DE3809517A1

DE3809517A1 - Zerstaeubungseinrichtung fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3809517A1
Application number: DE3809517A
Authority: DE
Inventors: Walter Swoboda
Original assignee: Individual
Current assignee: Swoboda Walter 7156 Stocksberg De
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-10-05

Description

Stand der Technik

Für viele Anwendungsbereiche ist es erforderlich, Flüssigkeits mengen von weniger als 1 l/h zu zerstäuben. Ein besonderes Problem stellt die Zerstäubung bei Ölbrennern kleiner Leistung dar. Ölbefeuerte Heizgeräte sind vorzugsweise mit Druckzerstäuber- Ölbrennern ausgerüstet. Bei diesem Brennerprinzip wird mittels einer Pumpe Druck erzeugt und das Heizöl durch eine Dralldüse zerstäubt.

Eine gute Zerstäubung erfordert eine hohe Geschwindigkeit des Heizöls in den Schlitzen des Drallkörpers, daher müßten bei geringen Leistungen die Querschnitte der Drallschlitze und der Düsenöffnung so klein sein, daß derartige Geräte nicht mehr betriebssicher wären. Aus diesem Grund liegt gegenwärtig die minimale Leistung eines Druckzerstäuber-Ölbrenners bei einem Öldurchsatz von ca. 1,2 kg/h.

Da aber infolge der immer besser isolierten Häuser der Wärme bedarf sinkt, werden Öldurchsätze von etwa 0,6 kg/h erforder lich. Mit dem konventionellen Druckzerstäuber sind derart ge ringe Leistungen nicht möglich. Aus diesem Grund hat es nicht an Versuchen gefehlt, andere Techniken zu finden, um Brenner mit geringeren Leistungen zu konstruieren.

Ein scheinbar einfaches Brennstoffaufbereitungsverfahren wird beim Verdampfungsbrenner angewandt. Das Heizöl wird einer heißen Fläche drucklos zugeführt und verdampft dort. Leider hat Heizöl die Neigung, bei entsprechenden Temperaturen und langen Verweilzeiten zu verkoken. Es ist bei Verdampfungsbrennern schwierig, die verkokungs freien Verdampfungstemperaturen einzuhalten; dies bezieht sich ebenso auf die Verweilzeit des flüssigen Heizöls auf der Verdampfungsfläche.

Verdampfungsbrenner haben sich nur als Topfbrenner bei Öl öfen und Kachelöfen durchgesetzt. Obwohl es seit einigen Jahren auch Topfbrenner mit elektrischer Zündung gibt, hat insbesondere die Abgasemission bei der Zündung nicht befrie digt.

Eine der Möglichkeiten, kleine Ölmengen zu zerstäuben, ist die Zerstäubung mittels Druckluft. Obwohl nur geringer Druck be nötigt wird, ist die Drucklufterzeugung teuer, kompliziert und die Verbrennung wird laut.

Es wurden auch Versuche unternommen, durch drehende Ver dampfungstöpfe den Brennstoff auf der Verdampfungsfläche zu verteilen, um so die Verweilzeit zu verringern. Doch auch diese Geräte funktionierten nicht optimal.

Auf jeden Fall läßt sich zerstäubtes Heizöl wesentlich leich ter verdampfen als in Form einer Ölpfütze auf einer heißen Fläche.

Eine weitere Möglichkeit zur Zerstäubung bietet die sogenann te Rücklaufdüse. Dieser Düsentyp entspricht im wesentlichen der normalen Dralldüse, die Wirbelkammer ist jedoch durch einen Kanal angezapft, so daß eine gewisse Ölmenge zurückge leitet wird, um mit großen Düsenquerschnitten kleine Leistun gen zu realisieren. Auf diese Weise kann der Öldurchsatz gut reguliert werden, jedoch wird die Zerstäubungsqualität bei kleinen Durchsätzen immer schlechter.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten von Zerstäubungs-Verfahren für kleine Leistungen liegen in der Luftbefeuchtung, Medi zintechnik, Schmierung usw. Hier kommt es vor allem auf geringe Durchsatzmenge und feine Zerstäubung an. Für solche Fälle wurde auch schon die Zerstäubung mittels Ultraschall angewandt.

Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Zer stäubungsverfahren zu entwickeln, welches es ermöglicht, geringe Flüssigkeitsmengen bis herunter zu 0,1 kg/h gut zu zerstäuben, als auch eine ausreichende Durchsatzregelung zwischen max. und min. Leistung von etwa 1 : 30 zu erzielen.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs sowie des Anspruchs 1 und 4 gelöst mit den Vorteilen, daß mit einfachen Mitteln kleine Mengen Flüssig keit einwandfrei zerstäubt werden können, wobei die Quer schnitte der Düsen so groß sind, daß ein unproblematischer Betrieb möglich ist.

Ferner gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren, einen Ölbrenner geringer Leistung von ca. 5-10 kW zu entwickeln. Ebenso können 2-stufige Brenner konzipiert werden, welche im Minimum 5 und im Maximun 30 kW leisten.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Konstruktion, mit welcher das erfindungs gemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

In der rohrförmigen Zerstäubungskammer 1 ist die Düse 2 an gebracht.Die Zerstäubungskammer 1 ist mit dem Boden 3 ver sehen, durch welchen das Rohr 4 führt. Das Rohr 4 ist am Austritt in der Zerstäubungskammer 1 mit den Luftdüsen 5 versehen. Stromab der Luftdüsen 5 ist die Zerstäubungskam mer 1 mit dem Ring 6 verschlossen. Der Boden 3 trägt das Rücklaufrohr 7.

