EP0405481B1 - Apparatus for spraying a fluid - Google Patents

Abstract

A collector shoe for a collector with a carbon brush and a support has, between the carbon brush and supporting element, a galvanically applied metallic layer. The galvanic layer anchors a head portion of a conductor member to the carbon brush. The conductor member has a shaft portion which projects through the support and secures the carbon brush to the support, as well as, establishes an electrical connection to the carbon brush.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vernebeln einer Flüssigkeit entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for atomizing a liquid according to the preamble of claim 1.

Die Zerstäubung oder Vernebelung einer Flüssigkeit mit einem technischen Reinheitsgrad in ein Trägergas bereitet immer dann Schwierigkeiten, wenn relativ kleine Massenströme (< 2 kg/h) mit einem hohen Feinheitsgrad (<< 100 µm) zerstäubt werden sollen, d.h. bei geringen Durchsätzen kleinste Flüssigkeitströpfchen erzeugt werden müssen. Bei der Zerstäubung mit Hilfe von Düsen unter hoher Druckbeaufschlagung der zu zerstäubenden Flüssigkeit sind hierbei natürliche Grenzen hinsichtlich der erreichbaren Tropfenfeinheit gesetzt, da die erforderliche Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit äußerst kleinen Strömungsquerschnitten in der Düse erzeugt werden muß (Kanäle bei Dralldüsen), die geometrischen Querabmessungen liegen im wichtigen Anwendungsbereich (Ṁ ≦ 2 kg/h) bei 0,1 bis 0,3 mm, was in der Praxis zu Verstopfungen und nicht reproduzierbaren Zerstäubungsgraden führt. Weiterhin läßt sich hier nicht vermeiden, daß an der Düse selbst durch ein ungenügendes Abreißen des Flüssigkeitsstroms sich immer wieder größere Tropfen bilden, die in der nachgeschalteten Verwendung des erzeugten Nebels sich nachteilig auswirken. So beispielsweise bei der Zerstäubung von Heizöl, wo gerade die im Tropfenkollektiv enthaltenen größeren Tropfen die bekannten Probleme der Bildung von Randnebelfeldern im Bereich der Flammenwurzel und damit eine ungenügende Verbrennung bei relativ langen Flammen bewirken. Ein weiterer Nachteil der bekannten Zerstäubungsverfahren mit Hilfe von Düsen besteht darin, daß selbst beim Einsatz hochfester Materialien Kavitationserscheinungen im Bereich der Düsenmündung auftreten, die nach entsprechender Betriebszeit zu einer Verschlechterung des Zerstäubungsergebnisses führen. Dies tritt umso eher ein, je höher der Zerstäubungsgrad und damit verbunden je höher der auf die Flüssigkeit auszuübende Vordruck ist.The atomization or nebulization of a liquid with a technical degree of purity into a carrier gas is always difficult when relatively small mass flows (<2 kg / h) with a high degree of fineness (<< 100 µm) are to be atomized, ie the smallest liquid droplets are generated at low throughputs Need to become. When atomizing with the aid of nozzles under high pressure of the liquid to be atomized, there are natural limits with regard to the achievable droplet fineness, since the required liquid velocity has to be generated in the nozzle with extremely small flow cross sections (channels in the case of swirl nozzles), the geometrical transverse dimensions are important Area of application (Ṁ ≦ 2 kg / h) at 0.1 to 0.3 mm, which in practice leads to constipation and leads to non-reproducible degrees of atomization. Furthermore, it cannot be avoided here that larger droplets form again and again due to insufficient tearing off of the liquid flow, which have a disadvantageous effect in the subsequent use of the generated mist. For example, in the atomization of heating oil, where the larger drops contained in the drop collective cause the known problems of the formation of peripheral fog fields in the area of the flame root and thus inadequate combustion with relatively long flames. Another disadvantage of the known atomization processes with the aid of nozzles is that even when using high-strength materials, cavitation phenomena occur in the region of the nozzle mouth, which lead to a deterioration in the atomization result after a corresponding operating time. This is more likely to happen the higher the degree of atomization and the higher the pre-pressure to be applied to the liquid.

Zur Beseitigung dieser Nachteile sind Zerstäubungs- bzw. Nebel-Einrichtungen bekannt, die zur Zerstäubung einer Flüssigkeit mit einem Treibgas (Luft) betrieben werden. Genannt sind hier Öl-Nebelgeräte zur Lagerschmierung oder Druckluft-Ölzerstäuber für Heizölbrenner im Haushaltsbereich oder Wasserdampf-Druckzerstäuber im Industriebereich. Bei diesen Einrichtungen wird z.B. Heizöl mittels Druckluft oder Wasserdampf in einer Injektordüse oder an gekrümmten Leitflächen zerstäubt. Hiermit werden gute Zerstäubungsgrade bei kleinen Durchsätzen erzielt. Nachteilig ist der Geräteaufwand zur Erzeugung der Druckluft, z.b. bei den Druckluftzerstäubern. Für die erforderlichen Luftdrücke von 0,6 bis 1,2 bar und Volumenströmen von 600 bis 1.200 dm³/h können nur Kompressoren eingesetzt werden, da mit Gebläsen diese Druckerhöhungen technisch nicht zu realisieren sind. Bei diesen technischen Lösungen handelt es sich um Einheiten kleiner Leistungen bzw. Durchsätzen, sind aber von der Stückzahl und vom Umsatz her volkswirtschaftlich von großer Bedeutung.To eliminate these disadvantages, atomization or mist devices are known which are operated with a propellant gas (air) to atomize a liquid. Oil mist devices for bearing lubrication or compressed air oil atomizers for heating oil burners in the household sector or water vapor pressure atomizers in the industrial sector are mentioned here. In these devices, for example, heating oil is atomized using compressed air or water vapor in an injector nozzle or on curved guide surfaces. Good atomization levels are achieved with small throughputs. A disadvantage is the expenditure on equipment for generating the compressed air, for example in the case of compressed air atomizers. Only compressors can be used for the required air pressures from 0.6 to 1.2 bar and volume flows from 600 to 1,200 dm³ / h, since these pressure increases cannot be achieved technically with fans. These technical solutions are units with low outputs or throughputs, but are of great importance to the economy in terms of quantity and turnover.

Aus US-A-2,974,723 ist eine Verdampfungsdüse für einen Schweiß- oder Schneidbrenner bekannt, die einen kammerartigen Düsenkörper aufweist, der mit sphärischen Metallteilchen gefüllt ist. Die Füllung dient hierbei als offenporiger Kontaktkörper. Der flüssige Brennstoff wird in die Verdampfungskammer eingeführt und hierbei innerhalb des Kontaktkörpers vollständig verdampft, so daß der erzeugte Dampf vermischt mit Sauerstoff als Brenngas aus der die Austrittsöffnung der Verdampfungskammer abschließenden Düsenplatte austritt. Die Verdampfung des flüssigen Brennstoffs kann hierbei ausschließlich nur über eine entsprechend hohe Aufheizung der Kontaktkörperfüllung der Verdampfungskammer bewirkt werden.From US-A-2,974,723 an evaporation nozzle for a welding or cutting torch is known which has a chamber-like nozzle body which is filled with spherical metal particles. The filling serves as an open-pore contact body. The liquid fuel is introduced into the evaporation chamber and completely evaporated within the contact body, so that the generated steam mixed with oxygen as fuel gas emerges from the nozzle plate closing the outlet opening of the evaporation chamber. The evaporation of the liquid fuel can only be effected here by heating the contact body filling of the evaporation chamber to a correspondingly high level.

Aus US-A-4,459,805 ist ein Brenner bekannt, der eine als Lochplatte ausgebildete Düsenplatte als Flammenhalter aufweist, die auf ihrer den Flammen abgekehrten Seite mit einem porösen Metallkörper als Verteilerkörper versehen ist. Dieser Brenner wird in der Weise betrieben, daß der flüssige Brennstoff in aufgeheizte Luft eingedüst und in der heißen Luft zum größten Teil verdampft wird. Durch den porösen Metallblock soll erreicht werden, unverdampfte Brennstoffpartikel aufzufangen, die dann durch diesen porösen und ebenfalls aufgeheizten Metallkörper von der gesamten, bereits mit Brennstoffdampf verladenen Luft hindurchgetrieben und hierbei vollständig verdampft werden. Selbst wenn der poröse Metallkörper sehr grobporig ausgebildet ist, muß die Brennungsluft mit hohem Druck zur Verfügung gestellt werden, da die Verbrennungsluft und die gesamten vergaste Brennstoffmenge durch den Metallkörper unter erheblichem Druckverlust hindurchgefördert werden muß.From US-A-4,459,805 a burner is known which has a nozzle plate designed as a perforated plate as a flame holder, which is provided on its side facing away from the flames with a porous metal body as a distributor body. This burner is operated in such a way that the liquid fuel is injected into heated air and is largely evaporated in the hot air. The aim of the porous metal block is to collect undevaporated fuel particles, which are then driven through this porous and likewise heated metal body by the entire air already loaded with fuel vapor and are thereby completely evaporated. Even if the porous metal body is very large-pored, the combustion air must be made available at high pressure, since the combustion air and the entire amount of gasified fuel must be conveyed through the metal body with considerable pressure loss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vernebeln einer Flüssigkeit zu schaffen, die eine zuverlässige Zerteilung des Flüssigkeitsstromes in Tröpfchen in einer Größe kleiner als 100 µm bei geringstem apparativem Aufwand ermöglicht, wobei die Nebelqualität für den jeweiligen Verwendungszweck modifizierbar sein soll.The invention has for its object to provide a device for atomizing a liquid, which enables a reliable division of the liquid flow into droplets of a size smaller than 100 microns with the least expenditure on equipment, whereby the fog quality should be modifiable for the respective purpose.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the characterizing features of claim 1.

