CS203180B2 - Burner,especially for liquid fuels - Google Patents

Description

Vynález se týká hořáku, zejména pro tekutá paliva jako je lehký, střední a těžký olej, s palivovou přívodní trubkou, která je soustředně uložena ve hlavní vzduchové vodicí trubici, je částečně obklopena objímkou vedoucí vzduch a opatřena rozprašovací tryskou, a s vířivým tělískem, které obklopuje palivovou přívodní trubku ve směru proudění před rozprašovací tryskou, sestává z pevného dmychadiového kola a je napájeno z obvodu spalovacím vzduchem, přičemž množství spalovacího vzduchu před hlavou hořáku je regulovatelné v závislosti na okamžitém prosazeném množství paliva. Hořák tohoto druhu je známý z britského patentu č. 945 880 a z německého vykládacího spisu DOS č. 1 501 904.

Rozprašovací trysky takových hořáků, zejména velkých hořáků, jsou vytvořeny jako regulační trysky. Ve směru proudění před ústím regulační trysky je upravena vířivá komůrka, do které se olej přivádí v tečném směru. Ve směru osy rozprašovací trysky je upraveno vrtání sloužící ke zpětnému vedení paliva, kterého není třeba při dílčím zatížení. Poměrně malé množství paliva, které vytéká při dílčím zatížení hořáku, vystupuje z trysky pod relativně velkým úhlem, například 100 až 120°, a tvoří mlhu s malými kapičkami. Na palivo působí relativně vysoký tlak, např. 3 MPa. Během dílčího zatížení hořáku se největší část celého množství paliva přiváděného do vířivé komůrky vede zpátky pod poměrně nízkým tlakem, například 0,6 MPa, a podíl paliva zůstávající ve vířivé komůrce v ní rotuje vysokou vířivou rychlostí, čímž dochází к rozprášení pod velkým úhlem. Poněvadž kapky paliva jsou malé, přebírají poměrně rychle rychlost spalovacího vzduchu, takže při přívodu spalovacího vzduchu šroubovicovým nebo vířivým pohybem se podílejí na tomto rotačním pohybu vzduchu. Vířící vzduch vyvolává v oblasti rozprašovací trysky oblast podtlaku, což vede ke zpětnému proudění plynů směrem к olejové mlze, jejíž rychlost se tím zbrzdí. Následkem toho se olejová mlha pohybuje směrem ven, což při spalování vede к usazování koksu na plochách směšovacího ústrojí obklopujících rozprašovací trysku. Z tohoto důvodu bylo navrženo nahradit dosavadní kovové plochy muflí, která se při provozu hořáku rozžhaví a spaluje vytvořený koksový povlak.

Když se přechází z provozu s dílčím zatížením na provoz s plným zatížením, vstřikuje se největší část paliva přiváděného do vířivé komůrky, zejména při použití těžkého oleje, nebo veškeré palivo do spalovacího prostoru přes rozprašovací trysku s poměrně . malým ' průřezem; k · tomu je třeba, aby · ve ' vířivé ’ ’ komůrce byl poměrně ' vysoký statický tlak. Poněvadž v tomto případě je mezi tlakem před vířivou komůrkou a tlakem ve vířivé komůrce relativně malý rozdíl, je . rychlost rotace oleje ve vířivé komůrce podstatně menší než při provozu s dílčím zatížením. Následkem toho je i úhel rozprašování menší a velikost kapek paliva se zvětšuje. Tím se zvyšuje i nutná doba prodlevy ve spalovací komoře, která je nezbytná k úplnému vyhoření částic paliva, takže spalovací komory musejí být poměrně dlouhé. Z předchozího vyplývá, že velké hořáky v provozu .s plným zatížením pracují bezvadně, když doba prodlevy ve spalovací komoře stačí k úplnému vyhoření paliva, zatímco při provozu s dílčím zatížením jsou kapky palivové mlhy unášeny zpětnými proudy plynu na přední plochy směšovacího ústrojí, což vede ke vzniku koksových usazenin.

