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Zerstäuberbrenner für flüssige Brennstoffe.
Die Erfindung betrifft einen Zerstäuberbrenner für flüssige, insbesondere schwerflüssige Brennstoffe, z. B. Masut, mit einem von der Brennerflamme beheizten Vorwärmer zur getrennten Vorwärmung des Brennstoffes und des Zerstäubungsmittels. Als Zerstäubermittel kann in bekannter Weise Luft verwendet werden, es ist jedoch möglich und zweckmässig, hiezu eine verdampfte Flüssigkeit, vorzugsweise den Brennstoff selbst zu verwenden.
Gemäss der Erfindung besteht der Vorwärmer aus mehreren ringförmigen, die Brennerflamme umgebenden Elementen, deren Hohlräume durch eine Reihe von Öffnungen derart miteinander verbunden sind, dass zwei voneinander getrennte Kanalreihen, u. zw. die eine für den Brennstoff und die andere für das Zerstäubungsmittel, gebildet werden. Ferner ist ein Mehrweghahn vorgesehen, durch den die einzelnen Kanäle einer oder beider Kanalreihen derart wahlweise miteinander verbunden werden können, dass die Strömungswege innerhalb des Vorwärmers verkürzt oder verlängert werden.
Auf diese Weise kann je nach Erfordernis der Grad der Vorwärmung geregelt werden. Anderseits kann durch Wahl einer entsprechenden Anzahl von Elementen, aus denen der Vorwärmer zusammengesetzt wird, in einfacher Weise eine Anpassung des Vorwärmers an einen bestimmten Brenner vorgenommen werden. Durch die Erfindung wird eine besonders vollkommene Verbrennung und damit ein sehr wirtschaftlicher Betrieb ermöglicht.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 zeigt den Brenner samt Vorwärmer im Längsschnitt bzw. in Ansicht. Die Fig. 2 ist links ein Schnitt
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nach der Linie A-A, und die Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1. Die Fig. 5 zeigt den vor dem ersten Element liegenden Dichtungsring bei C-C (Fig. 1). Die Fig. 6 und 7 sind Schnitte nach den Linien D-D bzw. E-E der Fig. 1. Die Fig. 8 zeigt einen zwischen die Elemente geschalteten Dichtungsring bei F-F, G-G und J-J (Fig.]). Die Fig. 9 zeigt einen solchen Ring bei G-G (Fig. 1).
Die Fig. 10 ist ein Schnitt nach der Linie K-K der Fig. 1. Die Fig. 11-14 zeigen schematisch einen Mehrweghahn in vier verschiedenen Stellungen. Die Fig. 15 zeigt im Schema, gesehen in Richtung des Pfeiles R der Fig. 7, den Strömungsverlauf des Brennstoffes. Die Fig. 16 und 17 zeigen im Schema, gesehen in Richtung des Pfeiles S bzw. T in der Fig. 7, den Strömungsverlauf des Zerstäubungsmittels.
Wie die Fig. 1 zeigt, ist an der Wand 121 eines Kessels unter Zwischenschaltung des Vorwärmers 103 das Gehäuse 120 des Brenners 100 befestigt. Letzterer besitzt eine äussere Düse 95, in welche der Brennstoff, z. B. Masut, eingeführt wird, wogegen in die innere Düse 94 das Zerstäubungsmittel eingeführt wird. Der Vorwärmer 103 besteht aus einer Reihe ringförmiger Elemente 104, die unter Zwischenschaltung von Dichtungsringen 105 aneinandergefügt sind und die Brennerflamme umgeben (s. auch die Fig. 6-10).
Die Stossflächen der Elemente 10. 3 sowie die Dichtungsringe 105 sind mit einer Reihe von Öffnungen versehen, durch welche die Innenräume der Elemente miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Beispiel sind zwanzig derartige Öffnungen über den Umfang des Vorwärmers verteilt (Fig. 6,7), so dass zwanzig Kanäle gebildet werden, die in den Fig. 5-10 mit den Ziffern 1-20 bezeichnet sind. Die genannten Öffnungen sind derart ausgeteilt, dass das in den Kanälen strömende Medium durch den Vorwärmer mehrere Male hin-und zurückgeführt wird.
Dabei sind die Kanäle derart in Serie geschaltet, dass sie zwei voneinander getrennte Kanalreihen bilden, von denen die eine die
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Öffnungen 13-20 umfasst und vom Brennstoff durchströmt wird, wogegen die andere Kanalreihe die Öffnungen 1-12 umfasst und vom Zerstäubungsmittel durchströmt wird. In der Zeichnung ist die Strömung des Brennstoffes durch dicke, die Strömung des Zerstäubungsmittels durch dünne Pfeile angedeutet.
Der vorzuwärmende Brennstoff wird dem Vorwärmer durch die Leitung 125 (bei E) zugeführt.
