geschlossenen Volumen 44 zu ermöglichen, sind zwischen der Fläche 40 des Zentrifugierungskopfs 8 und dessen Fläche 35 gleichmäßig, winkelförmig um die Achse 10a verteilte Kanäle 45 ausgebildet. Diese Kanäle 45 entfernen sich von der Achse 10a, indem sie von der Fläche 40 zur Fläche 35 verlaufen, in welchen sie jeweils in unmittelbarer Nähe der Fläche 39 und in unmittelbarer Nähe der Fläche 34 münden, um so den flüssigen Brennstoff auf zentrifugale Weise bis zu dieser Fläche 34 zu befördern, auf der dieser flüssige Brennstoff dann auf zentrifugale Weise bis zum radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 wandern kann, um genauso wie der Großteil des aus den Durchgängen 31 austretenden flüssigen Brennstoffs durch diesen radial äußeren Umfang 12 auszutreten und danach der gleichen durch die Pfeile 17 dargestellten Bahn zu folgen.
• Auf entsprechende Weise trägt die Kante 42 durch ihre Fläche 37 auffest verbundene Weise, zum Beispiel durch Preßpassung darauf, die Anordnung von Flügeln 14, die beispielsweise auf besonders vorteilhafte Weise in Form eines einstückigen Teils 46 ausgebildet sind, das ebenfalls in den Figuren 4 und 5 zu sehen ist.
• Es sei darauf hingewiesen, daß sich der radial äußere Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 aufgrund dieser Befestigung und aufgrund der Positionierung der Flügel 14 im Innern des freien Rands 67 der Wand 66 auf für die vorliegende Erfindung charakteristische Weise im Hochdruckbereich 68 des brennbaren Gases befindet, so daß der von der Verbrennungsluft mitgeführte, die Bahn 17 durchlaufende flüssige Brennstoff diesen Hochdruckbereich 68 zum Niederdruckbereich 69 hin verläßt, wodurch ihm eine derartige Geschwindigkeit verliehen wird, daß ein Haften der Flamme am radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 ausgeschlossen ist.
• Das Teil 46 wird vorteilhafterweise durch Stanzen eines Zuschnitts in Form einer flachen Scheibe hergestellt, die eine Achse, welche zur Vereinigung mit der Achse 10a nach der festen Verbindung des Teils 46 mit dem zentrifugierungskopf 8 bestimmt ist, sowie einen um diese Achse kreiszylindrischen, radial äußeren Umfang aufweist, dessen Durchmesser grßer ist als der des radial äußeren Umfangs 12 des Zentrifugierungskopfs 8 und der dazu bestimmt ist, nach Befestigung des Teils 46 am Zentrifugierungskopf 8 für die Flügel 14, in ihrer Gesamtheit betrachtet, einen um die Achse 10a etwa kreiszylindrischen, radial äußeren Umfang 47 zu bilden, wobei dessen Durchmesser größer bleibt als der des radial äußeren Umfangs 12 des Zentrifugierungskopfs 8. Die Flügel 14 werden vorzugsweise ohne Materialabnahme durch Ausbildung von radialen Schlitzen in der Scheibe von deren radial äußerem Umfang aus und durch örtliche Verdrehung zwischen diesen Schlitzen zur Bildung einerseits der Flügel 14, die zweckmäßigerweise so ausgerichtet sind, daß sie die gesuchte Drehung der Flügel 14 und des Zentrifugierungskopfs 8 unter Einwirkung der in Richtung 13 geblasenen Verbrennungsluft bewirken, und andererseits der Durchgänge 48 für die Verbrennungsluft und den Brennstoff zwischen den Flügeln 14, hergestellt. Die so ausgebildeten Schlitze weisen die gleiche radiale Abmessung auf, so daß die Flügel 14 einen radial inneren Umfang 49 aufweisen, der durch die äußersten Bereiche der Räume 48, die nach der Befestigung des Teils 46 am Zentrifugierungskopf 8 am nächsten zur Achse 10a liegen, definiert wird, um diese Achse etwa kreiszylindrisch ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der oder höchstens gleich dem des radial äußeren Umfangs 12 des Zentrifugierungskopfs 8 ist.
