Zerstäuber für einen Ölbrenner

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber für einen Ölbrenner mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

[0002] Für die Zerstäubung von Heizöl werden sogenannte Y-Zerstäuberdüsen eingesetzt (US-PS 24 80 459), bei denen Zerstäubungsdampf mit einem konstanten Druck von etwa 10 bis 11 bar leicht überhitzt über mehrere Düsenbohrungen aus dem Zerstäuberkopf unter einem bestimmten Winkel in den Feuerraum geblasen wird. Dieser Zerstäubungsdampf wird vor dem Austritt in gemeinsamen Austrittsbohrungen von etwas größerem Durchmesser Y-artig mit dem Heizöl in Verbindung gebracht. Dabei wird das Heizöl durch den expandierenden Zerstäubungsdampf in feine Tröpfchen zerrissen.

[0003] Weiterhin sind für die Zerstäubung insbesondere von schwerem Heizöl sogenannte Vorgemisch-Düsen bekannt. Bei diesen Düsen tritt das Heizöl über ein zentrales Rohr in eine Mischkammer ein, in die angenähert tangential einzelne Bohrungen zur Führung von Dampf einmünden. Die Dampfzustände sind vergleichbar mit denen in der Y-Düse. In der Mischkammer wird das Heizöl mit dem Dampf verwirbelt und tritt über einzelne Austrittsbohrungen unter einem bestimmten Winkel in den Feuerraum aus.

[0004] Bei einer bekannten Vorgemisch-Düse (VGB KRAFTWERKSTECHNIK 56 (1956) Seiten 622 bis 629) sind die in die Mischkammer einmündenden Bohrungen als Y-Düsen ausgebildet. Die Austrittsbohrungen der Mischkammer sind auf zwei Teilkreisen angeordnet, wobei die Achsen der Austrittsbohrungen beider Gruppen den gleichen Winkel zur Längsachse des Zerstäubers bilden. Eine andere bekannte Vorgemisch-Düse (DE-PS 34 42 148) verwendet zwei hintereinander liegende Mischkammern. Die Austrittsbohrungen der hinteren Mischkammer weisen unterschiedliche Querschnitte auf und sind unsymmetrisch zur Längsmittelebene angeordnet. Diese Maßnahmen dienen der gestuften Zuführung von Heizöl in den Feuerraum. In Anbetracht der gestiegenen Anforderungen an eine verminderte Schadstoffemission und bedingt durch die schlechter werdenden Qualitäten des Heizöles ist das durch die Vorgemisch-Düsen erzeugte Zerstäubungsergebnis nicht mehr ausreichend.

[0005] Aus der WO-A-92/0412 ist ein Zerstäuber zum Zerstäuben einer nicht näher bezeichneten Flüssigkeit bekannt. In dem Düsenkopf des Zerstäubers ist eine erste Kammer von gleichbleibendem Querschnitt gebildet, die mit einer die zu zerstäubende Flüssigkeit führenden Leitung verbunden ist. Von dieser Kammer gehen Rohre von gleichbleibendem Querschnitt aus, die zu Austrittsöffnungen führen. Diese Rohre durchdringen eine zweite in dem Düsenkopf gebildete Kammer, die mit einer Zuführung eines gasförmigen Zerstäubungsmediums verbunden ist. Die Rohre sind dort, wo sie durch die zweite Kammer geführt sind, mit Öffnungen versehen, durch die das Zerstäubungsmedium in die Rohre eindringt. Über Kanäle ist weiterhin die die Flüssigkeit aufnehmende erste Kammer 18 mit der zweiten Kammer für das Zerstäubungsmedium verbunden, so daß eine doppelte Zerstäubung ermöglicht wird. Aufgrund seiner Ausbildung ist der bekannte Zerstäuber eher geeignet, niedrig viskose Flüssigkeiten zu zerstäuben.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Zerstäuber so zu gestalten, daß die Zerstäubungsqualität für die Verbrennung von schweren Heiz- und Sonderölen verbessert wird.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Zerstäuber erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0008] Bei dem erfindungsgemäßen Zerstäuber wird der Zerstäubungsdampf gestaffelt eingeblasen, so daß eine doppelte Zerstäubung erfolgt und zwar einmal in der Mischkammer und noch einmal vor dem Austritt aus den Y-artig ausgebildeten Austrittsbohrungen der Mischkammer. Durch diese räumlich im Düsenkopf zusammengefaßte, doppelte Zerstäubung läßt sich die Zerstäubungsqualität auch bei problematischen Ölen wesentlich verbessern, so daß diese Brennstoffe vollständig und mit verminderter Schadstoffemission verbrannt werden können.