Der Begriff "Gas" im Sinne der nachfolgenden Erläuterungen umfaßt hierbei sowohl ein Gas bzw. ein Gasgemisch im eigentlichen Sinne, wie beispielsweise Luft, als auch einen Dampf, der zusätzlich oder aus der zu vernebelnden Flüssigkeit selbst erzeugt wird. Der Begriff "Flüssigkeit" im Sinne der nachfolgenden Erläuterungen umfaßt auch Mischungen verschiedener Flüssigkeiten, auch in Form von Emulsionen oder Flüssigkeits-Gas- oder Flüssigkeits-Dampf-Gemischen mit einem überwiegenden Flüssigkeitsanteil.The term "gas" in the sense of the following explanations here includes both a gas or a gas mixture in the proper sense, such as air, and a vapor which is itself generated in addition or from the liquid to be atomized. The term "liquid" in the sense of the following explanations also includes mixtures of different liquids, also in the form of emulsions or liquid-gas or liquid-vapor mixtures with a predominant liquid component.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die dem offen-porigen Kontaktkörper zugeführte Flüssigkeit von dem Gas durch die Porenkanäle des Kontaktkörpers hindurchgetrieben wird, so daß sich auf der Oberfläche des Kontaktkörpers eine Vielzahl kleiner Blasen bildet. Die Größe der Blasen richtet sich im wesentlichen nach der jeweiligen Oberflächenspannung der zu vernebelnden Flüssigkeit. Wegen der Vielzahl der nebeneinanderliegenden Porenöffnungen können sich nur kleine Blasen bilden, die alsbald zerplatzen, wobei sich eine Vielzahl feinster Tropfen aus der zerplatzenden Blasenhülle bildet. Die durch die Porenkanäle des Kontaktkörpers getriebene Flüssigkeit breitet sich immer wieder auf der Oberfläche des Kontaktkörpers aus und bedeckt erneut die "Austrittsöffnungen" der Porenkanäle, so daß sich ständig Blasen bilden. Während bei einer normalen Düse eine Druckbeaufschlagung von 10 bis 100 bar dazu benötigt wird, der Flüssigkeit eine erhebliche kinetische Energie mitzuteilen, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur ein geringer Energieaufwand benötigt. Die zu vernebelnde Flüssigkeit wird praktisch nur mit dem Druck im mb-Bereich beaufschlagt, der notwendig ist, um die erforderlichen Flüssigkeitsmengen auf den Kontaktkörper aufzugeben. Für die Erzeugung eines Treibgasstromes ist ebenfalls nur ein solches Druckniveau erforderlich, um die Flüssigkeitsmengen durch den Kontaktkörper durchzutreiben, sowie den Blasendruck, gegeben durch die Blasen-Lamellenspannung, zu überwinden. Der erforderliche Druck liegt z.B. bei der Zerstäubung von Heizöl EL und Luft als Treibgas bei 20 mb. Je nach Einsatzzweck wird der sich bildende Nebel durch die natürliche Konvektion der die Oberfläche des Kontaktkörpers umgebenden Atmosphäre oder durch einen gezielt geführten Trägergasstrom, beispielsweise einen Luftstrom, abgenommen. Da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine derart feine Verneblung der Flüssigkeit erzielt werden kann, ergibt sich als weiterer Vorteil, daß dieser Nebel, bestehend aus dem Treibgas, Flüssigkeitstropfen und überhitztem Dampf der Flüssigkeit, der sich wegen der relativ großen Tropfenoberfläche (1765 m²/kg) und dem vorliegenden Partialdruckgefälle bildet, mit Hilfe eines Trägergasstromes über ein Leitungssystem auch über Umlenkungen geführt werden kann, wobei lediglich die üblichen Bedingungen einer Vermeidung von Taupunktunterschreitungen und damit von Kondensationsvorgängen an den Kanaloberflächen, beispielsweise durch Beheizung des Trägergases und/oder Beheizung der Kanalwände, eingehalten werden müssen.The advantage of the device according to the invention is that the liquid supplied to the open-pored contact body is driven by the gas through the pore channels of the contact body, so that a large number of small bubbles form on the surface of the contact body. The size of the bubbles depends essentially on the surface tension of the liquid to be atomized. Because of the large number of pore openings lying next to one another, only small bubbles can form which soon burst, whereby a large number of very fine drops form from the bursting bubble shell. The liquid which is forced through the pore channels of the contact body repeatedly spreads out on the surface of the contact body and covers the "outlet openings" of the pore channels again, so that bubbles form continuously. While a normal nozzle requires a pressure of 10 to 100 bar, the Communicating a considerable kinetic energy to liquid requires only a small amount of energy in the device according to the invention. The liquid to be atomized is practically only subjected to the pressure in the mb range which is necessary in order to apply the required quantities of liquid to the contact body. For the generation of a propellant gas flow, only such a pressure level is required in order to drive the quantities of liquid through the contact body and to overcome the bladder pressure given by the bladder-lamella tension. The required pressure is 20 mb, for example, when atomizing heating oil EL and air as propellant. Depending on the intended use, the mist that forms is removed by the natural convection of the atmosphere surrounding the surface of the contact body or by a selectively guided carrier gas stream, for example an air stream. Since such fine atomization of the liquid can be achieved with the device according to the invention, there is a further advantage that this mist, consisting of the propellant gas, liquid drops and superheated vapor of the liquid, which is due to the relatively large droplet surface area (1765 m² / kg ) and the present partial pressure drop, can be conducted with the aid of a carrier gas flow via a line system also via diversions, whereby only the usual conditions for avoiding falling below the dew point and thus for condensation processes on the channel surfaces, for example by heating the carrier gas and / or heating the channel walls, must be observed.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann die zu vernebelnde Flüssigkeit im einfachsten Falle druckfrei auf den Kontaktkörper aufgegeben werden, d.h. es ist nur die Druckenergie aufzubringen, die als Förderenergie notwendig ist und es ist für die Vernebelung lediglich die Energie aufzubringen, die zur Erzeugung des Gasdruckes notwendig ist. Der offenporige Kontaktkörper, der beispielsweise auch durch eine auf einen Flüssigkeitsverteilungskörper aufgesetzte Porenschicht gebildet sein kann, hat hierbei in erster Linie die Funktion, auf der "Austrittsseite", d.h. auf der Seite auf der der entstehende Nebel von der Oberfläche abgenommen wird, die Bildung einer Vielzahl feiner Flüssigkeitsbläschen zu bewirken. In der einfachsten Ausgestaltung kann dies durch einen siebartigen Körper mit einer Vielzahl feinster Bohrungen, beispielsweise mit Hilfe von Laserstrahlen erzeugte Bohrungen, bewirkt werden. Dabei sind die Poren im Bereich der austrittsseitigen Oberfläche des Kontaktkörpers wenigstens zum Teil mit scharfkantigen Vorsprüngen versehen. Hierdurch wird zum einen die Blasenbildung erleichtert, zum anderen jedoch bewirkt, daß die Blasen schneller abreißen und sich die gewünschten feinteiligen Tropfen bilden können. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn zumindest im Bereich der Nebelaustrittsfläche des Kontaktkörpers die Porenöffnungen eine regellose Öffnungsgeometrie aufweisen. Regellose Öffnungsgeometrie im Sinne der Erfindung bedeutet nicht nur, daß die Achsen der Austrittsöffnungen in unterschiedlichen Winkeln zur Austrittsfläche ausgerichtet sind, sondern daß darüber hinaus auch die Kontur der Porenöffnungen unregelmäßig ist.In the arrangement according to the invention, the liquid to be atomized can in the simplest case be applied to the contact body without pressure, that is to say only the pressure energy which is necessary as conveying energy is to be applied and it is only necessary to apply the energy which is necessary for generating the gas pressure for the atomization . The open-pore contact body, which can also be formed, for example, by a pore layer placed on a liquid distribution body, primarily has the function of forming a on the "exit side", ie on the side on which the mist is removed from the surface To cause a large number of fine liquid bubbles. In the simplest embodiment, this can be brought about by a sieve-like body with a large number of very fine bores, for example bores produced with the aid of laser beams. The pores in the area of the exit-side surface of the contact body are at least partially provided with sharp-edged projections. This facilitates the formation of bubbles on the one hand, but on the other hand causes the bubbles to tear off more quickly and the desired finely divided drops can form. It is particularly expedient here if the pore openings have an irregular opening geometry, at least in the area of the mist exit surface of the contact body. Irregular opening geometry in the sense of the invention means not only that the axes of the outlet openings are oriented at different angles to the outlet surface, but also that the contour of the pore openings is also irregular.

Der offenporig gesinterte Formkörper kann hierbei aus einem rein keramischen Material oder aber auch aus sogenanntem Sintermetall bestehen. Der besondere Vorteil der Verwendung eines Sinterwerkstoffes für den Kontaktkörper besteht darin, daß hiermit die Vorgaben einer regellosen Austrittsgeometrie und das Vorhandenseir von scharfkantigen Vorsprüngen zumindest im Bereich der Austrittsöffnungen in einfacher Weise herzustellen sind, da die für den Sintervorgang einzusetzenden körnigen Materialier schon vom voraufgegangenen Zerkleinerungsvorgang her zumindest für einen Teil des Kornspektrums scharfkantige Konturen aufweisen, die auch durch den Sintervorgang nicht verlorengehen. Des weiteren ist hierbei vorteilhaft, daß eine sehr feine Kapillarstruktur für den Kontaktkörper erzielt werden kann, wobei durch die vorgegebene Offenporigkeit im Kontaktkörper nicht nur "Längskanäle", sondern auch "Querkanäle" vorhanden sind, so daß hier infolge der ständig wechselnden Druckverhältnisse an der Austrittsoberfläche des Kontaktkörpers im Zusammenhang mit der Blasenbildung und dem Platzen der Blasen eine entsprechende Durchströmung des Kontaktkörpers erfolgt. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Sinterwerkstoffes besteht darin, daß der Kontaktkörper als solcher in bezug auf seine Durchströmung von Flüssigkeit und/oder Gas keine große "Durchströmungslänge" aufzuweisen braucht, sondern als verhältnismäßig dünnwandige Sintermaterialschicht eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Sintermaterials besteht darin, daß praktisch jede beliebige Oberflächenkontur für die Austrittsseite aber auch für die Eintrittsseite vorgegeben werden kann, so daß der Kontaktkörper in seiner Formgestaltung jeweils optimal auf die Einsatzbedingungen abgestimmt werden kann. So ist es beispielsweise möglich, bei der Abnahme des erzeugten Nebels durch ein strömendes Trägergas hier die Kontur des Kontaktkörpers so zu formen, daß in bezug auf die Strömungsrichtung des Trägergases für die gesamte Austrittsoberfläche optimale Abnahmebedingungen für den erzeugten Nebel bestehen. Dadurch, daß der Kontaktkörper verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet werden kann, also eine verhältnismäßig kurze Durchströmungslänge sowohl für die Flüssigkeit als auch für das Druckgas vorhanden ist, sind trotz der Feinporigkeit nur verhältnismäßig geringe Überdrücke gegenüber dem mit dem Nebel zu füllenden Raum notwendig.The open-pore sintered molded body can consist of a purely ceramic material or else of so-called sintered metal. The particular advantage of using a sintered material for the contact body is that the requirements for an irregular exit geometry and the presence of sharp-edged projections can be produced in a simple manner, at least in the area of the exit openings, since the granular material to be used for the sintering process comes from the previous size reduction process have sharp-edged contours at least for part of the grain spectrum, which are not lost even during the sintering process. Furthermore, it is advantageous that a very fine capillary structure for the contact body can be achieved, whereby not only “longitudinal channels” but also “transverse channels” are present in the contact body due to the predetermined open porosity, so that here due to the constantly changing pressure conditions on the outlet surface a corresponding flow through the contact body takes place in connection with the formation of bubbles and the bursting of the bubbles. Another advantage of using a sintered material is that the contact body as such does not need to have a large "throughflow length" in terms of its flow through liquid and / or gas, but rather can be used as a relatively thin-walled sintered material layer. Another advantage The use of a sintered material is that practically any surface contour can be specified for the outlet side but also for the inlet side, so that the shape of the contact body can be optimally matched to the conditions of use. It is possible, for example, to shape the contour of the contact body when removing the generated mist by a flowing carrier gas in such a way that there are optimal removal conditions for the generated mist for the entire outlet surface with respect to the direction of flow of the carrier gas. The fact that the contact body can be made relatively thin-walled, that is, a relatively short flow length for both the liquid and the compressed gas is present, despite the fine porosity, only relatively small overpressures compared to the space to be filled with the fog are necessary.

Der Kontaktkörper ist so gestaltet, daß er eine Porosität aufweist, die einem Hohlraumvolumen zwischen etwa 30 bis 80%, vorzugsweise 40 bis 60% des Kontaktkörpervolumens entspricht. Bevorzugt ist jedoch ein Hohlraumvolumen von etwa 45% bis 55% des Kontaktkörpervolumens. Zweckmäßig ist hierbei ferner, wenn der äquivalente mittlere Porendurchmesser im Kontaktkörper zwischen etwa 20 bis 150 µm, vorzugsweise zwischen 40 und 100 µm liegt.The contact body is designed in such a way that it has a porosity which corresponds to a void volume between approximately 30 to 80%, preferably 40 to 60% of the contact body volume. However, a cavity volume of approximately 45% to 55% of the contact body volume is preferred. It is also expedient here if the equivalent mean pore diameter in the contact body is between approximately 20 to 150 μm, preferably between 40 and 100 μm.