Die Fig. 15 zeigt den in eine Ebene abgewickelten Strömungsweg des Brennstoffes durch den Vorwärmer. Es ist ersichtlich, dass der Brennstoff. nacheinander die Kanäle 13-20 in abwechselnder Richtung durchströmt. Hiebei ist die Länge des gesamten Stromweges durch einen Mehrweghahn 91 regelbar. Letzterer ist mit einer durchgehenden axialen-Bohrung M' (Fig. 7) versehen, die durch radiale
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In den Fig. 11-14 sind vier verschiedene Stellungen des Mehrweghahnes 91 angedeutet, wobei seine vier radialen Bohrungen nebeneinander gezeichnet sind. In der Stellung nach der Fig. 14, die mit dem Schema nach der Fig. 15 übereinstimmt, durchströmt der Brennstoff alle Kanäle 13-20. In der Stellung nach der Fig. 11 werden bloss die Kanäle 13 und M, in der Stellung nach der Fig. 12 die Kanäle 13-16 und in der Stellung nach der Fig. 13 die Kanäle 13-18 durchströmt. Durch entsprechend Einstellung des Mehrweghahnes wird somit die Länge des Stromweges und damit auch das Mass der Vorwärmung des Brennstoffes geregelt.
In allen Fällen verlässt der Brennstoff den Vorwärmer durch den Kanal d (bei 0) über den halbkreisförmigen Kanal j ! M' (bei B, Fig. 4) und wird bei 101 (Fig. 3) der Brennstoffdüse 95 des Brenners zugeführt.
Der erste Teil des Strömungsweges des Zerstäubungsmittels ist in der Fig. 17, der daran anschliessende zweite Teil dieses Weges in der Fig. 16 dargestellt. Das Zerstäubungsmittel, das z. B. aus flüssigem Brennstoff besteht, tritt durch die Leitung 126 (bei E) in den Vorwärmer ein, durchströmt zuerst die Kanäle 6-1 (Fig. 17) und wird dadurch vorgewärmt. Vom Kanal 1 gelangt es über eine Anzahl von Regelventilen 92 und Kammern 127 in den Kanal 7 (Fig. 7) und durchströmt sodann die Kanäle 7-12 (Fig. 16).
Während in den Kanälen 6-1 die Vorwärmung des flüssigen Brennstoffes erfolgt, zirkuliert dieser in den Kanälen 7-12 bereits in Form von Dampf, der weiter erhitzt wird und den Vorwärmer durch die Öffnungen 8, 10 und 12 (bei 0, Fig. 5) verlässt und sodann den halb- kreisförmigen Kanal 102' (bei B, Fig. 4) durchströmt. Von hier wird das dampfförmige Zerstäubungsmittel bei 102 (Fig. 3) der Zerstäuberdüse 94 des Brenners zugeführt. Wird statt des Brennstoffes ein gasförmiges Zerstäubungsmittel, z. B. Luft, verwendet, so durchströmt es gleichfalls die Kanäle 6-1 und daran anschliessend die Kanäle 7-12.
Im dargestellten Beispiel ist bloss die Länge des Stromweges (Kanäle 13-20) des Brennstoffes durch einen mehrwegehahn 91 regelbar. Ein solcher Hahn kann jedoch auch zur Regelung des Stromweges (Kanäle 6-1, 7-12) des Zerstäubungsmittels vorgesehen sein. Der Umlauf des Brennstoffes und des Zerstäubungsmittels durch den Vorwärmer kann durch Ölpumpen, Kompressoren oder andere bekannte Vorrichtungen erzielt werden.
Gemäss der Fig. 1 ist in dem vom Vorwärmer 103 umschlossenen Flammenraum ein in der Längsrichtung verschiebbarer Diffusor 119 angeordnet, mit dem die Flammenwirkung geregelt wird. Das letzte ringförmige Element des Vorwärmers ist durch eine Scheibe 121 mit einem Ejektor verbunden.
Die Scheibe 121 ist mit Öffnungen 121'versehen, durch welche Zusatzluft, in kleine Mengen unterteilt, einströmt. Diese Luft wird durch die Berührung mit dem Ejektor vorgewärmt, bevor sie mit der Flamme in Berührung kommt. Wie die Fig. 2 zeigt, ist der Vorwärmer an seiner Innenseite mit Rippen 124 versehen, durch welche ein rascher Übergang der Flammenhitze an den Vorwärmer erzielt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zerstäuberbrenner für flüssige Brennstoffe mit einem von der Brennerflamme beheizten Vorwärmer zur getrennten Vorwärmung des Brennstoffes und des Zerstäubungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmer aus mehreren ringförmigen, die Brennerflamme umgebenden Elementen zusammengesetzt ist, deren Hohlräume durch eine Reihe von Öffnungen derart miteinander verbunden sind, dass zwei voneinander getrennte Kanalreihen, u. zw. die eine für den Brennstoff und die andere für das Zerstäubungsmittel, gebildet werden.