[0009] Das gestaffelte Einblasen kann gemäß Anspruch 4 dazu benutzt werden, einen Teil des Zerstäubungsdampfes als Kühl- und Sperrdampf zwischen den miteinander lösbar verbundenen und der sehr heißen Gasatmosphäre des Feuerraumes ausgesetzten Teilen am Zerstäuberkopf zu führen. Durch diese Kühlung wird eine Lockerung der aneinander gepreßten Teile und damit eine Ölleckage verhindert. Die gruppenweise Zusammenfassung einzelner Y-artig ausgebildeter und unterschiedlich geneigter Austrittsbohrungen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 läßt eine gestufte Brennstoffzuführung in den Feuerraum zu, die bei der Verbrennung eine verminderte Bildung von Stickoxid begünstigt.

[0010] Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Zerstäubers,

Fig. 2 die Seitenansicht des Zerstäubers nach Fig. 1 in Blickrichtung A,

Fig. 3 den Längsschnitt durch den Kopf eines Zerstäubers gemäß einer anderen Ausführungsform und

Fig. 4 die Seitenansicht des Zerstäubers nach Fig. 3 in Blickrichtung A.

[0011] Der dargestellte Zerstäuber gehört zu einem Brenner zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff, insbesondere zur schadstoffarmen Verbrennung von schwerem Heiz- oder Sonderöl. Er besteht aus zwei Zuführungsleitungen 1, 2, von denen eine der Zuführung des Heizöles und die andere der Zuführung eines dampf- oder gasförmigen Zerstäubungsmediums wie Wasserdampf oder Luft dient. Die beiden Zuführungsleitungen 1, 2 sind von einem äußeren Schutzrohr 3 umgeben, das über einen Boden 4 mit einem Düsenkopf 5 verbunden ist. Der Düsenkopf 5 besteht aus einem Kopfstück 6, einer Zwischenplatte 7 und einer Kappe 8, die dicht aneinander stoßend durch eine Überwurfmutter 9 miteinander verbunden sind. Die Überwurfmutter 9 greift mit einem Innengewinde 10 in ein auf dem Kopfstück 6 angebrachtes Außengewinde ein. Die Überwurfmutter 9 ist mit einer Halteklaue 11 versehen, die bei angezogener Überwurfmutter 9 an einer an die Kappe 8 angeformten Schulter anliegt.

[0012] Zwischen dem Boden 4 und dem Kopfstück 6 ist eine Kammer 12 gebildet, in die die das Zerstäubungsmedium führenden Zuführungsleitung 2 hineinmündet. Durch das Kopfstück 6 sind in Längsrichtung eine oder mehrere Durchgangsbohrungen 13 geführt, die die Kammer 12 mit einem Ringraum 14 verbinden, der an der Berührungsfläche zwischen dem Kopfstück 6 und der Zwischenplatte 7 gebildet ist. Die das Heizöl führende Zuführungsleitung 1 ist durch die Kammer 12 hindurch bis in das Kopfstück 6 geführt und mündet in einen das Kopfstück 6 durchdringenden Kanal 15.

[0013] Die Zwischenplatte 7 und die Kappe 8 umschließen eine Mischkammer 16, die über eine zentral in der Zwischenplatte 7 angebrachte Durchgangsöffnung 17 mit dem das Heizöl führenden Kanal 15 verbunden ist. Am austrittsseitigen Ende ist die Mischkammer 16 mit mehreren Austrittsbohrungen 18 versehen, die schräg durch die Kappe 8 geführt sind. Jede Austrittsbohrung 18 enthält zwei Abschnitte von unterschiedlichem Querschnitt, wobei der größere Querschnitt auf der Austrittsseite liegt.

