DE2604610B2 - Vorrichtung zur erzeugung eines unmittelbar verbrennbaren, emulgierten oel-wassergemisches - Google Patents
Vorrichtung zur erzeugung eines unmittelbar verbrennbaren, emulgierten oel-wassergemischesInfo
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Description
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Bei einer bekannten Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs I genannten Art werden die Brennflüssigkeit
und das Wasser aus getrennten Quellen unmittelbar vor der Verbrennung mittels Pumpen
angesaugt und über getrennte Vorwärmeinrichtungen einem Mischer zugeführt, in dem eine grobe Emuigierung
stattfindet. Dem Mischer ist eine Pumpe nachgeschaltet, welche das Brennstoff-Wassergemisch
einem Brenner zuführt. Der Brenner ist mit zwei mittels Elektroventilen wahlweise beaufschlagbaren Düsen
ausgerüstet, von denen die eine ausschließlich mit Brennstoff versorgt werden kann, um im Bedarfsfalle
eine sichere Zündung des von der anderen Düse zerstäubten Brennstoff-Wassergemisches zu gewährleisten
(DT-OS 21 26 775).
Bei dieser Vorrichtung ist offensichtlich nicht berücksichtigt, daß die Brennfähigkeit und Zündfähigkeit
eines Wasser-Ölgemisches, daß das günstigste Mischungsverhältnis mit einem etwa 60—74%igen f>5
Volumenanteil von Üi besitzt, im wesentlichen von der Beschaffenheit der Emulsion, d. h. vom Emulgierungsgrad,
abhängig ist. Außerdem ist diese bekannte Vorrichtung durch das offenbar notwendige Vorsehen
zweier Vorwärmeinrichtungen für die Mischkompcnenten und zweier Brennerdüsen sehr aufwendig, teuer und
auch mit vielen Störquellen behaftet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines in Anwesenheit von
Luft unmittelbar verbrennungsfähigen, emulgierten Öl-Wassergemisches zu schaffen, die einfacher und
betriebssicherer ist und vor allem ohne Vorwärmung der Mischkomponenten eine hohe Zündfähigkeit und
Brennfähigkeit durch Erzielung einer hochgradigen Emulsion gewährleistet.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs I
beschriebenen Art an einer druckseitig an eine oder gemeinsam an zwei Hochdruckflüssigkeitspumpen
angeschlossene Rohrleitung, deren Ende mit einer in den Brennraum mündenden Zerstäuberdüse versehen
ist, in geringen Abständen hintereinander mehrere Düsen angeordnet sind, deren Durchlaßquerschnitte
jeweils etwa dem zehnten bis zwanzigsten Teil des Durchlaßquerschnittes der Rohrleitung entsprechen.
Dabei wird die Wirkung erzielt, daß öl und Wasser, die aus getrennten Behältern im gewünschten Volumenverhältnis
angesaugt werden, als Gemisch unter hohem Druck in dem Rohr-Düsensystem in kurzen Abständen
mehrmals von einer etwa gleichbleibenden geringen Grundgeschwindigkeit auf eine etwa zehn- bis zwanzigfache
Fließgeschwindigkeit beschleunigt und verzögert und danach zum Verbrennen unmittelbar in den
Brennraum gesprüht werden. Durch diese Wirkungsweise wird ein sehr hoher Emulgierungsgrad erreicht.
Umfangreiche Versuche haben ergeben, daß mit dieser Vorrichtung bzw. dieser Wirkungsweise der Vorrichtung
eine sehr gute, beinahe rückstandsfreie, d. h. rauchfreie, Verbrennung erreicht werden kann. Der
besondere Vorteil dieser Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die beiden Mischkomponenten unmittelbar vor dem
Verbrennen mit sehr einfachen Mitteln, ohne Vorerwärmung, d. h. ohne komplizierte und teuere Apparaturen,
zu einer sehr gut brennbaren und auch leicht entflammbaren Emulsion vereinigt werden können.
Eine verbesserte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung in
Fließrichtung hinter der zweiten Düse in zwei Zweigleitungen mit gleicher Länge und gleichem
Durchlaßquerschnitt mündet, deren Enden mit koaxial zueinander in geringem Abstand voneinander angeordneten
und gegeneinander gerichteten, in einem Verbindungsrohr befestigten Düsen versehen sind, wobei
mittig zwischen den Düsen das endseits mit der Zerstäuberdüse versehene Rohrleitungsendstück rechtwinklig
zum Verbindungsrohr angeschlossen ist.