Während es grundsätzlich möglich ist, die Flüssigkeit auf den Kontaktkörper aufzugeben, beispielsweise auf den Kontaktkörper aufzutropfen und das Gas unter Druck durch den Kontaktkörper hindurchzuführen, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Kontaktkörper mit einer Heizeinrichtung verbunden ist. Diese Anordnung ist insbesondere für solche Einsatzfälle zweckmäßig, wenn Flüssigkeitsgemische mit einer niedrig siedenden Flüssigkeitsfraktion vernebelt werden sollen. Anstelle einer Beaufschlagung mit Gas wird dann das für den Treib- und Blasenbildungsvorgang notwendige Druckgas durch Verdampfung eines Teiles der zu vernebelnden Flüssigkeit erzeugt, wobei lediglich die zur Verdampfung der betreffenden Flüssigkeitsmenge erforderliche Heizenergie dem Kontaktkörper zuzuführen ist. Besonders zweckmäßig ist es herbei, wenn die Heizeinrichtung auf einer der Nebelaustrittsfläche abgekehrten Fläche des Kontaktkörpers angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß innerhalb des Kontaktkörpers in Hauptströmungsrichtung ein Temperaturgefälle vorhanden ist, so daß die höchste Temperatur und damit die stärkste Verdampfungsleistung auf der der Nebelaustrittsfläche abgekehrten Seite vorhanden ist und so durch den sich bildenden Dampf eine entsprechend große Flüssigkeitsmenge auf der Nebelaustrittsfläche vernebelt wird. Ein besonderer Vorteil der Beheizung des Kontaktkörpers besteht vor allem in einer guten Regelungsmöglichkeit, da die Menge der vernebelten Flüssigkeit zu einem Teil auch über die Zufuhr an Heizenergie reguliert werden kann, da das Maß der Blasenbildung auf der Nebelaustrittsfläche unmittelbar von der Menge des zur Nebelbildung erforderlichen Druckgases in Form von verdampfter Flüssigkeit abhängig ist. Selbst wenn bei einem entsprechenden Regeleingriff dem Kontaktkörper kurzzeitig ein Flüssigkeitsüberschuß zugeführt wird, so kann dieser über die Oberfläche des Kontaktkörpers ablaufen und aufgefangen werden, ohne daß er an das Trägergas abgeben wird. Ein kurzzeitiger Flüssigkeitsüberschuß hat hierbei zugleich eine positive Einwirkung auf den Regeleingriff, weil mit Zurücknahme der Heizenergie zugleich ein Kühleffekt eintritt und damit unmittelbar die sich bildende Nebelmenge reduziert wird.While it is fundamentally possible to apply the liquid to the contact body, for example to drop it onto the contact body and to pass the gas under pressure through the contact body, it is provided in a further embodiment of the invention that the contact body is connected to a heating device. This arrangement is particularly useful for such applications when liquid mixtures with a low-boiling liquid fraction are to be atomized. Instead of one Exposure to gas then generates the compressed gas necessary for the propellant and bubble formation process by evaporating a part of the liquid to be atomized, only the heating energy required for the evaporation of the liquid quantity in question being supplied to the contact body. It is particularly expedient if the heating device is arranged on a surface of the contact body facing away from the fog exit surface. This arrangement has the advantage that there is a temperature gradient within the contact body in the main flow direction, so that the highest temperature and thus the strongest evaporation power is present on the side facing away from the mist exit surface and thus a correspondingly large amount of liquid is nebulized on the mist exit surface by the vapor that forms becomes. A particular advantage of heating the contact body consists above all in a good control option, since the amount of the atomized liquid can also be regulated in part via the supply of heating energy, since the degree of bubble formation on the fog exit surface is directly dependent on the amount required for fog formation Compressed gas in the form of vaporized liquid is dependent. Even if a liquid excess is briefly supplied to the contact body during a corresponding control intervention, it can run off and be collected over the surface of the contact body without being released to the carrier gas. A short-term excess of liquid also has a positive effect on the control intervention, because when the heating energy is withdrawn, a cooling effect also occurs and the amount of mist that forms is immediately reduced.

Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß das für die Vernebelung erforderiiche "Druckgas" durch die Verdampfung eines Teils der zu vernebelnden Flüssigkeit erzielt wird. Der besondere Vorteil besteht hierbei darin, daß für die Erzeugung des Druckes lediglich die Wärmeenergie notwendig ist, um einen Teil (ca. 10 bis 20 %) der Flüssigkeit zu verdampfen, da sich die erforderliche Druckbildung infolge der durch den Verdampfungsvorgang eintretenden erheblichen Volumenvergrößerung von selbst einstellt. Das Aufheizen der Flüssigkeit kann hierbei vor dem Eintritt der Flüssigkeit in den Kontaktkörper erfolgen, so daß bei entsprechendem Vordruck der Flüssigkeit in den Poren im Bereich der Austrittsoberfläche des Kontaktkörpers aufgrund des Druckabfalls eine spontane Dampfbildung eintritt, da die Flüssigkeit, bezogen auf den Entspannungsdruck, überhitzt ist. Das Verfahren kann hierbei in der Weise modifiziert werden, daß nur ein Teilstrom der Flüssigkeit unter Druck auf Siedetemperatur aufgeheizt wird und zur Bildung des Druckgases verwendet wird, während der andere Teilstrom nur mit dem normalen Förderdruck auf den Kontaktkörper aufgegeben wird. Ein besondere Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, daß die zu vernebelnde Flüssigkeit von den Porenkanälen des Kontaktkörpers aufgrund der Kapillarwirkung aufgesogen wird, so daß praktisch selbsttätig die von der Oberfläche des Kontaktkörpers als Nebel abgenommene Flüssigkeitsmenge nachlaufen kann. Besonders zweckmäßig ist es ferner, wenn die Aufheizung der Flüssigkeit über den Kontaktkörper selbst erfolgt.This procedure has the advantage that the "pressurized gas" required for nebulization is achieved by evaporating part of the liquid to be nebulized. The particular advantage here is that for the generation of Pressure only the thermal energy is necessary to evaporate part (approx. 10 to 20%) of the liquid, since the required pressure build-up occurs automatically due to the considerable increase in volume caused by the evaporation process. The heating of the liquid can take place before the liquid enters the contact body, so that with a corresponding pre-pressure of the liquid in the pores in the area of the outlet surface of the contact body, spontaneous vapor formation occurs due to the pressure drop, since the liquid overheats in relation to the expansion pressure is. The method can be modified in such a way that only a partial flow of the liquid is heated to boiling temperature under pressure and is used to form the compressed gas, while the other partial flow is applied to the contact body only with the normal delivery pressure. A particular effect of the method according to the invention results from the fact that the liquid to be atomized is absorbed by the pore channels of the contact body due to the capillary action, so that the amount of liquid removed from the surface of the contact body as a mist can run on practically automatically. It is also particularly expedient if the liquid is heated via the contact body itself.