[0014] In die Mischkammer 16 münden schräg und angenähert tangential mehrere Eintrittsbohrungen 19 hinein, die von dem den Zerstäubungsdampf führenden Ringraum 14 ausgehen. In der Verlängerung des Ringraumes 14 sind durch die Zwischenplatte 7 Axialbohrungen 20 geführt, deren Eintrittsenden mit dem Ringraum 14 in Verbindung stehen und die in eine Ringkammer 21 münden, die an der Berührungsfläche zwischen der Zwischenplatte 7 und der Kappe 8 gebildet ist. Von der Ringkammer 21 gehen Schrägbohrungen 22 aus, die durch die Kappe 8 des Düsenkopfes 5 geführt sind und unter Bildung von Y-Düsen in dem größeren Abschnitt der Austrittsbohrungen 18 enden.

[0015] Das aus dem Kanal 15 in die Mischkammer 16 einströmende Heizöl wird durch den aus den Eintrittsbohrungen 19 eintretenden Zerstäubungsdampf verwirbelt und tritt anschließend aus den Austrittsbohrungen 18 aus. Vor dem Austritt aus den Austrittsbohrungen 18 wird das so behandelte Heizöl durch den aus den Schrägbohrungen 22 zugeführten Zerstäubungsdampf noch einmal zerstäubt.

[0016] Von einer oder mehreren der Axialbohrungen 20 und der Schrägbohrungen 22 gehen Querbohrungen 23 aus, die in ringförmigen Randausnehmungen 24 enden. Die Randausnehmungen 24 sind auf der Außenseite in die Zwischenplatte 7 und die Kappe 8 geschnitten. Über die Querbohrungen 23 wird ein Teil des Zerstäubungsdampfes abgezweigt und als Kühl- oder Sperrdampf in den Ringspalt geführt, der zwischen der Zwischenplatte 7 und der Kappe 8 des Düsenkopfes 5 und der Überwurfmutter 9 sowie zwischen der Kappe 8 und der Halteklaue 11 der Überwurfmutter 9 vorhanden ist.

[0017] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bilden die Achsen der Austrittsbohrungen 18 einen Zentriwinkel von a°. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, können die Austrittsbohrungen auch gruppenweise auf zwei oder mehr Teilkreisen angeordnet sein. Dabei bilden die Achsen der auf dem kleineren Teilkreis liegenden Austrittsbohrungen 18' einen Zentriwinkel von b, der kleiner als der Zentriwinkel a ist, den die Achsen der auf dem größeren Teilkreis liegenden Austrittsbohrungen 18 bilden.

[0018] Die Brennstoffmenge, die durch die jedem Teilkreis zugeordneten Austrittsbohrungen 18, 18' durchgesetzt wird, kann unterschiedlich groß sein. So wird man meistens durch die auf dem inneren Teilkreis angeordneten und den kleineren Zentriwinkel aufweisenden Austrittsbohrungen 18' eine größere Brennstoffmenge einblasen. Diese Brennstoffmenge dringt weiter in den Feuerraum ein, was zu einer verminderten Bildung von Stickoxiden bei der Verbrennung führt. Bei einer Frontalfeuerung kann man eine Brennstoffstufung dadurch erreichen, daß man den nach oben gerichteten Austrittsbohrungen 18 des horizontal angeordneten Zerstäubers einen größeren Querschnitt gibt als den nach unten gerichteten Austrittsbohrungen 18, so daß durch die erstgenannten Austrittsbohrungen eine größere Brennstoffmenge eingeblasen wird.

Ansprüche

1. Zerstäuber für einen Ölbrenner mit einer das Öl und einer ein Zerstäubungsmedium führenden Zuführungsleitung (1, 2), die zu einer in einem Düsenkopf (5) gebildeten und mit Austrittsbohrungen (18) versehenen Mischkammer (16) führen, wobei die das Zerstäubungsmedium führende Zuführungsleitung (2) zusätzlich mit den Austrittsbohrungen (18) der Mischkammer (16) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung Bohrungen (22) enthält, die schräg durch den Düsenkopf (5) hindurchgeführt sind, daß die Austrittsbohrungen (18) zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Querschnitt aufweisen und daß die Bohrungen (22) unter einem Winkel Y-artig jeweils in den austrittsseitig liegenden Abschnitt mit dem größeren Querschnitt der Austrittsbohrungen (18) münden.