Dadurch wird erreicht, daß der öl-Wasserstrom im
Rohr-Düsensystem nach ein- oder mehrmaliger Beschleunigung und Verzögerung seiner Fließgeschwindigkeit
geteilt und vor der Zerstäuberaustrittsdüse in Form zweier koaxial gegeneinander gerichteter Strahlen
mit der erhöhten Fließgeschwindigkeit wieder zusammengeführt wird. Dadurch wird der Emulsionsgrad wesentlich erhöht. Es entsteht eine Emulsion mit
sehr kleinen Teilchengrößen, die, weil sie unmittelbar nach ihrer Entstehung zur Verbrennung geführt wird,
die besten Voraussetzungen für leichte Entflammbarkeit und gute Brennbarkeit besitzt.
Sehr gute Erfolge wurden mit einer Grundfließge
schwindigkeit von etwa 8—15 m/s bei einem Druck von etwa 130-180 bar erzielt.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn entweder die Zweigleitungen etwa den halben Durchlaßquerschnitt
der übrigen Rohrleitung aufweisen, oder aber die gegeneinander gerichteten Düsenden halben Durchlaßquerschnitt
der ihnen vorgeschalteten Düsen aufweisen. Auf diese Weise werden bei konstanter Menge im
gesamten Düsensystem innerhalb der jeweiligen Beschleunigungs- und Verzögerungsabschnitte die gleichen
Fließgeschwindigkeiten gewährleistet. Am vorteilhaftesten ist es dabei, wenn die Düsen mit Ausnahme
der Zerstüuberaustrittsdüse, die eine Kegelcharakteristik aufweisen soll, Punktstrahlcnarakteristik aufweisen.
Anhand der Zeichnung werden nun im folgenden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 schematisch ein druckseitig an ein Pumpsyoteni
angeschlossenes Düsen-Rohrsystem,
Fig. 2 ebenfalls in schematischer Darstellung eine andere Ausiührungsform.
Beim Ausführungsbeispiel gem. F i g. 1 werden mittels einer gemeinsamen Hochdruckflüssigkeitspumpe 1, die
vor einem Elektromotor 2 angetrieben wird, aus zwei getrennten Behältern 3 und 4 durch Saugleitungen 5 und
6 öl und Wasser gemeinsam angesaugt. In den Saugleitungen 5 und 6 befinden sich jeweils Steuerventi-Ie
7 bzw. 8, mit Hilfe derer die gewünschten Mischungsverhältnisse von öl und V/asser eingestellt
werden können. Die beiden Saugleitungen 5 und 6 sind mittels eines T-Stückes 9 gemeinsam an das Saugrohr 10
der Pumpe 1 angeschlossen. Die mit einem Manometer Ii versehene Druckleitung 12 der Pumpe 1 ist über ein
Steuerventil 13 an ein Rohr-Düsensystem 14 angeschlossen, das drei Punktstrahldüsen 15 und an seinem
freien Ende eine Zerstäuber-Austrittsdüse 16 aufweist. Die Zerstäuber-Austrittsdüse 16 mündet in eine
Brennkammer 17 eines nicht dargestellten Ofens, die während des Brennvorganges durch ein nicht dargestelltes
Gebläse mit Luft versorgt wird. Zwischen den einzelnen Punktstrahldüsen 15 sind jeweils kurze
Rohrstücke 18 und 19 gleicher Länge und gleichen Durchlaßquerschnittes angeordnet, während die in
Strömungsrichtung letzte Punktstrahldüse 15 durch ein etwas längeres Rohrstück 20 mit der Zerstäuber-Austrittsdüse
16 verbunden ist. Dieses Rohrstück 20 kann aber ohne weiteres die gleiche Länge aufweisen wie die
beiden Rohrstücke 18 und 19, Die Länge des Rohrstückes 21, das das Ventil 13 mit der in
Fließrichtung ersten Punktstrahldüse 115 verbindet, kann beliebig gewählt werden. Die Durchlaßquerschnitte der
Rohrstücke 18, 19, 20 und 21 sind jeweils gleich groß. Bei einer mit sehr gutem Erfolg erprobten Vorrichtung
dieser Art betrugen diese Durchlaßquerschnitte jeweils 50,26 mm2, was einem Innendurchmesser von 8 mm
entspricht. Die Durchlaßquerschnitte der Punktstrahldüsen 15 sind ebenfalls gleich groß, jedoch wesentlich
geringer.
Bei der erprobten Vorrichtung betrugen sie jeweils 3,14 mm2, was einem Durchmesser von 2 mm entspricht.