Vorteilhaft ist hierbei, wenn die Flüssigkeit als Flüssigkeitsgemisch aus wenigstens zwei Flüssigkeitsfraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten auf den Kontaktkörper aufgegeben wird und das Druckgas durch Erhitzen der Flüssigkeit auf wenigstens die Siedetemperatur der niedrigst siedenden Flüssigkeitsfraktion erzeugt wird. Beispielsweise bei der Vernebelung von Heizöl, das mehrere unterschiedlich siedende Flüssigkeitsfraktionen aufweist, ist immer ein bestimmter Anteil einer niedrig siedenden Fraktion vorhanden. Die zu vernebelnde Flüssigkeitsmischung kann aber auch speziell zum Zwecke des Verfahrens hergestellt werden, wobei dann auch die Menge der niedrig siedenden Fraktion genau auf die Bedürfnisse des Verfahrens abgestellt werden kann. So ist es beispielsweise auch möglich, die Flüssigkeitsgemische in Form einer Emulsion aufzugeben.It is advantageous here if the liquid is applied to the contact body as a liquid mixture of at least two liquid fractions with different boiling points and the pressurized gas is generated by heating the liquid to at least the boiling temperature of the lowest-boiling liquid fraction. For example, when atomizing heating oil, which has several different boiling liquid fractions, a certain proportion of a low boiling fraction is always present. However, the liquid mixture to be atomized can also be produced specifically for the purpose of the method, in which case the amount of the low-boiling fraction also corresponds exactly to that Needs of the procedure can be addressed. For example, it is also possible to apply the liquid mixtures in the form of an emulsion.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Kontaktkörper von einer Mischkammer umschlossen ist, die eine Eintrittsöffnung für ein Trägergas und eine Austrittsöffnung für die Abfuhr des mit dem erzeugten Nebel vermischten Trägergases aufweist. Diese Anordnung erlaubt selbst für große Durchsatzleistungen kleine Bauformen, zumal die Abnahme des erzeugten Nebels durch ein Trägergas für den jeweils konkreten Einsatzfall auch in der Form vorgenommen werden kann, daß nicht die Hauptmenge des mit dem Nebel beladenen Trägergasstromes durch die Mischkammer hindurchgeführt wird, sondern nur eine Teilmenge und daß dann die mit dem Nebel beladene Trägergasteilmenge in den von der Trägergasmenge durchströmten Strömungskanal eingeleitet werden kann.In an advantageous embodiment of the device according to the invention it is provided that the contact body is enclosed by a mixing chamber which has an inlet opening for a carrier gas and an outlet opening for the discharge of the carrier gas mixed with the generated mist. This arrangement allows even for high throughputs Small designs, especially since the mist generated by a carrier gas for the specific application can also be made in such a way that not the main amount of the carrier gas stream loaded with the mist is passed through the mixing chamber, but only a subset and then that with the carrier gas partial quantity laden with the fog can be introduced into the flow channel through which the carrier gas quantity flows.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist hierbei ferner vorgesehen, daß die Zufuhrleitung für die Flüssigkeit im oberen Bereich an dem Kontaktkörper ausmündet und daß im unteren Bereich des Kontaktkörpers ein mit einer Abzugsleitung versehener Flüssigkeitsüberschußsammler vorgesehen ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß nur Flüssigkeitströpfchen unter einer Mindestgröße vom Trägergas abgezogen und somit nur ein Nebel zur Verwendungsstelle geführt wird.In an expedient embodiment, it is also provided that the supply line for the liquid opens out in the upper region on the contact body and that an excess liquid collector provided with a discharge line is provided in the lower region of the contact body. This ensures that only liquid droplets below a minimum size are drawn off from the carrier gas and thus only a mist is led to the point of use.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kontaktkörper als Kanalkörper ausgebildet ist, der mit einem mit der Flüssigkeitszufuhr in Verbindung stehenden Ende die Austrittsöffnung einer Druckkammer bildet. Bei dieser Anordnung wird die zu vernebelnde Flüssigkeit ebenso wie das Druckgas durch den Kontaktkörper hindurchgeführt. Der Kontaktkörper wird hierbei also in ähnlicher Weise wie die bisher bekannten Düsen eingesetzt. Sofern das Druckgas nicht über die Verdampfung eines Teils der Flüssigkeit im Kontaktkörper selbst erzeugt wird, ist es in weiterer Ausgestaltung zweckmäßig, wenn in die Druckkammer eine Zuleitung für ein Druckgas einmündet.In a further embodiment of the invention it is provided that the contact body is designed as a channel body which forms the outlet opening of a pressure chamber with an end connected to the liquid supply. In this arrangement, the liquid to be atomized is passed through the contact body, as is the compressed gas. The contact body is thus used in a similar manner to the previously known nozzles. If the compressed gas is not generated by the evaporation of part of the liquid in the contact body itself, it is expedient in a further embodiment if a supply line for a compressed gas opens into the pressure chamber.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbesondere zur Vernebelung von Heizöl zu Verbrennungszwecken. Hierbei ist erfindungsgemäß der Kontaktkörper vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und vorzugsweise vertikal ausgerichtet in der Mischkammer angeordnet und mit einer Heizeinrichtung verbunden ist und die Flüssigkeitsausfgabe im Bereich eines Endes des Kontaktkörpers angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird mit Vorteil ausgenutzt, daß Heizöl ein aus mehreren Fraktionen mit unterschiedlichen Siedetemperaturen gebildeten Flüssigkeitsgemisch besteht und daß die für die Vernebelung erforderliche Verdampfung einer Teilfraktion schon bei verhältnismäßig geringen Temperaturen eintritt. Der hierbei entstehende Dampf stellt jedoch zugleich einen Teil des zu bildenden Nebels dar. Ferner wird mit Vorteil ausgenutzt, daß Öl besonders gute Benetzungseigenschaften besitzt, so daß sich die Poren des Kontaktkörpers, der auch hier vorzugsweise aus einem Sintermaterial besteht, mit dem Heizöl vollsaugen, so daß das Heizöl praktisch nur auf die Oberfläche des Kontaktkörpers aufgegeben zu werden braucht. Die Aufgabe der zu verdampfenden Flüssigkeit kann auch unmittelbar auf die Nebelaustrittsfläche erfolgen. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfolgt dies am oberen Ende des Kontaktkörpers, so daß die Flüssigkeit bei Überladung der Poren über die Außenfläche des Kontaktkörpers ablaufen kann, wobei der Prozeß so zu führen ist, daß der Kontaktkörper mit Flüssigkeit nicht übersättigt wird, da die Blasenbildung durch den geschlossenen Ölfilm an der Austritts-Oberfläche behindert wird. Während es grundsätzlich möglich ist, für Verbrennungszwecke das zu verbrennende Öl durch Wärmezufuhr zu verdampfen, bietet das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erhebliche Leistungseinsparung. Zur Erzeugung von Sattdampf aus einem Kilogramm Heizöl werden etwa 330 Watt Netto-Heizleistung benötigt. Um ein Kilogramm Öl mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu vernebeln, wird jedoch nur eine Brutto-Heizleistung von 50 Watt benötigt, da ja nur eine Teilfraktion und hierbei nur eine niedrigsiedende Teilfraktion des Heizöls verdampft zu werden braucht, während die restliche Vernebelung infolge der Volumenvergrößerung des verdampften Anteils und der mechanischen Vorgänge im Bereich der Blasenbildung und des Blasenzerfalls erfolgen.The invention further relates to a device, in particular for atomizing heating oil for combustion purposes. According to the invention, the contact body is preferably tubular and is preferably arranged vertically in the mixing chamber and is connected to a heating device, and the liquid is dispensed in the region of one end of the contact body is arranged. This arrangement takes advantage of the fact that heating oil consists of a liquid mixture formed from several fractions with different boiling temperatures and that the evaporation of a partial fraction required for atomization occurs even at relatively low temperatures. However, the steam produced here also forms part of the mist to be formed. Furthermore, it is advantageously used that oil has particularly good wetting properties, so that the pores of the contact body, which also preferably consists of a sintered material, soak up with the heating oil. so that the heating oil practically only needs to be applied to the surface of the contact body. The liquid to be evaporated can also be fed directly onto the mist exit surface. In the embodiment according to the invention, this takes place at the upper end of the contact body, so that the liquid can drain off when the pores are overloaded over the outer surface of the contact body, the process being carried out in such a way that the contact body is not oversaturated with liquid, since the formation of bubbles by the closed oil film on the outlet surface is hindered. While it is fundamentally possible to evaporate the oil to be burned for combustion purposes by supplying heat, the method and the device according to the invention offer considerable power savings. Around 330 watts of net heating power are required to generate saturated steam from one kilogram of heating oil. In order to atomize one kilogram of oil using the device according to the invention, only a gross heating output of 50 watts is required, since only a partial fraction and only a low-boiling partial fraction of the heating oil need to be evaporated, while the remaining atomization due to the volume increase of the evaporated portion and the mechanical processes in the area of bubble formation and bubble disintegration.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung zur Verwendung als Heizölbrenner ist vorgesehen, daß der Durchlaß für den erzeugten Heizölnebel und/oder eines Nebel-Luft-Gemisches mit einer Abzugsleitung in Verbindung steht und daß das im Brennraum befindliche Ende der Abzugsleitung als Brennerkopf ausgebildet ist. Da als Trägergas zur Abnahme des erzeugten Nebels Luft eingesetzt wird, die in ihrer Menge unter dem Gesichtspunkt der Primärluft bemessen wird, ergibt sich somit die Möglichkeit, dem Brennerkopf ein optimal aufbereitetes Brennstoff-Luftgemisch zuzuführen. Die Primärluftmenge ist hierbei in bezug auf die Verbrennungsbedingungen unterstöchometrisch, so daß dem Brennerkopf ein überfettetes Brennstoff-Luftgemisch zugeführt wird, das aufgrund der feinteiligen Vernebelung praktisch Gascharakter besitzt. Der Brennerkopf kann hierbei in üblicher Weise wie ein Gasbrenner mit regelbaren Zufuhreinrichtungen zu Zufuhr von Sekundärluft zur Einstellung des für eine rückstandslose Verbrennung erforderlichen Luftverhältnisse ausgebildet sein.In a further embodiment of the invention for use as a heating oil burner, it is provided that the passage for the heating oil mist and / or a mist-air mixture is connected to an exhaust line and that the end of the exhaust line located in the combustion chamber is designed as a burner head. Since air is used as the carrier gas to remove the generated mist, the quantity of which is measured from the point of view of the primary air, this results in the possibility of supplying the burner head with an optimally prepared fuel-air mixture. The amount of primary air is substoichiometric with respect to the combustion conditions, so that the burner head is supplied with an over-greased fuel-air mixture which, due to the fine-particle atomization, has a practically gas character. The burner head can be designed in the usual way like a gas burner with controllable supply devices for supplying secondary air in order to adjust the air conditions required for residue-free combustion.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung für den Einsatz als Brenner ist ferner vorgesehen, daß der Brennerkopf als Flammenhalter ausgebildet ist und durch einen Formkörper aus einem offenporigen Sinterwerkstoff besteht. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß nach dem Zünden des aus dem Flammenhalter austretenden Gemisches die Oxidationsreaktion zwischen dem Brennstoffnebel und dem Luftsauerstoff bereits innerhalb des Porenkörpers einsetzt, so daß bei einer entsprechenden Einstellung des Brennstoff-Luftverhältnisses die Verbrennung lautlos und ohne sichtbaren Gas-Flammenkörper abläuft. Der weitere besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht dann darin, daß der Flammenhalter in seiner äußeren Form den eigentlichen Flammenkörper darstellt und damit unmittelbar an die Geometrie des Brennraumes bzw. der durch den Brennraum definierten Wärmetauscherflächen angepaßt werden kann. Damit ist die Möglichkeit gegeben, daß auch für die Verbrennung von Heizöl anstelle einer großvolumigen Flamme mit einer mehr oder weniger vollständigen Verbrennung ein in seiner Form weitgehend beliebig gestaltbarer Oberflächenbrenner zur Verfügung steht. Dies hat den weiteren Vorteil, daß Wärme während der Verbrennungsreaktion durch Festkörperstrahlung aus dem Prozeß ausgekoppelt wird und damit die Prozeßtemperatur unter der Gleichgewichtstemperatur der NO-Bildung liegt, was zu äußerst niedrigen NO_x-Anteilen im Abgas führt. Es liegt nahe, daß der Verbrennungsprozeß auch so geführt werden kann, daß der "Flammenhalter" als Gasgenerator wirkt, d.h. die Verbrennung läuft mit Luftmangel ab.In a particularly expedient embodiment of the invention for use as a burner, it is further provided that the burner head is designed as a flame holder and consists of an open-pore sintered material through a molded body. This arrangement has the advantage that after the ignition of the mixture emerging from the flame holder, the oxidation reaction between the fuel mist and the atmospheric oxygen begins within the pore body, so that the combustion takes place silently and without a visible gas flame body if the fuel-air ratio is set accordingly . The further particular advantage of the configuration according to the invention is then that the flame holder represents the actual flame body in its outer shape and can thus be adapted directly to the geometry of the combustion chamber or the heat exchanger surfaces defined by the combustion chamber. This gives the possibility that even for the combustion of heating oil instead of a large-volume flame with a more or less complete Combustion, a surface burner that can be designed in any form is largely available. This has the further advantage that heat is coupled out of the process by solid-state radiation during the combustion reaction and thus the process temperature is below the equilibrium temperature of the NO formation, which leads to extremely low NO _x fractions in the exhaust gas. It is obvious that the combustion process can also be carried out in such a way that the "flame holder" acts as a gas generator, ie the combustion takes place with a lack of air.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 5

unterschiedliche Durchführungsformen des Verfahrens,

Fig. 6

eine als Heizölbrenner ausgebildete Vorrichtung,

Fig. 7

eine andere Ausführungsform eines Kontaktkörpers,

Fig. 8

eine schematische Anordnung für eine Sprüh- und Verdampfungsvernebelung,

Fig. 9

eine Ausführungsform eines Brenners für eine Sprühverdampfung.

The invention is explained in more detail with reference to schematic drawings of exemplary embodiments. Show it:

1 to 5

different ways of carrying out the procedure,

Fig. 6

a device designed as a heating oil burner,

Fig. 7

another embodiment of a contact body,

Fig. 8

a schematic arrangement for a spray and evaporation nebulization,

Fig. 9

an embodiment of a burner for a spray evaporation.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Verfahren wird in einen Druckraum 1, der durch einen offenporigen Kontaktkörper aus einem Sintermaterial verschlossen ist, über eine Förderpumpe 3 eine Flüssigkeit, beispielsweise Heizöl, und über einen Kompressor 4 ein Gas, beispielsweise Luft, eingeführt. Die der Druckkammer 1 abgekehrte Seite des Kontaktkörpers 2, die Nebelaustrittsfläche 5, mündet hierbei in einen Raum, aus dem der sich bildende Nebel, beispielsweise durch ein Trägergas, abgeführt wird. Aus dem Druckraum 1 wird das Flüssigkeits-Gasgemisch durch die Poren des Kontaktkörpers 2 hindurchgetrieben, wobei die Temperaturlage der gesamten Anordnung unterhalb der Siedetemperatur der Flüssigkeit liegt. Die Zerstäubung der Flüssigkeit erfolgt nun auf der Nebelaustrittsseite 5 des Kontaktkörpers 2 dadurch, daß sich jeweils an den Porenöffnungen des Kontaktkörpers kleine Blasen bilden, die ständig zerplatzen, wobei ein Teil der in der Blasenoberfläche enthaltenen Flüssigkeit in Form feinster Tropfen, frei in den Sammelraum tritt und bei der Verwendung eines Trägergases praktisch in vollem Umfang von der Nebelaustrittsfläche 5 abgenommen wird. Um die Übernahme größerer Tropfen vom Trägergas zu vermeiden, ist zumindest die Nebelaustrittsfläche 5 vertikal ausgerichtet, so daß an ihrem unteren Ende ein Sammler 6 für den Flüssigkeitsüberschuß angeordnet werden kann. Da es sich hier um eine Zwei-Phasen strömung handelt, muß die Pumpe 3 nur gegen den Druck des Gases arbeiten. Die Flüssigkeitszufuhr kann jedoch so dosiert werden, daß praktisch keine Flüssigkeit auf der Nebelaustrittsfläche abläuft.In the method shown schematically in FIG. 1, a pressure chamber 1, which is closed by an open-pore contact body made of a sintered material, is passed through a Feed pump 3 a liquid, for example heating oil, and a gas, for example air, introduced via a compressor 4. The side of the contact body 2 facing away from the pressure chamber 1, the mist exit surface 5, opens into a space from which the mist that forms is discharged, for example by a carrier gas. The liquid-gas mixture is driven out of the pressure chamber 1 through the pores of the contact body 2, the temperature of the entire arrangement being below the boiling point of the liquid. The atomization of the liquid now takes place on the mist outlet side 5 of the contact body 2 by the fact that small bubbles form at the pore openings of the contact body and burst continuously, with part of the liquid contained in the bubble surface freely entering the collecting space in the form of very fine drops and is practically completely removed from the fog exit surface 5 when a carrier gas is used. In order to avoid the transfer of larger drops from the carrier gas, at least the mist exit surface 5 is oriented vertically, so that a collector 6 for the excess liquid can be arranged at its lower end. Since this is a two-phase flow, the pump 3 only has to work against the pressure of the gas. However, the liquid supply can be metered in such a way that practically no liquid runs off on the fog exit surface.