• Somit wird gewährleistet, daß die Bahn 17 des den Zentrifugierungskopf 8 durch dessen radial äußeren Umfang 12 verlassenden flüssigen Brennstoffs die Bahn der Flügel 14 bei Drehung um die zumindest annähernd miteinander vereinigten Achsen 10a, 10b und 10 durchquert, d.h. zwischen dem radial äußeren Umfang 47 und dem radial inneren Umfang 49 der Flügel 14 und/oder um den radial äußeren Umfang 47 der Flügel 14 durch das Spiel 70 verläuft, ohne auf andere Hindernisse als die Flügel 14 zu treffen.
• Durch die obengenannte Befestigung des Teils 46 an der Kante 42 des Zentrifugierungskopfs 8 unter Anlage an der Fläche 36 dieses letzteren in der Richtung 13 entgegengesetzter Richtung werden die Flügel 14 nämlich auf eine ebenfalls für die vorliegende Erfindung charakteristische Weise stromabwärts des radial äußeren Umfangs 12 des Zentrifugierungskopfs 8 plaziert. Zur Ermöglichung dieser Befestigung weist das Teil 46 ein um dessen Achse, die nach der Befestigung am Kopf 8 mit der Achse 10a vereinigt ist, kreiszylindrisches, axiales Loch 50 auf, das gegenüber dem radial inneren Umfang 49 der Flügel 14 radial zurückgesetzt ist, wobei der Durchmesser dieses Lochs 50 im wesentlichen gleich dem der Fläche 37 des Zentrifugierungskopfs 8 ist, um die obengenannte Befestigung zu gestatten.
• Selbstverständlich wird vom Rahmen der Erfindung nicht abgewichen, wenn die Anordnung der Flügel 14 auf andere Weise vorgesehen und sie gegenüber dem radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 auf andere Weise angeordnet wird, einerseits vorausgesetzt, daß die Flügel 14 bezüglich der Blasrichtung 13 des Gases wie z.B. von der Verbrennungsluft stromabwärts dieses radial äußeren Umfangs 12 plaziert sind, so daß der radial äußere Umfang des Zentrifugierungskopfs im Hochdruckbereich 68 dieses Gases plaziert ist, und andererseits vorausgesetzt, daß die Bahn 17 des durch den radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 austretenden flüssigen Brennstoffs die Bahn der Flügel 14, die sich um die etwa miteinander vereinigten Achsen 10a, 10b und 10 drehen, und/oder das ringförmige Spiel 70 durchquert.
• Für den Zentrifugierungskopf 8 kann es ebenfalls verschiedene Ausführungsweisen geben, die dazu geeignet sind, die obengenannte Bahn 17 des flüssigen Brennstoff. nach dem Zentrifugieren zu definieren.
• Derartige Ausführungsweisen sind in den Figuren 6 bis 8 nur beispielhaft und nicht einschränkend dargestellt.
• In jeder dieser Figuren 6 bis 8 findet man gleichermaßen die röhrenförmige Leitung 7 mit der feststehenden Achse 10, den elastisch biegsamen Arm 10 mit der Achse 10b, der im Innern der röhrenförmigen Leitung 7 von einer flexiblen Muffe 26 umhüllt ist und damit einen ringförmigen Durchgang 24 für den zu verteilenden flüssigen Brennstoff definiert, welcher in Richtung 13 der röhrenförmigen Leitung 7 durch eine äußere Düse 25 davon austritt, sowie das hintere Ende 19 des Arms 18, das eine um die Achse 10b kreiszylindrische, äußere Umfangsfläche 22 aufweist und auf festverbundene Weise eine Längsdruckscheibe 23 in Richtung 13 für den Zentrifugierungskopf trägt, der mit den Bezuguzahlen 108, 208 bzw. 308 bezeichnet wird und wiederum auf festverbundene Weise bezüglich der Richtung 13 stromabwärts eine Anordnung von Flügeln trägt, die mit den Bezugszahlen 114, 214 bzw. 314 bezeichnet werden und zumindest in etwa im Innern des freien Rands 67 der Wand 66 unter Berücksichtigung des obengenannten ringförmigen Spiels 70 angeordnet sind und vorteilhafterweise aus einem einstückigen Teil bestehen, das mit den Bezugszahlen 146, 246 bzw. 346 bezeichnet wird.