Durch diese unterschiedlichen Durchlaßquerschnitte der Rohrstücke 18, 19 und 20 und der Punktstrahldüsen t>o
15 ergeben sich im Rohr-Düsensystem 14 sehr hohe Fließgeschwindigkeitsdifferenzen innerhalb des Rohr-Düsensystems
14. Bei der erprobten Vorrichtung unterschieden sich diese Fließgeschwindigkeiten durch
den Faktor 16, d. h. in den Punktstrahldüsen 15 war die hr>
Fließgeschwindigkeit 16 mal größer als in den Rohrabschniiten 18, 19 und 20. Der Durchl.aßquerschnitt der
Zerstäubcr-Austriusdüse 16 richtet sich nach dem zur
Verfügung stehenden Druck u.id der Viskosität des Mediums. Dadurch ergibt sich bei gleichbleibender
Fördermenge innerhalb des Rohr-Düsensystems 14 eine mehrfache Erhöhung und Verzögerung der Fließgeschwindigkeit
der Öl-Wassermischung, die etwa 70% öl und 70% Wasser enthält. Diese Fließgeschwindigkeitsunterschiede
in den Punktstrahldüsen 15 und den Rohrabschnitten 18, 19 und 20 führen zur innigen
Vermischung und Emulgierung der beiden Mischkomponenten öl und Wasser zu einem brennfähigen
Brennstoff, der unmittelbar nach seiner Entstehung in der Brennkammer 17 durch Versprühen intensiv mit der
dort vorhandenen Luft vermischt und verbrannt werden kann.
Bei der erprobten Vorrichtung betrug die Durchlaßmenge 9 Liter pro Minute bei einem Fließdruck von ca.
180 bar.
Durch dieses erfindungsgemäße System ist selbstverständlich
die Möglichkeit auch nahgelegt, die DurcMaßquerschnittc
im Rohr-Düsensystem in Fließrichtung stufenweise zu verringern, so daß sich die Fließgeschwindigkeiten
innerhalb des Rohr-Düsensystems 14 zur Zerstäuber-Austrittsdüse 16 hin stufenweise erhöhen,
was sieher bei ölen mit höherer Viskosität von Vorteil sein wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 v/erden die
Mischkomponenten öl und Wasser aus den separaten Behältern 3 und 4 mittels zweier getrennter volumetrisch
regelbarer Hochdruckflüssigkeitspumpen 22 und 23 durch die Saugrohre 5' und 6' angesaugt und
befördert. Dabei erfolgt die Mischung druckseitig, indem die beiden Druckleitungen 24 und 25 die beiden
Pumpen 22 und 23 mittels eines T-Stückes 26 gemeinsam an ein Rohr-Düsensystem 27 angeschlossen
sind. Die beiden Pumpen 22 und 23 werden jeweils separat von Elektromotoren 28 bzw. 29 angetrieben.
Das Rohr-Düsensystem 27 besteht teilweise aus den gleichen Teilen wie das Rohrsystem 14 der Fig.],
nämlich das Rohrstück 21, das Rohrstück 19, zwei Punktstrahldüsen 15, die durch das Rohrstück 19
miteinander verbunden und durch das Rohrstück 21 an das T-Stück 26 angeschlossen sind, sowie das Rohrstück
20, dessen Ende die Zerstäuber-Austrittsdüse 16 trägt. Auch hier mundet die Zerstäuber-Austrittsdüse 16
direkt in die Brennkammer 17. In Fließrichtung hinter der zweiten Punktstrahldüse 15 ist die Rohrleitung in
zwei Zweigleitungen 30 und 31 aufgeteilt, die unter sich gleiche Durchlaßquerschnitte aufweisen. Die Enden
dieser beiden Zweigleitungen 30 und 31 sind durch entsprechende Krümmungen 32 und 33 gegeneinander
gerichtet und jeweils mit koaxial zueinander angeordneten Punktstrahldüsen 15' versehen, die durch ein
T-Stück 34 des Rohrstückes 20 kurzem A.bstand miteinander verbunden.
Während die Punktstrahldüsen 15 hier die gleiche Funktion aufweisen wi. beim Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1, wird durch die gegeneinander gerichteten
Punktstrahldüsen 15' unmittelbar vor Austritt der Mischung in die Brennkammer 17 eine noch intensivere
Emulgierung der beiden Mischkomponenten zur Erreichung wesentlich kleinerer Tropfengrößen erzielt. Die
beste Wirkung dieser beiden gegeneinander gerichteten Punktstrahldüsen 15' wird dann erzielt, wenn ihr
Abstand 1 bis 2 cm beträgt, so daß die von ihnen erzeugten Strahlen noch mit hoher Geschwindigkeit
aufeinandertreffen.