Das anhand von Fig. 2 und Fig. 3 erläuterte Verfahren verzichtet auf die Zuführung eines zusätzlichen Druckgases. Bei diesem Verfahren wird die zu vernebelnde Flüssigkeit über eine Förderpumpe 3 in einen Druckraum 1 eingefördert, der durch einen offenporigen Kontaktkörper 2 vorzugsweise aus einem Sintermaterial abgeschlossen ist. Im Druckraum 1 ist eine Heizeinrichtung 7 angeordnet, die die zu vernebelnde Flüssigkeit auf eine, bezogen auf den Druck an der Oberfläche 5, über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegenden Temperatur aufheizt. Beim Durchtritt durch den offenporigen Kontaktkörper ergibt sich eine Druckentspannung der überhitzten Flüssigkeit innerhalb des Kontaktkörpers, so daß es zu einer spontanen Dampfblasenbildung kommt, die dann einen Teil der Flüssigkeit in flüssiger Form durch die Kapillaren des Kontaktkörpers hindurchtreibt, so daß aus der Nebelaustrittsfläche ein Teil der Flüssigkeit in Dampfform und ein anderer Teil aufgrund der zerplatzenden Blasen in Tröpfchenform austritt. Dieses Verfahren ist insbesondere dann von Vorteil, wenn anstatt einer "Einstoff-Flüssigkeit" ein Flüssigkeitsgemisch vernebelt werden soll, das wenigstens eine niedrig siedende Fraktion aufweist, wie dies beispielsweise bei normalen Heizölen aber auch bei einer Wasser-in-Öl-Emulsion der Fall ist. Die Aufheizung eines derartigen Flüssigkeitsgemisches braucht daher nur auf bzw. etwas über dem Siedepunkt der niedrigst siedenden Fraktion bewerkstelligt zu werden, so daß in der Regel mit geringen Heizleistungen gearbeitet werden kann. Im Kontaktkörper verdampft dann aufgrund der Druckentspannung nur der in bezug auf seinen Siedepunkt überhitzte Flüssigkeitsanteil, so daß der hierbei entstehende Dampf dann die andere vollständig in flüssiger Phase vorliegende Fraktion in Form zerplatzender Blasen an der Nebelaustrittsfläche in den Raum bzw. in das abnehmende Trägergas herausdrückt. Bei Wasser-in-Öl-Emulsion, wie sie insbesondere für Öle mit hochliegendem Siedepunkt zweckmäßig sind, übernimmt hierbei der Wasseranteil die Funktion der niedrig siedenden, das Druckgas bildenden Fraktion.The method explained with reference to FIGS. 2 and 3 dispenses with the supply of an additional compressed gas. In this method, the liquid to be atomized is conveyed via a feed pump 3 into a pressure chamber 1, which is preferably closed off from a sintered material by an open-pore contact body 2. A heating device 7 is arranged in the pressure chamber 1, which heats the liquid to be atomized to a temperature above the boiling point of the liquid, based on the pressure at the surface 5. When passing through the open-pore contact body, the superheated pressure is released Liquid within the contact body, so that there is a spontaneous formation of vapor bubbles, which then drives part of the liquid in liquid form through the capillaries of the contact body, so that part of the liquid in vapor form and another part due to the bursting bubbles in from the mist exit surface Droplet shape emerges. This method is particularly advantageous if, instead of a "single-component liquid", a liquid mixture is to be atomized which has at least one low-boiling fraction, as is the case, for example, with normal heating oils but also with a water-in-oil emulsion . The heating of such a liquid mixture therefore only needs to be carried out at or slightly above the boiling point of the lowest-boiling fraction, so that it is generally possible to work with low heating powers. In the contact body, only the liquid portion superheated in relation to its boiling point then evaporates due to the pressure release, so that the resulting steam then pushes out the other fraction, which is completely in the liquid phase, in the form of bursting bubbles at the mist exit surface into the room or into the decreasing carrier gas. In the case of water-in-oil emulsions, as are particularly useful for oils with a high boiling point, the water content takes on the function of the low-boiling fraction which forms the compressed gas.

Fig. 3 zeigt hierbei eine Abwandlung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Hierbei wird die Flüssigkeit unter Normaltemperatur in den Druckraum 1 eingeleitet, dort aber nicht mehr erhitzt. Die Erhitzung erfolgt vielmehr unmittelbar über den mit einer Heizeinrichtung 8 versehenen Kontaktkörper, so daß hier nicht mehr das gesamte im Druckraum 1 enthaltene Flüssigkeitsvolumen auf Überhitzungstemperatur gebracht zu werden braucht. Es wird lediglich die Energiemenge benötigt, um die jeweils im Porenvolumen des Kontaktkörpers 2 enthaltene Flüssigkeitsmenge aufzuheizen. Hierbei ergibt sich ferner noch der Vorteil, daß aufgrund der geometrischen Struktur der Porenkanäle in einem Sinterkörper mit ihren in bezug auf die Durchflußrichtung regellos quer- und längslaufenden Porenkanälen mit einer Vielzahl von scharfkantigen Umlenkungen und Vorsprüngen eine sehr schnelle Dampfblasenbildung eintritt. Hinzu kommt ferner noch, daß das jeweils über den Kontaktkörper selbst die spezifische Oberfläche eines "Flüssigkeitsfadens" der aufzuheizenden Flüssigkeit sehr groß ist, so daß sehr schnell über den gesamten Querschnitt eines derartigen "Flüssigkeitsfadens" der jeweils niedrig siedende Flüssigkeitsanteil vollständig verdampft und somit noch innerhalb des Kontaktkörpers aufgrund der entstehenden Volumenvergrößerung eine Funktion als "Druckgas" erfüllen kann.3 shows a modification of the method described above. The liquid is introduced into the pressure chamber 1 at normal temperature, but is no longer heated there. Rather, the heating takes place directly via the contact body provided with a heating device 8, so that here it is no longer necessary to bring the entire liquid volume contained in the pressure chamber 1 to superheating temperature. Only the amount of energy is required to heat the amount of liquid contained in the pore volume of the contact body 2. Here there is also the further advantage that, due to the geometric structure of the pore channels in a sintered body, with their pore channels which run crosswise and longitudinally with respect to the flow direction, with a large number of sharp-edged deflections and projections, vapor bubbles form very quickly. In addition, there is also the fact that the specific surface of a "liquid thread" of the liquid to be heated is very large in each case via the contact body itself, so that the low-boiling liquid portion in each case completely evaporates completely over the entire cross section of such a "liquid thread" and thus still within the contact body can perform a function as a "compressed gas" due to the resulting increase in volume.

Bei den vorstehend beschrieben Verfahren ist der Kontaktkörper 2 als sogenannter Kanalkörper ausgebildet, d.h. der Kontaktkörper 2 wird von der zu vernebelnden Flüssigkeit in seiner vollen Länge durchströmt, so daß in jedem Falle ein Druckgefälle zwischen Druckkammer 1 und der Nebelaustrittsfläche 5 vorhanden sein muß.In the methods described above, the contact body 2 is designed as a so-called channel body, i.e. the contact body 2 is flowed through by the liquid to be atomized in its full length, so that in any case there must be a pressure drop between the pressure chamber 1 and the fog exit surface 5.

Bei dem anhand von Fig. 4 beschriebenen Verfahren, das sich in besonders einfacher Weise in eine funktionstüchtige Vorrichtung umsetzen läßt, und das insbesondere für die Vernebelung von Flüssigkeitsgemischen mit wenigstens einer niedrig siedenden Fraktion eingesetzt wird, ist in einer Halterung 9 ein Kontaktkörper 2, der vorzugsweise wiederum aus einem offenporigen Sintermaterial besteht, angeordnet. Die der Nebelaustrittsfläche 5 abgekehrte Fläche 10 des Kontaktkörpers 2 ist hierbei mit einer Heizeinrichtung, vorzugsweise einem elektrischen Flächenheizkörper verbunden, so daß in Richtung des Pfeiles 11 ein Temperaturgefälle im Kontaktkörper 2 vorhanden ist. Die zu vernebelnde Flüssigkeit wird über eine Förderpumpe 3 auf den Kontaktkörper 2 aufgegeben, wobei die Aufgabe in der Nähe der rückwärtigen Fläche 10 seitlich oder axial erfolgt. Die Flüssigkeitsaufgabe erfolgt hier praktisch druckfrei, da von der Förderpumpe lediglich der Druck aufgebracht werden muß, der erforderlich ist, um bei einer vorgegebenen Fördermenge gegen den im Kontaktkörper 2 bestehenden Gasdruck anzufördern. Die Förderleistung der Pumpe wird hierbei noch durch die Saugwirkung der Kapillaren des Kontaktkörpers unterstützt, wobei wiederum die Blasenbildung der niedrig siedenden Fraktion aufgrund der scharfkantigen Porenstruktur im Kontaktkörper sehr schnell erfolgt und damit der höher siedende Anteil aus dem Kontaktkörper unter Blasenbildung herausgepreßt wird, so daß wiederum der entstehende Nebel auf der Nebelaustrittsfläche 5 abgenommen werden kann.In the method described with reference to FIG. 4, which can be implemented in a particularly simple manner into a functional device, and which is used in particular for nebulizing liquid mixtures with at least one low-boiling fraction, a contact body 2 is in a holder 9, which again preferably consists of an open-pore sintered material. The surface 10 of the contact body 2 facing away from the fog exit surface 5 is connected to a heating device, preferably an electrical surface heating element, so that a temperature gradient is present in the contact body 2 in the direction of the arrow 11. The liquid to be atomized is applied to the contact body 2 via a feed pump 3, the task being carried out laterally or axially in the vicinity of the rear surface 10. The liquid feed is practically pressure-free here, because of the feed pump only the pressure has to be applied which is necessary to deliver against the gas pressure existing in the contact body 2 at a predetermined delivery rate. The delivery rate of the pump is also supported by the suction effect of the capillaries of the contact body, the blistering of the low-boiling fraction again taking place very quickly due to the sharp-edged pore structure in the contact body and thus the higher-boiling fraction being pressed out of the contact body with the formation of bubbles, so that in turn the resulting mist on the mist exit surface 5 can be removed.