Účelem vynálezu je zdokonalit konstrukci hořáku a zajistit přívod vzduchu tak, aby i při dílčím- zatížení nastávalo· úplné vyhoření paliva.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že v prostoru mezi . hlavním vířivým tělískem obklopujícím palivovou přívodní trubku a hlavní vzduchovou vodicí trubicí je upravena střední vzduchová · vodicí trubice a vnitřní vzduchová vodicí trubice, která má směrem ven se rozšiřující koncový kužel, ve směru proudění před hlavním vířivým tělískem je uloženo vnější vířivé tělísko· a v něm vnitřní vířivé tělísko s .opačným směrem proudění, přičemž · směr proudění vnitřního vířivého tělíska a jeho· nejmenší průměr je spojen s ax · álním ústím hlavního vířivého tělíska, · a největší průměr vnějšího· vířivého tělíska leží mezi válcovou částí vnitřní vzduchové vodicí trubice a jejím rozšiřujícím se koncovým kuželem, a na palivové přívodní trubce je uložen posuvný · díl k uzavření vstupu do hlavního vířivého tělíska a do vnějšího v.řivého · tělíska a vnitřního prostoru mezi střední vzduchovou voďcí trubicí a vnitrní vzduchovou vodicí trubicí při dílčím zatížení hořáku . a k jejich otevření při ostatních režimech. Touto konstrukcí se dosáhne toho, že plamen vytvořený po zapálení hořáku hoří stabilně jak v dílčím zatížení, tak při přechodu na plné zatížení a během plného zatížení, aniž by se · dotýkal ploch směšovacího ústrojí; při přechodu z dílčího na plné zatížení může totiž vzduch procházet hlavním- vířivým tělískem, obklopujícím palivovou · přívodní trubku, a otevřením vstupu vnějšího vířivého tělíska se právě působením tohoto tělíska vytváří postupně se zvětšující vířivé proudění opačného smyslu. Tím se vířivé proudění vzduchu vedeného hlavním vířivým tělískem zmenší, poněvadž proti němu působí vířivé proudění . vzduchu vedeného vnějším vířivým tělískem, takže se zabrání vystřelování částic paliva směrem ven.

Posuvný díl je opatřen třemi závěrnými tělesy, z nichž vnitřní těleso s nejmenším průměrem je vytvořeno jako dutý válec, střední závěrné těleso jako prstencový kotouč a vnější závěrné těleso jako prstencový kotouč nebo dutý komolý kužel, která jsou souosá s podélnou osou palivové přívodní trubky. Je účelné, když je jak vnitřní tak střední závěrné těleso upravena na stavitelných ramenech posuvného dílu. V důsledku toho lze přesně nastavit množství vzduchu potřebné pro režim s dílčím zatížením. Když se provede toto nastavení, je pak třeba vnitřní a střední závěrná tělesa zaaistit vůči posuvnému dílu tak, aby uzavírala jak vstup do hlavního vířivého tělíska, tak vstup do vnějšího vířivého tělíska s opačným směrem proudění.

Aby bylo možno· ovlivňovat tvar plamene a zvětšovat například jeho průměr, je palivová přívodní trubka s rozprašovací tryskou, vířivými tělísky, s vnitřní vzduchovou vodicí trubicí a vnitřním a středním závěrným tělesem uložena osově přesazené vůči hlavní a střední vzduchové vodicí trubici, a rozšiřující se koncový kužel vnitřní vzduchové vodicí trubice přesahuje ústí hlavní vzduchové vodicí trubice.

Podle výhodného· provedení vynálezu je střední vzduchová vodicí trubice, která leží nejblíže vnější vzduchové vodicí trubici, opatřena rovněž zužujícím se . koncovým . kuželem, čímž se dosáhne toho, že plamen má jak . při. částečném tak při . plném zatížení přibližně . stejný průměr.