Während dieser verbesserte Emulgierungseffekt bei einer erprobten Vorrichtung mit Punktstrahldüsen 15',
die den gleichen Durchlaßquerschnilt aufwiesen wie die
Punktstrahldüsen 15, und mit Zweigleitungen .30 und 31, die jeweils den gleichen Durchlaßquerschnitt wie die
Rohrstücke 19 und 21 aufwiesen, erreicht wurde, ist eine weitere Steigerung des Emulgierungseffektes dadurch
möglich, daß man Punktstrahldüsen 15' jeweils mit halb so großen Durchlaßquerschnitten versieht wie die
Punktstrahldüsen 15. Zweckmäßig ist es auch, wenn die beiden Zweigleitungen, die den Gemisch-Strom in zwei
gleiche Teile teilen, jeweils halb so große Durchlaßquerschnitte aufweisen wie die Rohrstücke 19, 20 und 21, so
daß im gesamten System die gleichen Fließgeschwindigkeitsverhältnisse
gewahrt bleiben.
Es sei noch erwähnt, daß sich die Vorrichtungen beider Ausführungsbcispiele auch zur Herstellung
anderer Emulsionen, z. B. der Kosmetikbranche, eignen, wo derzeit noch ausschließlich mit Rühr- und Schlagwerken
gearbeitet wird. Auch dort läßt sich eine wesentlich bessere Emulgierung erzielen, als dies mit
den herkömmlichen Vorrichtungen unter Verwendung von Emulgiermitteln möglich ist.
Ein wichtiger Vorteil dabei ist darin zu sehen, daß die ίο Emulgierung innerhalb des Rohr-Düscnsystems (14, 27)
unter völligem Luftabschluß stattfindet, was insbesondere bei gärgefährdeten Medien von großer Bedeutung ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines in Anwesenheit von Luft unmittelbar verbrennun · r higen,
emulgierten Öl-Wassergemisches, bei ck )l und Wasser aus getrennten Behältern im gewünschten
Volumenverhähnis angesaugt und einem Emulgator zugeführt und danach unmittelbar zum Verbrennen
in den Brennraum gesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer druckseitig an
eine oder gemeinsam an zwei Hochdruck-Flüssigkeitspumpen
(1 bzw. 22, 23) angeschlossenen Rohrleitung (18, 19, 20, 21), deren Ende mit einer in
den Brennraum (17) mündenden Zerstäuberdüse (16) versehen ist, in geringen Absiänden hintereinander
mehrere Düsen (15) angeordnet sind, deren Durchlaßquerschniue jeweils etwa dem zehnten bis
zwanzigsten Teil des Durchlaßquerschnitts der Rohrleitung (18,19,20,21) entsprechen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (19, 21) hinter der
zweiten Düse (15) in zwei Zweigleitungen (30, 31) mit gleicher Länge und gleichem Durchlaßquerschnitt
mündet, deren Enden mit koaxial zueinander, in geringem Abstand voneinander angeordneten
und gegeneinander gerichteten, in einem Verbindungsrohr (34) befestigten Düsen (15') versehen sind,
wobei mittig zwischen den Düsen das endseits mit der Zerstäuberdüse (16) versehene Rohrleitungsendstück
(20) rechtwinklig zum Verbindungsrohr (34) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitungen (31, 30)
etwa den halben Durchlaßquerschnitt der übrigen Rohrleitung (19,21) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander gerichteten
Düsen (15') den halben Durchlaßquerschnitt der ihnen vorgeschalteten Düsen (15) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (15, 15')
Punktstrahlcharakteristik aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762604610 DE2604610C3 (de) | 1976-02-06 | 1976-02-06 | Vorrichtung zur Erzeugung eines unmittelbar verbrennbaren, emulgieren Öl-Wassergemisches |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762604610 DE2604610C3 (de) | 1976-02-06 | 1976-02-06 | Vorrichtung zur Erzeugung eines unmittelbar verbrennbaren, emulgieren Öl-Wassergemisches |
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DE2604610A1 DE2604610A1 (de) | 1977-08-11 |
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DE2604610C3 DE2604610C3 (de) | 1978-07-13 |
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ID=5969205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19762604610 Expired DE2604610C3 (de) | 1976-02-06 | 1976-02-06 | Vorrichtung zur Erzeugung eines unmittelbar verbrennbaren, emulgieren Öl-Wassergemisches |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1976-02-06 DE DE19762604610 patent/DE2604610C3/de not_active Expired
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Publication number | Publication date |
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