• Die Teile 146, 246, 346 sind mit dem Teil 46 identisch, nur daß sie kein dem axialen Loch 50 entsprechendes axiales Loch aufweisen, so daß sie in Form eines durchgehenden, dichten mittleren Querschirms 143, 243, 343 gegenüber der Achse 10a nach der festen Verbindung mit dem Zentrifugierungskopf 108, 208 bzw. 308 eine der Abdeckung 43 entsprechende Abdeckung bilden und wie diese die Funktion haben, eine direkte Wanderung eines Leckagebetrags an flüssigem Brennstoff, der vorzugsweise in diesen drei Fällen gleichermaßen zwischem dem Zentrifugierungskopf 108, 208, 308 einerseits und der äußeren Umfangsfläche 22 des Arms 18 an seinem hinteren Ende 19 und der Scheibe 23 andererseits gestattet wird, bezüglich der Richtung 13 stromabwärts des Teils 146, 246, 346 zu verhindern. Aus Platzgründen ist der Schirm 143 bezüglich der Richtung 13 stromabwärts gewölbt, während die Schirme 243 und 343 flach sind und nach der Befestigung des Teils 146, 246, 346 am Zentrifugierungskopf 108, 209, 308 senkrecht zur Achse 10a stehen, jedoch können auch andere Formen gewählt werden, ohne daß deswegen vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
• Die Flügel 114, 214, 314 sind hingegen vollständig mit den Flügeln 14 identisch, und zwar insbesondere hinsichtlich der jeweiligen Durchmesser ihres radial äußeren Umfangs 147, 247, 347 und radial inneren Umfangs 149, 249, 349 im Vergleich mit dem Durchmesser eines radial äußeren Umfangs 112, 212, 312 des Zentrifugierungskopfs 8, der wie der radial äußere Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 definiert ist und wie bei diesem letzteren den Bereich bildet, durch den der flüssige Brennstoff auf zentrifugale Weise aus dem Zentrifugierungskopf 108, 208, 308 austritt, bevor er in Richtung 13 in Langsrichtung entlang einer Bahn 17, die die Bahn der Flügel 114, 214, 314 bei Drehung um die Achsen 10a, 10b, 10, die in etwa miteinander vereinigt sind, durchquert, gegenüber dem in diesen Figuren nicht sichtbaren feststehenden Träger 11 umgelenkt wird.
• Die Zentrifugierungsköpfe 108, 208, 308 bilden wie der Zentrifugierungskopf 8 ein Mittel zur Befestigung des jeweiligen Teils 146, 246, 346 hinsichtlich einer derartigen Drehung am hinteren Ende 19 des Arms 18 und definieren dazu mit dessen äußerer Umfangsfläche 22 in Höhe seines hinteren Endes 19 durch eine jeweilige Öffnung 121, 221, 321, die zwischen den Achsen 10a und 10b einen leichten Winkelversatz sowie ein den obengenannten Leckagebetrag an flüssigem Brennstoff zulassendes Spiel ermöglicht, ein Lager 120, 220 bzw. 320. Genauso wie beim Zentrifugierungskopf 8 ist darüber hinaus ihr radial äußerer Umfang 112, 212, 312 bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts der Flügel 114, 214, 314 plaziert, um ihre Positionierung im Hochdruckbereich 68 der Verbrennungsluft zu ermöglichen, was für die vorliegende Erfindung charakteristisch ist.