In Fig. 5 ist ein gegenüber dem vorstehend beschriebenen Verfahren abgewandeltes Verfahren dargestellt. Während bei den vorstehend beschriebenen Verfahren die zu vernebelnde Flüssigkeit in einer solchen Menge zugeführt wird, daß das Porenvolumen des Kontaktkörpers 2, abgesehen von den sich bildenden Dampfblasen, vollständig gefüllt ist und die Vernebelung durch die platzenden Blasen an der Nebelaustrittsfläche erfolgt, wird bei dem Verfahren gem. Fig. 5 über ein Gebläse 4 ein Gas, beispielsweise Luft, unter Druck in einen Druckraum 1 eingeführt, dessen Austrittsöffnung wiederum durch einen Kontaktkörper 2, vorzugsweise aus einem Sintermaterial verschlossen ist. Das Druckgas kann hierbei zusätzlich noch aufgeheizt sein, wie dies durch den Wärmetauscher 12 angedeutet ist.5 shows a method which is modified compared to the method described above. While in the above-described processes, the liquid to be atomized is supplied in such an amount that the pore volume of the contact body 2, apart from the vapor bubbles that are formed, is completely filled and the nebulization takes place due to the bursting bubbles at the mist exit surface, in the process acc. 5 a gas, for example air, is introduced under pressure into a pressure chamber 1, the outlet opening of which is in turn closed by a contact body 2, preferably made of a sintered material. The compressed gas can also be heated, as is indicated by the heat exchanger 12.

Die zu vernebelnde Flüssigkeit wird nun über eine Förderpumpe 3 so auf den Kontaktkörper 2 aufgegeben, daß die innere Porenoberfläche des Kontaktkörpers 2 nur benetzt wird. Dieser Flüssigkeitsfilm wird nun von dem durch die Kapillaren des Kontaktkörpers 2 strömenden Treibgas mitgerissen, wobei sich bei der Verwendung von Sintermaterial jeweils an den scharfkantigen Vorsprüngen und Umlenkungen der Kapillaren im Kontaktkörper 2 kleine Tropfen ablösen, die in ihrer Größe jedoch nie größer werden können, als die Kapillaren selbst, die dann an der Nebelaustrittsfläche 5 ausgeblasen werden.The liquid to be atomized is now fed onto the contact body 2 via a feed pump 3 such that the inner pore surface of the contact body 2 is only wetted. This liquid film is now entrained by the propellant gas flowing through the capillaries of the contact body 2, whereby when using sintered material, small drops detach from the sharp-edged projections and deflections of the capillaries in the contact body, but their size can never be larger than the capillaries themselves, which are then blown out at the fog exit surface 5.

Größere Tropfen bilden wieder im Bereich der Porenöffnungen an der Nebelaustrittsfläche 5 Blasen, so daß auch bei einem Zusammenlaufen des Flüssigkeitsfilms eine einwandfreie Vernebelung gegeben ist. Wird das Druckgas aufgeheizt durch den Kontaktkörper 2 geführt, so tritt zu der rein mechanischen Zerteilung des Flüssigkeitsfilms noch eine Teil-Verdampfung, so daß auf der Nebelaustrittsseite je nach Temperaturlage statt eines rein mechanisch erzeugten Nebels ein Nebel mit überproportionalem Dampfanteil austritt.Larger drops again form 5 bubbles in the area of the pore openings on the mist exit surface, so that flawless nebulization is also provided when the liquid film converges. If the compressed gas is heated through the contact body 2, a partial evaporation occurs in addition to the purely mechanical division of the liquid film, so that a mist with a disproportionate amount of steam emerges on the mist outlet side, depending on the temperature, instead of a purely mechanically generated mist.

Bei allen vorstehend darstellten schematischen Ausführungsbeispielen ist der Kontaktkörper rein schematisch unverhältnismäßig großvolumig dargestellt. In einer praktischen Ausführungsform (Fig. 7) kann jedoch dieser Kontaktkörper auch durch eine Trägerplatte 22 gebildet werden, die mit einer Vielzahl von axialen Bohrungen 23 versehen ist und auf die lediglich auf der Austrittsseite eine entsprechend dimensionierte Platte 24 aus einem Sintermaterial aufgesetzt ist. So ist es insbesondere für beheizte Kontaktkörper möglich, diese Trägerplatte aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit herzustellen, so daß die für die Vernebelung besonders vorteilhafte Porengeometrie nur durch eine verhältnismäßig dünne Sinterplatte, die am Ende des mit Bohrungen versehenen Trägerkörpers angeordnet ist, bewirkt wird. Damit besitzen dann die Bohrungen am Ende der Trägerplatte eine regellose Öffnungsgeometrie, d.h. eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen deren Austrittswinkel von der Achse der Bohrungen im Trägerkörper abweichen. Auch in der Kontur der Öffnungen ergeben sich dann entsprechend regellose Abweichungen und es sind die für die Blasenbildung im Kontaktkörper und auf der Nebelaustrittsfläche erwünschten scharfen Kanten ebenfalls vorhanden. Da eine derartige Sinterplatte eine genügende Eigenfestigkeit aufweist, ist es nicht erforderlich, die Sinterplatte fest mit dem Trägerkörper zu verbinden, so daß Relativverschiebungen zwischen Sinterplatte und Trägerkörper aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien ohne Einfluß bleiben.In all of the schematic exemplary embodiments presented above, the contact body is shown in a purely schematic manner in disproportionately large volume. In a practical embodiment (FIG. 7), however, this contact body can also be formed by a carrier plate 22 which is provided with a multiplicity of axial bores 23 and onto which a correspondingly dimensioned plate 24 made of a sintered material is placed only on the outlet side. It is possible, in particular for heated contact bodies, to produce this carrier plate from a material with good thermal conductivity, so that the pore geometry which is particularly advantageous for atomization is brought about only by a relatively thin sintered plate which is arranged at the end of the carrier body provided with bores. The bores at the end of the carrier plate then have an irregular opening geometry, ie a multiplicity of passage openings whose exit angles deviate from the axis of the bores in the carrier body. Corresponding irregular deviations then also result in the contour of the openings and the sharp edges desired for the formation of bubbles in the contact body and on the fog exit surface are also present. Since such a sintered plate has sufficient inherent strength, it is not necessary to firmly connect the sintered plate to the carrier body, so that relative displacements between the sintered plate and the carrier body remain unaffected due to different expansion coefficients of the materials used.

Anhand von Fig. 6 wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung in Form eines Heizölbrenners dargestellt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Mischkammer 13, in die eine Zuleitung 14 für die Einführung von Trägerluft einmündet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Mischkammer 13 zylindrisch ausgebildet. In den Innenraum der Mischkammer 13 ragt axial eine stabförmig ausgebildete Heizpatrone 15 hinein, auf die als Träger- und Wärmeübertragsungskörper eine Zwischenhülse 16 aus Messing aufgeschoben ist. Auf die Zwischenhülse 16 ist ein rohrförmiger Kontaktkörper 2 aus einem offenporigen Sintermaterial aufgeschoben.An exemplary embodiment of a device in the form of a heating oil burner is shown with reference to FIG. 6. The device essentially consists of a mixing chamber 13 into which a feed line 14 opens for the introduction of carrier air. In the illustrated embodiment, the mixing chamber 13 is cylindrical. A rod-shaped heating cartridge 15 projects axially into the interior of the mixing chamber 13, onto which an intermediate sleeve 16 made of brass is pushed as a carrier and heat transfer body. A tubular contact body 2 made of an open-pore sintered material is pushed onto the intermediate sleeve 16.

Im oberen Bereich der Mischkammer 13 mündet eine Heizölzuleitung 17 ein, deren Mündung bis an den Kontaktkörper 2 herangeführt ist, so daß unter Ausnutzung der Kapillarwirkung das über eine nicht näher dargestellte Pumpe zugeführte Heizöl vom Kontaktkörper 2 aufgenommen wird. Im oberen Bereich der Mischkammer 13 ist ein Auslaßkanal 18 vorgesehen, durch den mit Hilfe der über die Zuleitung 14 zugeführten Trägerluft der von der äußeren Oberfläche des Kontaktkörpers 2 abgenommene Heizölnebel aus der Mischkammer abgezogen wird. Der Vorgang der Heizölvernebelung erfolgt nach dem anhand von Fig. 4 beschriebenen Verfahren, so daß hinsichtlich der Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung hierauf verwiesen werden kann.In the upper region of the mixing chamber 13, a heating oil supply line 17 opens, the mouth of which is brought up to the contact body 2, so that the heating oil supplied by a pump (not shown in detail) is taken up by the contact body 2 using the capillary action. In the upper region of the mixing chamber 13, an outlet channel 18 is provided, through which the fuel oil mist removed from the outer surface of the contact body 2 is drawn out of the mixing chamber by means of the carrier air supplied via the feed line 14. The process of fuel oil atomization takes place according to the method described with reference to FIG. 4, so that reference can be made to this with regard to the functioning of the device described above.

Der Abzugskanal 18 steht mit einem Brennerkopf 19 in Verbindung, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen als Flammenhalter 20 dienenden Formkörper aus einem offenporigen Sinterwerkstoff gebildet wird. Der über den Abzugskanal 18 aus der Mischkammer 13 abgezogene Heizölnebel, dessen Trägerluftmenge noch unterstöchiometrisch vorgegeben ist, wird nun nach Zumischung von Zweitluft über einen Zuleitungskanal 21 im Abzugskanal 18 auf der Innenseite des Flammenhalters mit dem durch Trägerluft und Sekundärluft vorgegebenen Druck aufgegeben, so daß das nunmehr stöchiometrisch oder überstöchiometrisch eingestellte Heizölnebel-Luft-Gemisch durch die Porenkanäle des Formkörpers hindurchtritt. Nach dem Zünden des Gemisches heizt sich nach ganz kurzer Brennzeit der Flammenhalter 20 seinerseits auf, so daß der Verbrennungsvorgang, d.h. hier also die Oxidationsreaktion zwischen dem Heizölnebel und dem Sauerstoff der Luft bereits innerhalb des Flammenhalters 20 einsetzt, so daß sich auf der Außenseite des Flammenhalters praktisch eine flammenlose Verbrennung ergibt. Die Heizwirkung erfolgt hierbei wie üblich in erster Linie über den Wärmeaustausch der aufzuheizenden Fläche mit den abströmenden heißen Verbrennungsgasen. Der Flammenhalter selbst gibt Wärme durch Strahlung an die umschließenden Brennraumwände ab. Dies bietet dementsprechend die Möglichkeit, über die Formgebung von Flammenhalter und Brennraum auch die vorhandene Strahlungswärme noch optimal abzunehmen. Ein derartiger Brennerkopf in Verbindung mit der Gemischaufbereitung bietet somit auch für die Verbrennung von Heizöl alle möglichen Feuerungen, wie sie bisher nur bei der Verbrennung von Gas mit sogenannten Vormischflammen möglich war.The extraction channel 18 is connected to a burner head 19 which, in the exemplary embodiment shown, is formed by a molded body made of an open-pore sintered material and serving as a flame holder 20. The fuel oil mist withdrawn from the mixing chamber 13 via the exhaust duct 18, the carrier air quantity of which is still predefined stoichiometrically, is then added after the admixture of secondary air via a supply duct 21 in the exhaust duct 18 on the inside of the flame holder with the pressure specified by the carrier air and secondary air, so that the now stoichiometric or superstoichiometric heating oil mist-air mixture passes through the pore channels of the molded body. After the mixture has ignited, the flame holder 20 heats up after a very short burning time, so that the combustion process, that is to say here the oxidation reaction between the fuel oil mist and the oxygen in the air, already begins within the flame holder 20, so that it is on the outside of the flame holder practically results in flameless combustion. As usual, the heating effect takes place primarily via the heat exchange of the surface to be heated with the outflowing hot combustion gases. The flame holder itself emits heat through radiation to the surrounding combustion chamber walls. Accordingly, this offers the possibility of optimally removing the existing radiant heat by shaping the flame holder and combustion chamber. Such a burner head in connection with the mixture preparation thus also offers all possible firings for the combustion of heating oil, as was previously only possible with the combustion of gas with so-called premixing flames.

