DE1292631B - Vorrichtung zum Zerstaeuben oder Vermischen von Feststoffteilchen oder einer Fluessigkeit in einem gasfoermigen Traegermittel - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben oder Vermischen von Feststoffteilchen oder einer Flüssigkeit in einem gasförmigen Trägermittel mit einer Wirbelkammer, die einen tangentialen Einlaß und einen axialen Auslaß, jedoch außer ihren Außenwandungen keine inneren Leitwandungen für das Trägermittel besitzt sowie eine axial in die Wirbelkammer geführte Zuführleitung für die mit dem Trägermittel zu mischenden Stoffe aufweist.
• Bei einer derartigen, durch die schweizerische Patentschrift 281555 bekannten Vorrichtung wird ein gasförmiges Trägermittel tangential in eine spiralförmige Wirbelkammer mit konischen Stirnseiten eingeführt und verläßt diese zusammen mit den eingemischten Stoffen durch eine axiale Austrittsöffnung.
• Die Zuführleitung für die einzumischenden Stoffe endet bereits vor der dieser Zuführleitung zugewandten größten Querschnittsfläche der Wirbelkammer an einer Stelle, wo die erzeugte Wirbelströmung zwar einen Unterdruck erzeugt, jedoch kaum eine axiale Strömungskomponente aufweist. Da der Durchmesser der Wirbelströmung wesentlich größer ist als der Querschnitt der Austrittsöffnung, ist eintrittsseitig eine hohe Druckenergie erforderlich, um den Durchmesser der Wirbelströmung entlang der leicht konischen austrittsseitigen Stirnwand der Wirbelkammer auf einen der Austrittsöffnung entsprechendenDurchmesser zu vermindern. Da die Zuführleitung bereits vor Erreichen des größten Querschnittes der--Wirbelkammer endet, ergibt sich infolge der mangelnden Axialströmung, die ihren Höchswert erst an der Austrittsöffnung erreicht, eine ungleichförmige und unzureichende Vermischung mit dem Trägermittel sowie eine unvorteilhafte Zerstäubung.
• Bei einer anderen Vorrichtung ähnlicher Bauart, gemäß der schweizerischen Patentschrift 300 011 ragt die Zuführleitung für das einzumischende Gut zwar von oben lotrecht etwa bis in die Mitte einer mit einem tangentialen Einlaß für ein flüssiges Trägermittel versehenen zylindrischen Wirbelkammer, doch muß, da die in einer konischen Stirnwandung angeordnete Austrittsöffnung ebenfalls erheblich kleiner ist als der Durchmesser der erzeugten Wirbelströmung, die mangelnde Axialströmung im Zentrum der Wirbelkammer durch die Schwerkraft des einzumischenden Gutes ersetzt werden.
• Da bei beiden Vorrichtungen der Durchmesser der Einlaßöffnung höchstens die Größe des Durchmessers der Austrittsöffnung aufweist, und die Verminderung des Durchmessers der erzeugten Wirbelströmung nicht entlang der Umfangswand der Wirbelkammer erfolgt, handelt es sich in beiden Fällen um erzwungene Wirbelströmungen, die eine relativ hohe Druckenergie an der Eintrittsseite des Trägermittels erfordern.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung so zu gestalten, daß die bisher erforderliche hohe Druckenergie an der Eintrittsöffnung der Wirbelkammer vermieden wird.
• Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die an sich bekannte Senkwirbelströmung für eine derartige Vorrichtung zu benutzen, bei der im Zentrum ein schwächerer Druck als an der Eintrittsöffnung des Trägermittels und am Umfang des Wirbels herrscht und die zugleich mit abnehmendem Radius eine zunehmende Tangentialgeschwindigkeit und eine relativ hohe Axialgeschwindigkeitskomponente aufweist.
• Die Erfindung wird darin gesehen, daß die Wirbelkammer im Querschnitt die Umrißform einer logarithmischen Spirale besitzt, wobei ihre Einlaßöffnung etwas größer ist als ihre Auslaßöffnung und daß die Zuführleitung koaxial zum Pol der logarithmischen Spirale und der Auslaßöffnung die Wirbelkammer durchsetzt und etwa in der Querschnittsebene der Auslaßöffnung endet.
• Der im Wirbelkern an der Austrittsstelle der Zuführleitung herrschende Unterdruck einerseits und die der Senkwirbelströmung eigene hohe Axialgeschwindigkeit andererseits bewirken eine sehr feine Zerstäubung der eingeführten Stoffe und eine ausgezeichnete Durchmischung derselben mit dem Trägermittel.