• Des weiteren entspricht der in Figur 6 dargestellte Zentrifugierungskopf 108 weitgehend dem Zentrifugierungskopf 8, insofern, als sich dort zwischen der Öffnung 121 und einem mit dem Kreis 28 identischen Kreis 128 zur Aufnahme des aus der Düse 25 ausgetretenen flüssigen Brennstoffs eine Fläche 127 befindet, die vollständig mit der Fläche 27 identisch ist und einen Übergang zwischen der Fläche 127 und einem Kranz 129 von Schaufeln 130 gewährleistet, die sich mit Durchgängen 131 abwechseln, welche eine zentrifugale Führung des flüssigen Brennstoffs vom Kreis 28 bis zum radial äußeren Umfang 112 des Zentrifugierungskopfs 8 gewährleisten.
• Im Unterschied zu den Schaufeln 30 sind die Schaufeln 130 bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts durch eine ringförmige Fläche 132 begrenzt, die, anstatt die geometrische Verlängerung der Fläche 127 zu bilden, eben ist und senkrecht zur Achse 10a steht, der gegenüber sie eine Kreisform bildet; der die Schaufeln 130 in zentrifugaler Richtung begrenzende radial äußere Umfang 112 ist seinerseits mit dem radial äußeren Umfang 12 des Zentrifugierungskopfs 8 identisch.
• Eine derartige Auswahl der Form der Fläche 129 erleichtert die zentrifugale Wanderung der festen Teilchen, die möglicherweise von der Verbrennungsluft mitgeführt werden und sich, falls dies zutrifft, entweder direkt oder nach zentrifugaler Wanderung auf die Fläche 127 auf der Fläche 132 ablagern.
• Die Durchgänge 131 sind ihrerseits durch die Fläche 132, durch den radial äußeren Umfang 112 des Zentrifugierungskopfs 108 und durch eine jeweilige Fläche 133 begrenzt, die mit der Fläche 33 identisch ist und wie diese an der Verbindungsstelle des radial äußeren Umfangs 112 mit einer ringförmigen ebenen Fläche 134, die in Richtung 13 weist und der Fläche 34 des Zentrifugierungskopfs 8 entspricht, wieder auf den radial äußeren Umfang 112 trifft.
• Über diese Fläche 134 wird der radial äußere Umfang 112 des Zentrifugierungskopfs 108 in Richtung der Achse 10a mit einer um die Achse 10a kreiszylindrischen Fläche 135, die von dieser abgewandt ist, verbunden, wobei die Fläche 135 vollständig mit der Fläche 35 vergleichbar ist, außer daß sie, anstatt einen kleineren Durchmesser als den des radial inneren Umfangs 149 der Flügel 114 aufzuweisen, wie dies bei der Fläche 35 im Vergleich mit dem radial inneren Umfang 49 der Flügel 14 der Fall ist, einen Durchmesser aufweist, der zwischen dem jeweiligen Durchmesser des radial äußeren Umfangs 112 des Zentrifugierungskopfs 108 und des radial inneren Umfangs 149 der Flügel 114 liegt.
• Bezüglich der Richtung 13 stromabwärts ist die Fläche 135 mit einer ebenen, um die Achse 10a, zu der sie senkrecht steht, kreisringförmigen Fläche 136 verbunden, die in Richtung 13 weist und die Fläche 135 mittels eines dem Versatz 41 entsprechenden Versatzes 141, der zur Aufnahme der Scheibe 23 mit einem zur Zulassung des obengenannten Leckagebetrags ausreichenden Spiel bestimmt ist, mit der Öffnung 121 verbindet. Der somit stromabwärts des von dem Schirm 143 des Teils 146 festgehaltenen Zentrifugierungskopfs 8 gelangende flüssige Brennstoff wandert auf zentrifugale Weise auf die Fläche 136 des Zentrifugierungskopfs 108 und tritt auf zentrifugale Weise an der Verbindungsstelle dieser Fläche mit der Fläche 135 aus dieser Fläche 136 aus, und zwar dicht genug am radial äußeren Umfang 112 des Zentrifugierungskopfs 108, um der gleichen Bahn 17 zu folgen wie der durch diesen radial äußeren Umfang 112 austretende Brennstoff.