2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen (18, 18') gruppenweise angeordnet sind und daß die Längsachsen der Austrittsbohrungen (18, 18') jeder Gruppe einen unterschiedlichen Winkel zur Längsachse des Zerstäubers bilden.

3. Zerstäuber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen (18) beiderseits der Längsmittelebene des Zerstäubers einen unterschiedlich großen Querschnitt aufweisen.

4. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Mischkammer (16) umschließende Düsenkopf (5) aus mehreren Teilen besteht, die durch eine Überwurfmutter (9) verbunden sind und daß von den den Düsenkopf (5) durchdringenden, das Zerstäubungsmedium führenden Bohrungen (20, 22) Querbohrungen (23) ausgehen, die nach außen in den Zwischenraum zwischen dem Düsenkopf (5) und der Überwurfmutter (9) geführt sind.

Claims

1. Atomiser for an oil burner with a feed duct (1) conducting the oil and a feed duct (2) conducting the atomising medium, which ducts lead to a mixing chamber (16) formed in a nozzle head (5) and provided with outlet bores (18), wherein the feed duct (2) conducting the atomising medium additionally stands in connection with the outlet bores (18) of the mixing chamber (16), characterised thereby that the connection comprises bores (22) which are guided obliquely through the nozzle head (5), that the outlet bores (18) have two sections with different cross-sections and that the bores (22) open at an angle in Y-shaped manner each time into the section, which lies at the outlet side, with the greater cross-section of the outlet bores (18).

2. Atomiser according to claim 1, characterised thereby that the outlet bores (18, 18') are arranged in groups and that the longitudinal axes of the outlet bores (18, 18') of each group form a different angle relative to the longitudinal axis of the atomiser.

3. Atomiser according to claim 1 or 2, characterised thereby that the outlet bores (18) have a cross-section of different size at both sides of the longitudinal centre plane.

4. Atomiser according to one of claims 1 to 3, characterised thereby that the mixing chamber (16) inclusive of nozzle head (5) consists of several parts which are connected together by a box nut (9) and that transverse bores (23) extend from the bores (20, 22), which penetrate the nozzle head (5) and conduct the atomising medium, and are led outwardly in the intermediate space between the nozzle head (5) and the box nut (9).

Revendications

1. Pulvérisateur pour brûleur à fioul, ayant une conduite d'amenée (1, 2) guidant le fioul et un fluide de pulvérisation vers une chambre de mélange (16) ménagée dans une tête de buse (5) et de conduites pourvues d'orifices de sortie (18), la conduite d'amenée (2) guidant le fluide de pulvérisation étant en plus reliée aux orifices (18) de la chambre de mélange (16), caractérisé en ce que la liaison comprend des perçages (22) forés obliquement par rapport à la tête de buse (5), en ce que les orifices (18) présentent deux tronçons ayant une section transversale différente et en ce que les perçages (22) débouchent chacun sous un angle en Y dans le tronçon situé côté sortie là où la section transversale des orifices (18) est la plus grande.

2. Pulvérisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de sortie (18, 18') sont disposés par groupes et en ce que les axes longitudinaux de chaque groupe font un angle différent par rapport à l'axe longitudinal du pulvérisateur.

3. Pulvérisateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les orifices de sortie (18) présentent, de part et d'autre du plan médian longitudinal du pulvérisateur, une section transversale d'aire différente.

4. Pulvérisateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête de buse (5) renfermant la chambre de mélange (16) est constituée de plusieurs parties reliées au moyen d'un écrou raccord (9) et en ce que partent depuis les orifices (20, 22), traversant la tête de buse (5) et guidant le fluide de pulvérisation, des perçages transversaux (23) qui sont guidés vers l'extérieur dans l'espace intérieur existant entre la tête de buse (5) et l'écrou raccord (9).

Zeichnung