• Die in ihrem Aufbau sehr einfache Vorrichtung erfordert sowohl für das Trägermittel als auch für die einzumischenden Stoffe nur sehr geringe Einlaßdrücke, die für letztere sogar nullwertig oder negativ sein können, d. h. sie werden regelrecht in die Wirbelströmung eingesaugt. Der Querschnitt der Austrittsöffnung der Wirbelkammer kann gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich größer sein, so daß keinerlei Gefahr einer Verstopfung der Austrittsöffnung durch in den einzumischenden Stoffen enthaltende Verunreinigungen zu befürchten ist.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Anwendung als Vergaser, Spritzpistole, Brenner, Aerosol-Erzeuger, Verneblungsgerät od. dgl.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfilldungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die spiralige Außenwandung der Wirbelkammer bis zu ihrem Schnitt mit dem Umfang der Auslaßöffnung der Wirbelkammer reicht, an der ihr gegenüberliegenden Begrenzungswand des Eintrittsstutzens anliegt und mit dieser einen spitzen Winkel einschließt. Hierdurch wird ein äußerst harmonischer Übergang der Wirbelströmung von einem großen auf einen kleineren Strömungsradius und ohne weitere Einbauten eine klare Trennung der umeinanderwirbelnden Schichten erzeugt.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an die Auslaßöffnung der spiraligen Wirbelkammer ein zylindrisches oder konisches Auslaßrohr anschließt und die Zuführleitung für die beizumischenden Stoffe etwa bis zur Auslaßöffnung des Auslaßrohres reicht.
• Die einmal erzeugte Senkwirbelströmung läßt sich ohne Schwierigkeiten in dem an die Austrittsöffnung der Wirbelkammer anschließenden Auslaßrohr weiterführen, so daß die Eingabe der einzumischenden Stoffe auch dort erfolgen kann. Wesentliches Merkmal ist es auch hierbei, daß die Austrittsöffnung der Zuführleitung in einen Bereich ragt, wo im Wirbelkern ein starker Unterdruck und zugleich eine starke Axialgeschwindigkeitskomponente vorherrschen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und F i g. 2 die Draufsicht.
• Die Vorrichtung besitzt eine Wirbelkammer 1 mit dem Umriß einer logarithmischen Spirale 2. Die Wirbelkammer weist einen tangentialen zylindrischen Einlaßstutzen 3 und ein axiales Auslaßrohr 4 auf, dessen Achse mit der durch das Spiralenzentrum der Wirbelkammer gehenden Achse fluchtet. Eine mit dem Auslaßrohr 4 gleichachsige Zuführleitung 5 durchsetzt die Wirbelkammer 1 und das Auslaßrohr 4 und mündet an der Stelle 6 in der Ebene des unteren Endes des Auslaßrohres 4, dessen Querschnitt geringer ist als der Querschnitt des Einlaßstutzens 3.
• Im Betrieb wird das Trägermittel, z. B. bei Anwendung der Erfindung auf einen Brenner, die Verbrennungsluft, durch den Eintrittsstutzen 3 tangential mit einem Druck von beispielsweise 10 bis 15 gicm2 eingeführt. In der Wirbelkammer 1 wird eine Senkwirbelströmung gebildet, die eine zum Wirbelkern zunehmende Geschwindigkeit bei abnehmendem Druck aufweist. Die einzumischenden Stoffe, z. B. ein Kraftstoff, der am oberen Ende der Zuführleitung 5 mit einem Druck von einigen g/cm2, gegebenenfalls auch drucklos eingegeben oder gar eingesaugt wird, erfährt infolge der Wirbelbewegung des Trägermittels, d. h. der Verbrennungsluft und des an der Auslaßöffnung 6 des Zuführrohres 5 im axialen Strömungsteil der Vorrichtung herrschenden Unterdruckes, eine starke Zerstäubung und Vermischung mit dem Trägermittel.
• Bei einem brennbaren Gemisch kann dieses dann auf geeignete Weise, z. B. mittels einer Fackel, eines Funkens, elektrischen Widerstandes od. dgl. entzündet werden.
• Die erzeugte Vermischung und Zerstäubung ist so vollkommen bei vergleichsweise niedrigen Einlaßdrücken, daß selbst dicke und sehr zähflüssige Brennstoffe, etwa gewisse Heizöle, ohne Vorerhitzung einwandfrei gezündet werden können.
• Das Auslaßrohr 4 kann auch konisch und von sehr geringer Höhe sein. Auch braucht der Einlaßstutzen nicht unbedingt zylindrisch zu sein.
• Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Zerstäuben oder Vermischen von Feststoffteilchen oder einer Flüssigkeit in einem gasförmigen Trägermittel mit einer Wirbelkammer, die einen tangentialen Einlaß und einen axialen Auslaß, jedoch außer ihren Außenwandungen keine inneren Leitwandungen für das Trägermittel besitzt sowie eine axial durch die Wirbelkammer geführte Zuführleitung für die mit dem Trägermittel zu mischenden Stoffe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (1) im Querschnitt die Umrißform einer logarithmischen Spirale besitzt, wobei ihre Einlaßöffnung (3) etwas größer ist als ihre Auslaßöffnung (6) und daß die Zuführleitung (5) koaxial zum Pol der logarithmischen Spirale und der Auslaßöffnung (6) die Wirbelkammer (1) durchsetzt und etwa in der Querschnittsebene der Auslaßöffnung (6) endet.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralige Außenwandung der Wirbelkammer (1) vom Zentrum bis zu ihrem Schnitt mit dem Umfang der Auslaßöffnung (6) der Wirbelkammer (1) reicht, an der ihr gegenüberliegenden Begrenzungswand des Eintrittsstutzens (3) anliegt und mit dieser einen spitzen Winkel einschließt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auslaßöffnung der spiraligen Wirbelkammer (1) ein zylindrisches oder konisches Auslaßrohr (4) anschließt und die Zuführleitung (5) für die beizumischenden Stoffe etwa bis zur Auslaßöffnung des Auslaßrohres (4) reicht.