• In diesem Fall kann die Befestigung des die Flügel 114 definierenden Teils 146 am Zentrifugierungskopf 8 durch verschiedene Mittel ausgeführt werden, und zwar insbesondere durch Schrauben, Nieten oder durch andere Mittel, jedoch ist in Figur 6 eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dargestellt, gemäß der der Zentrifugierungskopf 8 an der Verbindungsstelle seiner Flächen 136 und 135 mehrere gleichmäßig, winkelförmig um die Achse 10a verteilte Zähne 151 aufweist, die an der Fläche 135 angeordnete radiale Vorsprünge bilden, um das Teil 146 festzuhalten, indem sie in jeweilige Einschnitte 152 von jeweils entsprechenden Flügeln 114 dieses Teils 146 eingreifen.
• Die in den Figuren 7 und 8 dargestellten Zentrifugierungsköpfe 208, 308 sind spürbar anders ausgeführt als die Zentrifugierunguköpfe 8 und 108, entsprechen einander aber in hohem Maße.
• In jedem Fall enthält der Zentrifugierungskopf 208, 308 eine durchgehende Querscheibe 253, 353 zur Definierung der jeweiligen Öffnung 221, 321, wobei sich die Scheibe somit von der jeweiligen Öffnung 221, 321 bis zum jeweiligen um die Achse 10a kreiszylindrischen radial äußeren Umfang 212, 312 erstreckt.
• Jede Scheibe 253, 353 weist bezüglich der Richtung 13 stromabwärts eine senkrecht zur Achse 10a stehende, ebene Fläche 254, 354 auf, die in unmittelbarer Nähe des jeweiligen radial äußeren Umfangs 212, 312 an den Schaufeln 214, 314 der jeweiligen Teils 246, 346 angebracht ist. Diese Fläche 253 gestattet insbesondere das zentrifugale Wandern des durch das jeweilige Lager 220, 320 beförderten und von dem Schirm 243, 343 des jeweiligen Teils 246, 346 eingefangenen flüssigen Brennstoffs.
• Jede Scheibe 253 weist bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts ebenfalls eine senkrecht zur Achse 10a stehende, ringförmige ebene Fläche 256, 356 auf, die sich bis zum radial äußeren Umfang 212, 312 erstreckt. Diese Fläche 256, 356 ist ihrerseits dazu bestimmt, den Großteil des aus der Düse 25 stammenden flüssigen Brennstoffs aufzunehmen und diesen Großteil des flüssigen Brennstoffs auf zentrifugale Weise bis zu einem jeweiligen um die Achse 10a kreisringförmigen Kranz 229, 329 zu führen, welcher aus einem gegenüber dem flüssigen Brennstoff radial durchlässigen Material besteht und seinerseits als Ersatz für die Durchgänge 31, 131 zwischen den Schaufeln 30, 130 dessen zentrifugale Führung mit Verteilung bis zum jeweiligen radial äußeren Umfang 212, 312 gewährleistet. Zu diesem Zweck sind die Flächen 255, 355 durchgehend und dicht; darüber hinaus sind sie wie die Flächen 27, 127 der Zentrifugierungsköpfe 8, 108 in Längsrichtung weit genug von der Düse 25 beabstandet, um bei Anhalten der Vorrichtung ein Wandern des möglicherweise in der Düse 25 verbleibenden flüssigen Brennstoffs durch Kapillarwirkung zu ihnen hin zu vermeiden.