Bei der thermischen Vernebelung von Heizöl darf die maximale temperatur 250° C nicht überschreiten, da bei höheren Temperaturen die Gefahr der Ablagerung von Siederesten des Verdampfungsprozesses besteht. Der Kontaktkörper 2 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen mittleren Porendurchmesser von 40 µm auf. Der ebenfalls aus einem Sintermaterial hergestellte Flammenhalter des Ausführungsbeispiels ist dagegen so ausgelegt, daß er einen mittleren Porendurchmesser von 100 µm besitzt. Bei einer Porosität von etwa 50% Hohlraumanteil des gesamten Flammenhaltervolumens ergibt sich für den Brennerkopf lediglich ein Druckabfall von etwa 20 mm Wassersäule. Bei Drücken in dieser Größenordnung kann die Verbrennungsluftförderung mit üblichen Brennergebläsen erfolgen.With the thermal atomization of heating oil, the maximum temperature must not exceed 250 ° C, since at higher temperatures there is a risk of boiling residues of the evaporation process being deposited. In the exemplary embodiment shown, the contact body 2 has an average pore diameter of 40 μm. The flame holder of the exemplary embodiment, which is also made of a sintered material, is designed in such a way that it has an average pore diameter of 100 μm. With a porosity of around 50% of the void space in the total flame holder volume, the burner head only has a pressure drop of around 20 mm water column. At pressures of this magnitude, the combustion air can be conveyed using conventional burner fans.

Im orientierenden Versuch zur Ideenprüfung ergab sich mit einer Vorrichtung gem. Fig. 6, daß für die Vernebelung von 0,1 kg/h Heizöl nur eine elektrische Brutto-Leistung von 19 Watt notwendig war. Zur vollständigen Verdampfung dieser Ölmenge wären dagegen netto 34 Watt erforderlich.In the orienteering experiment for idea testing with a device according to Fig. 6 that for the nebulization of 0.1 kg / h of heating oil only an electrical gross output of 19 watts was necessary. On the other hand, 34 watts would be required to completely evaporate this amount of oil.

Die Verbrennung erfolgte geräuschlos und gleichmäßig über die gesamte Flammenhalterfläche. Die Flamme brennt beim Start selbst bei einer Luftzahl n = o,8 blau, vergleichbar einer Gasflamme. Die maximale thermische Flächenbelastung des Flammenhalters lag bei etwa 78 W/cm², wobei der Flammenhalter glühte (ca. 700 bis 750° C).The combustion took place silently and evenly over the entire flame holder area. The flame burns at start even with an air ratio n = 0.8 blue, comparable to a gas flame. The maximum thermal surface load of the flame holder was about 78 W / cm², the flame holder glowing (approx. 700 to 750 ° C).

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform wird eine Sprüh-Vernebelung mit der vorbeschriebenen Verdampfungs-Vernebelung kombiniert. Hier ist eine Mischkammer 25 vorgesehen, die beispielsweise einen Kreisquerschnitt aufweist. In die Mischkammer 25 mündet eine Zerstäüberdüse 26 für die Flüssigkeit, beispielsweise Heizöl, ein, die über eine Rohrleitung 27 mit einer Förderpumpe 28 in Verbindung steht. Gleichachsig zur Zerstäüberdüse 26 münden in die Mischkammer 25 zwei Zuleitungen 29 für die Einleitung eines Trägergases, beispielsweise Luft, ein, das in der Mischkammer in Gleichstrom zum Sprühstrahl 30 geführt wird.In the embodiment shown in FIG. 8, spray nebulization is combined with the above-described evaporation nebulization. A mixing chamber 25 is provided here, which for example has a circular cross section. An atomizing nozzle 26 for the liquid, for example heating oil, opens into the mixing chamber 25 and is connected to a feed pump 28 via a pipeline 27. Coaxially with the atomizing nozzle 26, two feed lines 29 open into the mixing chamber 25 for the introduction of a carrier gas, for example air, which is guided in the mixing chamber in direct current to the spray jet 30.

Das über den Sprühstrahl 30 in den Trägergas-Teilstrom eingebrachte Tropfenkollektiv wird nun umgelenkt. Dies kann, wie in Fig. 8 schematisch angedeutet dadurch erfolgen, daß das Trägergas-Tropfen-Gemisch in einen Trägergas-Hauptstrom 31 unter einem Winkel aufgegeben wird oder aber dadurch, daß die gleichachsig zum Sprühstrahl 30 eingeführte gesamte Trägergasmenge durch eine entsprechende Abwinkelung des Strömungskanals umgelenkt wird. Dies ist in Fig. 8 durch die gestrichelt dargestellte Verlängerung 33 der Seitenwand 32 der Mischkammer 25 angedeutet. Der Umlenkbereich bildet die Umlenkkammer 46 mit Auslaß 45.The droplet collective introduced into the carrier gas partial stream via the spray jet 30 is now deflected. As indicated schematically in FIG. 8, this can be done in that the carrier gas-drop mixture is introduced into a main carrier gas stream 31 at an angle or in that the total amount of carrier gas introduced coaxially to the spray jet 30 is caused by a corresponding angling of the flow channel is redirected. This is indicated in FIG. 8 by the extension 33 of the side wall 32 of the mixing chamber 25 shown in broken lines. The deflection area forms the deflection chamber 46 with outlet 45.

Die der Zerstäuberdüse 26 unmittelbar gegenüberliegende Wandung 34 bildet hierbei eine Umlenkfläche. Infolge der durch die Umlenkung auf die größeren Tropfen einwirkenden Zentrifugalkräfte, unterstützt durch die in etwa in gleicher Richtung verlaufenden Massenkräfte, werden die großen Tropfen auf die Umlenkfläche 34 ausgeschleudert (Pfeil 35), so daß nur die feinsten Tropfenanteile im Umlenkungsbereich von der Trägergasströmung als Nebel mitgenommen werden.The wall 34 directly opposite the atomizer nozzle 26 forms a deflection surface. As a result of the centrifugal forces acting on the larger drops due to the deflection, supported by the mass forces running in approximately the same direction, the large drops are thrown onto the deflection surface 34 (arrow 35), so that only the finest droplet fractions in the deflection area are misted by the carrier gas flow get picked up.

Die auf die Umlenkfläche 34 auftreffenden großen Tropfen fließen zu einer Rücklaufflüssigkeit zusammen und können als Rücklaufflüssigkeit über einen Abzug 37 aus der Vorrichtung abgezogen werden. Ein druckabhängig steuerbares Auslaßventil, das über eine in der Zulaufleitung 27 liegende Drucksteuereinrichtung 39 angesteuert wird, ist sichergestellt, daß der für die Rücklaufflüssigkeit zur Verfügung stehende Ablaufquerschnitt immer proportional zur aufgegebenen Flüssigkeitsmenge steht.The large drops striking the deflecting surface 34 flow together to form a return liquid and can be withdrawn from the device as a return liquid via a discharge 37. A pressure-dependent controllable outlet valve, which is controlled via a pressure control device 39 located in the inlet line 27, ensures that the outlet cross section available for the return liquid is always proportional to the amount of liquid applied.

Wird die Flüssigkeit in einen aufgeheizten Trägergasstrom zerstäubt, so wird zweckmäßigerweise die in der Rücklaufflüssigkeit enthaltene Wärmeenergie über einen Wärmetauscher 40 zurückgewonnen, der mit der Zulaufleitung 27 verbunden ist.If the liquid is atomized into a heated carrier gas stream, the thermal energy contained in the return liquid is expediently recovered via a heat exchanger 40 which is connected to the feed line 27.

Zur Verbesserung der Venebelungsleistung ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der die Umlenkfläche 34 bildende Wandteil 41 beispielsweise elektrisch beheizbar ausgebildet, was durch die Heizstäbe 42 schematisch angedeutet ist. Die auf der Umlenkfläche zu einem Flüssigkeitsfilm zusammenlaufenden Flüssigkeitstropfen werden nun bei Aufheizung des Wandteils 41 auf die Siedetemperatur der Flüssigkeit zumindest zum Teil verdampft, so daß der sich bildende Dampf (Pfeil 43) vom Trägergasstrom mitgenommen wird. Der Aufwand an Wärmeenergie ist verhältnismäßig gering, da nur eine dünne Flüssigkeitsschicht zu verdampfen ist. Wichtig ist hierbei, daß die als beheizbare Kontaktfläche dienende Umlenkfläche 34 in ausreichender Länge über den Aufprallbereich 44 der großen Tropfen hinausreicht, so daß eine ungestörte Dampfbildung erreicht wird.To improve the fogging performance, the wall part 41 forming the deflection surface 34 is, for example, designed to be electrically heatable in the exemplary embodiment shown, which is indicated schematically by the heating rods 42. The liquid drops converging on the deflecting surface to form a liquid film are now at least partially evaporated when the wall part 41 is heated to the boiling point of the liquid, so that the vapor formed (arrow 43) is carried along by the carrier gas stream. The expenditure of thermal energy is relatively low, since only a thin layer of liquid can be evaporated. It is important here that the deflecting surface 34 serving as a heatable contact surface extends sufficiently over the impact area 44 of the large drops, so that undisturbed vapor formation is achieved.

Der die Kontaktfläche bildende Wandteil 41 kann zur Verbesserung der Verdampfungsleistung auch als offenporiger Kontaktkörper ausgebildet sein, so daß durch die Kapillarwirkung die auftreffenden Tropfen aufgesogen werden, innerhalb des Kontaktkörpers wieder eine sehr schnelle Verdampfung stattfindet, wobei der sich bildende Dampf einen Teil der Flüssigkeit unverdampft an die Oberfläche wieder heraustreibt und hierbei Blasen bildet. Die Blasen zerplatzen, wobei ein Teil der Blasenhaut in Form feinster Tropfen vom Trägergasstrom zusammen mit dem Dampfanteil mitgerissen wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn, wie beim Einsatz von Heizöl, die zu vernebelnde Flüssigkeit aus einem Gemisch von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten gebildet wird. Der niedrigsiedende Flüssigkeitsanteil verdampft und treibt hierbei den höhersiedenden Flüssigkeitsanteil in Form feinster Tröpfchen, die aus zerplatzenden Blasen entstehen, in den Trägergasstrom aus.The wall part 41 forming the contact surface can also be designed as an open-pore contact body to improve the evaporation performance, so that the impinging drops are absorbed by the capillary action, and a very rapid evaporation takes place again within the contact body, the vapor which forms forming part of the liquid unevaporated the surface drifts out again and forms bubbles. The bubbles burst, with part of the blister skin being carried away in the form of very fine drops by the carrier gas stream together with the steam component. This is particularly advantageous if, like when using heating oil, the liquid to be atomized is formed from a mixture of liquids with different boiling points. The low-boiling liquid component evaporates and expels the higher-boiling liquid component into the carrier gas stream in the form of the finest droplets that arise from bursting bubbles.

Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform, wie sie insbesondere als Heizölbrenner eingesetzt werden kann. Bei dieser Auführungsform wird das Heizöl über eine Zulaufleitung 27 unter Druck einer Zerstäuberdüse 26 aufgegeben, deren Sprühstrahl 30 axial in eine rohrförmige Mischkammer 25 eingeleitet wird. Koaxial zur Düse 26 wird Verbrennungsluft über den Einlaß 29 in die Mischkammer 25 eingeführt. Die Mischkammer 25 wird durch ein Rohr 47 aus einem gut wärmeleitenden Material gebildet, dessen Wandung an seinem der Zerstäuberdüse 26 zugekehrten Ende mit eine Heizeinrichtung 42 versehen ist. Mit Abstand zur Mündung der Zerstäuberdüse 26 ist im Rohrinnern eine Umlenkplatte 48 angeordnet, durch die der mit Heizöltröpfchen beladene Trägergasstrom eine Umlenkung gegen die Innenwandung des Rohres 47 erfährt, so daß größere Tropfen gegen die Wandung ausgeschleudert werden, bzw. auf die Umlenkfläche 48 auftreffende Tropfen zu größeren Tropfen zusammelaufen und bei vorzugsweise horizontaler Anordnung der Vorrichtung auf der Sohle des Rohres 47 sammeln.Fig. 9 shows another embodiment as it can be used in particular as a heating oil burner. In this embodiment, the heating oil is supplied via an inlet line 27 under pressure from an atomizing nozzle 26, the spray jet 30 of which is introduced axially into a tubular mixing chamber 25. Combustion air is introduced coaxially to the nozzle 26 into the mixing chamber 25 via the inlet 29. The mixing chamber 25 is formed by a tube 47 made of a good heat-conducting material, the wall of which is provided with a heating device 42 at its end facing the atomizing nozzle 26. At a distance from the mouth of the atomizer nozzle 26, a deflection plate 48 is arranged in the interior of the tube, through which the carrier gas stream loaded with fuel oil droplets is deflected against the inner wall of the tube 47, so that larger drops are thrown against the wall, or drops falling on the deflecting surface 48 converge to form larger drops and collect on the bottom of the tube 47 with a preferably horizontal arrangement of the device.

Bei Aufnahme des Betriebes wird zunächst über die Heizeinrichtung 42 die Wandung im vorderen Teil der Mischkammer 25 aufgeheizt, so daß der auf die Wandung auftreffende Teil der Flüssigkeitstropfen verdampft wird und von der Verbrennungsluft zusammen mit den feinsten Tropfen als Öl-Dampf-Luft-Gemisch über das Rohr 47 geführt wird. Die Mündung 49 des Rohres 47 ist hierbei in nicht näher dargestellter Weise mit einem Flammenhalter versehen, so daß das Rohrende zugleich den Brenner bildet. Schon nach kurzer Betriebszeit heizt sich das Rohr 47 auf, so daß über die Wärmeleitung des Rohrmaterials auch der den Heizöleintrittsbereich der Mischkammer 25 umschließende Teil der Rohrwandung hoch aufgeheizt wird und dementsprechend die Heizeinrichtung 42 abgeschaltet werden kann. Aufgrund der Aufheizung des Rohres verdampfen zugleich auch noch etwa vom Strom der Verbrennungsluft mitgerissene größere, an der Umlenkfläche 48 abgeschiedene Tropfen, so daß aus der Mündung 49 der Heizölanteil praktisch nur noch als Dampf vom Strom mitgeführt wird, so daß der Brenner praktisch wie ein Gasbrenner betrieben werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform ist der mit der Heizeinrichtung versehene vordere Wandungsteil der Mischkammer 25 als offenporiger Kontaktkörper ausgebildet, so daß die vorbeschriebene Flüssigkeitsvernebelung durch Verdampfung und Blasenbildung stattfindet. Nach dem Abschalten der Heizeinrichtung 42 heizt das Rohr 47 den als offenporigen Kontaktkörper ausgebildeten Wandteil durch Wärmeleitung soweit auf, daß die beschriebene verdampfung von niedrigsiedenden Anteilen der Flüssigkeit erfolgt.When operation is started, the wall 42 in the front part of the mixing chamber 25 is first heated via the heating device 42, so that the part of the liquid droplets striking the wall is evaporated and is then combined with the finest drops as an oil-steam-air mixture by the combustion air the tube 47 is guided. The mouth 49 of the tube 47 is provided in a manner not shown with a flame holder, so that the tube end also forms the burner. After a short period of operation, the pipe 47 heats up, so that the heat conduction of the pipe material also heats up the part of the pipe wall surrounding the heating oil inlet area of the mixing chamber 25 and the heating device 42 can accordingly be switched off. Due to the heating of the tube also evaporate larger droplets entrained by the flow of the combustion air, separated at the deflection surface 48, so that from the mouth 49 the heating oil portion is practically carried only as steam by the stream, so that the burner practically like a gas burner can be operated. In this embodiment too, the front wall part of the mixing chamber 25 provided with the heating device is designed as an open-pore contact body, so that the above-described liquid atomization takes place by evaporation and bubble formation. After the heating device 42 has been switched off, the tube 47 heats the wall part designed as an open-pore contact body by heat conduction to such an extent that the described evaporation of low-boiling fractions of the liquid takes place.

Die anhand von Fig. 6 als Heizölbrenner verwendbare Vorrichtung kann auch noch dahingehend ergänzt werden, daß der als Brennerkopf 19 ausgebildete offenporige Formkörper aus Sintermetall wenigstens teilweise Materialien aufweist, die auf das zu verbrennende Heizöl katalytisch wirken. Diese Materialien können in der Pulverzusammensetzung des Ausgangsmaterials enthalten sein und/oder durch Aufdampfen aufgebracht werden. Zu diesen katalytisch wirkenden Materialien gehört beispielsweise Nickel. Derartige katalytisch wirkende Stoffe sind grundsätzlich bekannt, bisher jedoch in dieser Verwendungsform nicht eingesetzt worden. Die Wirkung beruht darauf, daß die Verbrennungs- bzw. Reaktionstemperatur zwischen dem Luftsauerstoff und dem Heizöl abgesenkt wird. Dies hat zwar den Nachteil, daß das für Heizzwecke zur Verfügung stehende Temperaturgefälle geringer ist als bei einer normalen Verbrennung. Der Vorteile besteht aber darin, daß gerade in Heizölen organisch gebundene Stickstoffanteile enthalten sind, die sich schon bei den normalen Brenntemperaturen einer Heizölflamme mit dem Luftsauerstoff der Verbrennungsluft zur Stickoxiden verbinden können. Durch die katalytisch bewirkte Absenkung der Brenntemperatur wird die Stickoxidbildung aus den organisch gebundenen Stickstoffanteilen im Heizöl reduziert, so daß dem Nachteil des zur Verfügung stehenden geringeren Temperaturniveaus der Vorteil einer günstigeren Abgaszusammensetzung gegenübersteht.The device which can be used as a heating oil burner with reference to FIG. 6 can also be supplemented to the extent that the open-pore shaped body made of sintered metal, which is designed as burner head 19, at least partially has materials which act catalytically on the fuel oil to be burned. These materials can be contained in the powder composition of the starting material and / or applied by vapor deposition. These catalytically active materials include, for example, nickel. Such catalytically active substances are known in principle, but have not previously been used in this form. The effect is based on the fact that the combustion or reaction temperature between the atmospheric oxygen and the heating oil is lowered. This has the disadvantage that the temperature gradient available for heating purposes is smaller than in normal combustion. The advantages, however, are that there are organically bound nitrogen components in heating oils, which can combine with the atmospheric oxygen of the combustion air to form nitrogen oxides even at the normal burning temperatures of a heating oil flame. The catalytically caused lowering of the firing temperature reduces the nitrogen oxide formation from the organically bound nitrogen components in the heating oil, so that the disadvantage of the lower temperature level available is offset by the advantage of a more favorable exhaust gas composition.

Claims (18)

1. Apparatus for atomizing a liquid with a supply line for the liquid quantity to be atomized, which line is connected to an atomizing body which is formed as an open-pored contact body (2; 41) and is connected to a supply (17; 26) for the liquid and to means for producing a compressed gas, characterised in that the contact body consists of a compact which is sintered so as to be open-pored and in which the pore apertures have an irregular aperture geometry, at least in the region of the mist outlet area (5), and are provided at least in part with sharp-edged projections, and that the contact body (2; 41) has a porosity which corresponds to a void volume of between approximately 30 and 80%, preferably 40 to 60% of the contact body volume.
2. Apparatus according to claim 1, characterised in that the void volume corresponds to approximately 45 to 55% of the contact body volume.
3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterised in that the average pore diameter in the contact body is between approximately 20 and 150 µm, preferably between 40 and 100 µm.
4. Apparatus according to one of claims 1 to 3,
   characterised in that the contact body (2) is connected to a heating device (8).
5. Apparatus according to one of claims 1 to 4,
   characterised in that the heating device (8) is disposed on an area of the contact body (2) which is distant from the mist outlet area (5).
6. Apparatus according to one of claims 1 to 5,
   characterised in that the contact body (2) is enclosed by a mixing chamber (13) which comprises an inflow opening (14) for a carrier gas and an outflow opening (18) for discharging the carrier gas mixed with the mist which is produced.
7. Apparatus according to one of claims 1 to 6,
   characterised in that the supply line (17) for the liquid opens out in the upper region at the contact body (2), and that an excess liquid collector (6) having a discharge line is provided in the lower region of the contact body (2).
8. Apparatus according to one of claims 1 to 7,
   characterised in that the contact body (2) is constructed as a channel body which forms the outflow opening of a pressure chamber (1) with its end which is connected to the liquid supply.
9. Apparatus according to one of claims 1 to 8,
   characterised in that a feed line for a compressed gas leads into the pressure chamber (1).
10. Apparatus according to one of claims 1 to 9, in particular for atomizing fuel oil for combustion purposes, characterised in that a mixing chamber (25) with an atomizer nozzle (26) for the liquid to be atomized and with an inlet (29) for at least some of the carrier gas is provided, that a contact body (41), which is connected to the heating device (42), is disposed at a distance from the nozzle tip, and that a deflection part (24) and, following this, an outlet (45) for the carrier gas flow charged with the liquid mist are provided.
11. Apparatus according to one of claims 1 to 10, in particular for atomizing fuel oil for combustion purposes, characterised in that the contact body (2) is preferably tubular, preferably disposed vertically in the mixing chamber (13) and connected to a heating device (15), and the liquid feed is disposed in the region of one end of the contact body (2).
12. Apparatus according to one of claims 1 to 11,
    characterised in that the liquid feed, which is formed as an atomizer nozzle (26), is disposed with its tip coaxially and at a distance from one end of the tubular contact body (41).
13. Apparatus according to one of claims 1 to 12,
    characterised in that the deflection part (48) for the carrier gas flow charged with the liquid mist is disposed at the end of the tubular contact body (41) which is distant from the liquid feed.
14. Apparatus according to one of claims 1 to 13,
    characterised in that a contact body (41), which is provided with a heating device (42), is disposed in the mixing chamber (25) on the wall which is opposite the nozzle (26).
15. Apparatus according to one of claims 1 to 14 for use as a fuel oil burner, characterised in that the outlet (45) for the fuel oil mist which is produced and/or a mist/air mixture is connected to a discharge line (14), and that the end of the discharge line (18) which is disposed in the combustion chamber is formed as a burner head (19).
16. Apparatus according to claim 15, characterised in that the burner head is formed as a flame retention device (20) and consists of a compact of an open-pored sintered material.
17. Apparatus according to one of claims 11 to 16,
    characterised in that a feed line (21) for supplying combustion air in a controllable manner leads into the discharge line (18).
18. Apparatus according to one of claims 15 to 17,
    characterised in that the compact, which is formed as a burner head (19), of sintered material comprises at least in part materials which act catalytically on the fuel oil to be burned.

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