In Fig. 1 ist ferner durch Striche die Form des Sprühkegels der Druckzerstäuberdüse 2 dargestellt. Wenn über das Rohr 4 keine Luft zugeführt wird, kann nur eine kleine Menge des in der Kammer 1 eingesprühten Ölnebels aus der Öffnung 8 des Ringes 6 austreten. Die zerstäubte Flüssigkeit würde sich innerhalb der Kammer 1 niederschlagen und über das Rücklaufrohr 7 abfließen.

In Fig. 2 ist ersichtlich, wie der Flüssigkeitsnebel abge lenkt wird, wenn aus den Luftdüsen 5 Luft ausströmt. Durch die Menge und Geschwindigkeit der zugeführten Luft ist es möglich, mehr oder weniger große Teile des eingesprühten Flüssigkeitsnebels abzulenken und durch die Öffnung 8 zu blasen.

Fig. 3 zeigt eine 2-stufige Zerstäubungseinheit für einen großen Leistungsbereich. In der Kammer 1 ist wiederum die Zerstäuberdüse 2 ange bracht, außerdem die Düse 2 a, welche vom Rohr 4 umgeben ist. Für die minimale Leistung tritt die Zerstäuberdüse 2 in Funktion, soll dagegen die maximale Flüssigkeitsmenge zerstäubt werden, wird die Düse 2 a in Betrieb gesetzt. In diesem Fall kann die Düse 2 abgeschaltet werden. Der Sprühkegel der Düse 2 a tritt in voller Menge durch die Öffnung 8 hindurch.

Die über das Rohr 4 zugeführte Luftmenge kann durch das Verschieben der Düse 2 a am Austritt aus dem Rohr 4 regu liert werden. Auf diese Weise ist es möglich, diejenige Luftmenge zu bestimmen, welche aus dem Rohr 4 in die Zer stäubungskammer 1 strömt und damit die Flüssigkeitsmenge, welche aus dem eingesprühten Flüssigkeitsnebel abgelenkt wird.

Bei der Verwendung der Zerstäubungseinrichtung als Ölbrenner würde sich stromab der Öffnung 8 ein Mischkopf befinden, welcher jedoch nicht Bestandteil der Erfindung ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird aus den beschriebenen Beispielen deutlich.

Durch die Form der Luftdüsen 5 kann das Querschnittsprofil des aus der Öffnung 8 austretenden Flüssigkeitsnebels be stimmt werden.

Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen könnten z. B. die dort gezeigten Luftdüsen auch als schmale Schlitze ausgeführt werden. Ebenso würde dann der bei der Blendenöffnung 8 austretende Flüssigkeitsnebel als flacher Strahl ausgebildet sei.

Auch außerhalb des Rings 6 könnten noch Luftöffnungen angebracht werden, um den aus der Öffnung 8 strömenden Flüssigkeitsnebel zusätzlich zu formen.

Die Achsen der Düse 2 und der Zerstäubungskammer 1 bilden annähernd einen Winkel von 90°. Dieser Winkel kann kleiner und auch größer als 90° sein.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden jeweils für die kleinen Leistungen die Düsen 2 annähernd zentral vom Mantel in den Zerstäubungskammern 1 angeordnet und der eingeblasene Luftstrom bewirkt ein Ablenken des Flüs sigkeitsnebels derart, daß Teile des Nebels aus den Kam mern ausgeblasen werden.

Die Anordnung von Düse und dem ablenkenden Luftstrahl kann selbstverständlich auch so erfolgen, daß für große und kleine Durchsätze nur eine axial in der Zerstäubungskammer ange ordnete Düse vorhanden ist, welche ohne Beeinträchtigung durch einen Luftstrahl durch die Öffnung 8 der Zerstäubungs kammer sprüht. Soll nur wenig Flüssigkeitsnebel aus der Zer stäubungskammer austreten, wird annähernd quer dazu ein Luft strahl eingeblasen, welcher den Flüssigkeitsnebel derart ablenkt, daß je nach Intensität des Luftstrahls sich die größte Menge des Flüssigkeitsnebels in der Zerstäubungs kammer niederschlägt. Auf diese Weise kann die aus der Zer stäubungskammer austretende Flüssigkeitsmenge sogar fast bis auf Null begrenzt werden. So kann die Zerstäubungs kammer 1 auch in der Form eines Zyklons gestaltet werden. Dadurch erfolgt eine Selektion der verschiedenen Tropfen- Durchmesser, so daß besonders kleine Tröpfchen für den Anwendungszweck zur Verfügung stehen.

Claims

1. Zerstäubungsverfahren für kleine Flüssigkeitsmengen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Düse (2) in eine Zerstäubungskammer (1) eingesprühte Flüssig keitsnebel von einem in die Zerstäuberkammer (1) ein geblasene Luftstrom einen definierten Teil des Flüssig keitsnebels ablenkt.

2. Zerstäubungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die vom Luftstrom abgelenkte Menge des Flüssigkeitsnebels abhängig von der Menge und der Ge schwindigkeit des axial eingeblasenen Luftstroms ist.

3. Zerstäubungsverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des eingeblasenen Luft strahls die Form des aus der Zerstäubungskammer (1) ausgeblasenen Strahls des Flüssigkeitsnebels bestimmt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zerstäubungskammer (1), welche einerseits mit einem Ring (6) und am anderen Ende mit einem Boden (3) versehen ist, eine oder mehrere Zerstäubungsdüsen (2, 2 a) sowie eine oder mehrere Luftdüsen (5) ange ordnet sind und daß mindestens jeweils eine Luftdüse (5) und eine Zerstäubungsdüse (2, 2 a) in einem Winkel von annähernd 90° zueinanderstehen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftrohr (4) und die Düse (2 a) eine Regelein richtung für die Luft bilden.