• Jeder der Kränze 229, 329 ist somit von dem radial äußeren Umfang 212, 312 bis zu einem Kreis 228, 328 der Fläche 255, 355 zwischen dem radial äußeren Umfang 212, 312 und der Öffnung 221, 321 an dieser Fläche 255, 355 der jeweiligen Scheibe 253, 353 angebracht.
• Durch den radial äußeren Umfang 212, 312 in von der Achse 10a abgewandter Richtung begrenzt, sind die Kränze 229, 329 in Richtung auf diese Achse durch eine jeweilige um diese Achse kreiszylindrische Fläche 256, 356 mit einem Durchmesser, der dem des Kreises 228, 328 entspricht, begrenzt, und bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts sind die Kränze 229, 329 durch eine ebene, um die Achse 10a kreisringförmige und senkrecht dazu stehende Fläche 257, 357 begrenzt.
• Durch diese Fläche 257, 357 ist eine Verkleidung 258, 358, die wie die Scheibe 253, 353 durchgehend, dicht und um die Achse 10a kreisringförmig ist, auf fest verbundene Weise an dem Kranz 229, 329 angebracht.
• Die Verkleidungen 258, 358 erstrecken sich bis zum radial äußeren Umfang 212, 312 in von der Achse 10a abgewandter Richtung, während sie sich, der Achse zugewandt, über die Fläche 256, 356 des Kranzes 229, 329 hinweg derart erstrecken, daß sie mit der Fläche 255, 355 der Scheibe 253, 353 zwischen der äußeren Umfangsfläche 22 des Arms 18 und der Fläche 256, 356 des Kranzes 229, 329 einen Hohlraum 259, 359 begrenzen, der den aus der Düse 25 auf die Fläche 255, 355 der Scheibe 253, 353 ausgestoßenen flüssigen Brennstoff einfängt, d.h. ein Rückprallen dieses flüssigen Brennstoffs bezüglich der Richtung 13 stromaufwärts verhindert und folglich dafür sorgt, daß dieser dem Einfluß des Zentrifugierungskopfs 208, 308 nicht entgeht.
• Durch die Verkleidungen 258, 358 wird des weiteren der Schutz der Kränze 229, 329 vor möglicherweise durch die Verbrennungsluft mitgeführten festen Teilchen gewährleistet.
• Selbstverständlich dürfen die Verkleidungen 258, 358 nicht einem eventuellen Versatz der Achse 10a zur Achse 10b entgegenstehen und weisen dazu zur Achse 10a hin einen um diese Achse 10a kreisringförmigen, radial inneren Umfang 260, 360 auf, dessen Durchmesser größer ist als der der Öffnung 221, 321, jedoch kleiner als der der Fläche 256, 356 des Kranzes 229, 329, um um dem Arm 18 einen axialen Durchgang 265, 365 bezüglich der Achse 10a zu begrenzen. Während jede Verkleidung 258, 358 in einem Bereich neben der Fläche 257, 357 des Kranzes 229, 329 und eventuell in einem sich radial im Innern der Fläche 256, 356 befindenden Bereich flach ist und senkrecht zur Achse 10a steht, sind die Verkleidungen 258, 358 darüber hinaus in Richtung 13 stromaufwärts zu ihrem radial inneren Umfang 260, 360 hin gekrümmt, ohne allerdings die Fläche 255, 355 der Scheibe 253, 353 zu berühren.
• Es kommen verschiedene Ausführungsformen der Kränze 229, 329 in Frage, um diese Kränze gegenüber dem flüssigen Brennstoff radial durchlässig zu machen.
• Wie beispielsweise in Figur 7 zu sehen, können sie dazu in Form eines Netzes ausgebildet sein, das wiederum unterschiedlich zusammengesetzt sein kann; ein derartiges Netz kann durch sich kreuzende Fäden oder Fasern, insbesondere aus Metall, definiert oder auch, wie dargestellt, aus einem Längsstapel aus Scheiben 261 aus Streckmetall gebildet sein.
• Wie in Figur 8 gezeigt, kann man auch eine ringförmige Masse 362 aus einem porösen Material, wie zum Beispiel einem Sintermaterial und insbesondere einem Sintermetall, als Kranz 329 verwenden.
• In jedem Fall wird die Montage der Scheibe 253, 353, des Kranzes 229, 329, der Verkleidung 258, 358 und möglicherweise des Teils 246, 346 durch die geeignetsten Mittel ausgeführt, wobei die Auswahl von dem Durch schnittsfachmann getroffen werden kann.
• Somit ist in der Figur 7 beispielhaft ein durch Längsnieten 263, die sich radial vom radial inneren Umfang 249 der Flügel 214 zurückgesetzt in unmittelbarer Nähe der Fläche 256 des Kranzes 229, aber radial gegenüber dem Kranz zurückgesetzt befinden, ausgeführter Aufbau eines Längsstapels dargestellt, der in der Richtung 13 entgegengesetzter Richtung das Teil 246, die Scheibe 253, den Kranz 229, der selbst aus einem Stapel von Streckmetallscheiben 261 gebildet ist, und die Verkleidung 258 enthält. In Figur 8 wird eine Schweißung 364 des Teils 346 an der Scheibe 353 in Höhe der Schaufeln 314 und des radial äußeren Umfangs 312 dargestellt, wobei der gegenseitige Zusammenbau der Scheibe 353, der den Kranz 329 bildenden Masse 362 und der Verkleidung 358 wie im Fall von Figur 7 mittels nicht dargestellten Längsnieten ausgeführt sein kann.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit, insbesondere eines flüssigen Brennstoffs in einem Brenner, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

- einen Träger (11), der eine Längsachse (10) aufweist,

- einen Kopf (8, 108, 208, 308) zur Zentrifugierung der Flüssigkeit, der eine Achse (10a), die ungefähr mit der Achse (10) des Trägers (11) zusammenfällt, und einen radial äußeren Umfang (12, 112, 212, 312) zum zentrifugalen Austritt der Flüssigkeit aufweist,

- Mittel (18, 20, 23) zur Befestigung des Zentrifugierungskopfs, so daß er sich gegenüber dem Träger (11) um dessen Achse (10) drehen kann,

- Mittel (6, 7, 25) zur Zuführung der Flüssigkeit zum Zentrifugierungskopf (8, 108, 208, 308), die gegenüber dessen radial äußerem Umfang (12, 112, 212, 312) radial zurückgesetzt sind,

- Mittel (34) zum Blasen eines Gases, insbesondere von Verbrennungsluft, entlang einer in Langsrichtung verlaufenden Bahn mit festgelegter Richtung (13),

- mit dem Zentrifugierungskopf (8, 108, 208, 308) fest verbundene Flügel (14, 114, 214, 314), die einen radial äußeren Umfang (47, 147, 247, 347) und eine Bahn einer mit dem Zentrifugierungskopf (8, 108, 208, 308) gemeinsamen Drehung aufweisen, die die Bahn des geblasenen Gases derart kreuzt, daß dieses durch Einwirkung auf die Flügel (14, 114, 214, 314) die Drehung des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) gegenüber dem Träger bewirkt,

- Mittel (66) zum Drosseln des um die Flügel (14, 114, 214, 314) geblasenen Gases, die im geblasenen Gas einen Hochdruckbereich (68) und einen Niederdruckbereich (69) bilden, wobei sich diese Bereiche bezüglich der Richtung (13) stromaufwärts bzw. stromabwärts der Flügel (14, 114, 214, 314) befinden,

dadurch gekennzeichnet, daß sich der radial äußere Umfang (12, 112, 212, 312) des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) bezüglich der Richtung (13) stromaufwärts der Flügel (14, 114, 214, 314) in dem Hochdruckbereich (68) und gegenüber dem radial äußeren Umfang (47, 147, 247, 347) der Flügel (14, 114, 214, 314) radial zurückgesetzt befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (14, 114, 214, 314) einen radial inneren Umfang (49, 149, 249, 349) aufweisen, der gegenüber dem radial äußeren Umfang (12, 112, 212, 312) des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) radial zurückgesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18, 20, 23) zur Befestigung des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) dazu geeignet sind, unter der gemeinsamen Wirkung der auf die Eigenmasse, die Flüssigkeit und das geblasene Gas des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) zurückzuführenden Kräfte eine Selbstausrichtung des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) bei seiner Drehung gegenüber dem Träger (11) zu gestatten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (6, 7, 25) zur Führung der Flüssigkeit zum Zentrifugierungskopf (8, 108, 208, 308) eine Längsdüse (25) enthalten, die bezüglich der Richtung (13) stromaufwärts des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) angeordnet ist und sich in Längsrichtung stromabwärts öffnet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18, 20, 23) zur Befestigung des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) einen axialen Arm (18) des Trägers (11) enthalten, der bezüglich der Richtung (13) stromabwärts ein den Zentrifugierungskopf (8, 108, 208, 308) tragendes freies Ende (19) aufweist, und daß die Düse (25) um den Arm (18) herum angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (18, 20, 23) ein Axiallager (20, 23) enthalten, das einen Leckagebetrag der Flüssigkeit gestattet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugierungskopf (8, 108, 208, 308) Mittel (43, 45, 143, 243, 343) zur Zufuhr dieses Leckagebetrags zum radial äußeren Umfang (12, 112, 212, 312) des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) hin enthält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugierungsköpf (8, 108, 208, 308) bezüglich der Richtung (13) stromaufwärts einen ringförmigen Kranz (29, 129, 229, 329) zur Verteilung der Flüssigkeit, der sich entlang dem radial äußeren Umfang (12, 112, 212, 312) des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) erstreckt, und eine durchgehende, dichte Querfläche (27, 127, 255, 355) für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit zwischen der Achse (10a) des Zentrifugierungskopfs (8, 108, 208, 308) und dem Kranz (29, 129, 229, 329) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugierungskopf (8, 108) bezüglich der Richtung (13) stromaufwärts einen ringförmigen Kranz (29, 129) mit radialen Schaufeln (30, 130) aufweist, der sich entlang dem radial äußeren Umfang (12, 112) des Zentrifugierungskopfs (8, 108) um die Fläche (27, 127) für die zentrifugale Wanderung herum erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (27, 127) für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit konkav und kreiskegelstumpfförmig um die Achse (10) des Zentrifugierungskopfs (8, 108) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (30) bezüglich der Richtung (13) stromaufwärts durch eine geometrische Verlängerung (32) der Fläche (27) für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit begrenzt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (130) bezüglich der Richtung (13) stromaufwärts durch eine senkrecht zur Achse (10a) des Zentrifugierungskopfs (108) stehende ebene Fläche (132) begrenzt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugierungskopf (208, 308) bezüglich der Richtung (13) stromaufwarts einen ringförmigen Kranz (229, 329) aufweist, der aus einem Material (261, 362) besteht, das gegenüber der Flüssigkeit radial durchlässig ist, und der sich entlang dem radial äußeren Umfang (212, 312) des Zentrifugierungskopfs (208, 308) um die Fläche (255, 355) für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit erstreckt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem radial durchlässigen Material um ein Netz (261) handelt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem radial durchlässigen Material um ein poröses Material (362) handelt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugierungskopf (208, 308) stromaufwärts des Kranzes (229, 329) und der Fläche (255, 355) für die zentrifugale Wanderung der Flüssigkeit eine durchgehende, dichte, ringförmige Querverkleidung (258, 358) aufweist, die einen axialen Durchgang (265, 365) für die Flüssigkeit enthält.