Hlavní vzduchová vodicí trubice může být podle vynálezu rovněž opatřena zužujícím se vnějším koncovým kuželem; při tomto provedení se dá průměr plamene ještě dále zmenšovat v obou režimech zatížení, takže plamen je tenčí. Stihlý plamen se může rozšířit tím, že se palivová přívodní trubka s rozprašovací tryskou a vířivými tělísky, vnitřní vzduchovou vodicí trubicí a vnitřním a středním závěrným tělesem posune vůči hlavní a střední vzduchové vodicí trubici. Poněvadž posuvný díl s vnějším závěrným tělesem zůstává ve své poloze, je třeba znovu nastavit vnitřní a střední závěrné těleso vůči vnějšímu závěrnému tělesu.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příklady provedení znázorněnými schematicky na výkrese, kde obr. 1 ukazuje podélný řez hlavou hořáku se směšovacím ústrojím umístěným uvnitř hlavní vzduchové . vodicí trubice, přičemž v horní polovině zobrazení jsou součásti hlavy hořáku znázorněny v poloze odpovídající režimu s dílčím zatížením a v dolní polovině v poloze odpovídající plnému zatížení, obr. 2 je hořák z obr. . 1, avšak směšovací ústro-jí je vůči hlavní vzduchové vodicí trubici posunuto doprava, obr. 3 ukazuje hořák z obr. 1, kde však střední vzduchová vodicí trubice je opatřena zužujícím se koncovým kuželem, obr. 4 ukazuje hlavici hořáku z obr. 1, kde i hlavní vzduchová vodicí trubice je opatřena zužujícím se koncovým kuželem a obr. 5 je hořák z obr. 4 po posunutí směšovacího ústrojí doprava podle obr. 2.

V hlavní vzduchové vodicí trubici 1 tvaru dutého válce je uložena soustředně palivová přívodní trubka 3 s rozprašovací tryskou 4. Hlavní vířivé tělísko 5, tvořené pevným dmychadlovým kolem, obklopuje palivovou přívodní trubku 3 ve směru proudění před rozprašovací tryskou 4 v poměrně velké vzdálenosti, takže mezi hlavním vířivým tělískem 5 a palivovou přívodní trubkou 3 vzniká prstencová komora 6, která je ve směru proudění nahoře v podstatě uzavřena stěnou 7. V oblasti prstencové komo- * ry 6 je palivová přívodní trubka 3 a rozprašovací truska 4 obklopena objímkou 8. Mezi objímkou 8 a palivovou přívodní trubkou 3 a rozprašovací tryskou 4 může proudit * vzduch naznačený šipkami 9; rozprašovací tryska 4 je tedy omývána proudícím vzduchem. Mezi stěnou 7, která je kolmá k palivové přívodní trubce 3, a obvodem palivové přívodní trubky 3 je tedy prstencová štěrbina 10. Objímka 8 má výstupní otvory 12, které odvádějí směrem ven část proudu vzduchu směrem ven procházejícího prstencovou štěrbinou 10, a sestává ze dvou objímkových dílů 8‘, 8“, což umožňuje snadnější výrobu. Přední objímkový díl 8“ je opatřen zužujícím se koncovým kuželem 8‘“.

Mezi hlavním vířivým tělískem 5 a hlavní vzduchovou vodicí trubicí 1 jsou upraveny dvě další vzduchové vodicí trubice, z nichž vnitřní vzduchová vodicí trubice 14 je opatřena ven směřujícím, tedy rozšiřujícím se koncovým kuželem 16. Střední vzduchová vodicí trubice 13, která tvoří s hlavní vzduchovou vodicí trubicí 1 prstencový prostor 17, je uvnitř opatřena seškrcením 18, které je ve znázorněném příkladě tvořena tvarovaným plechem. Vnitřní vzduchová vodicí trubice 14 má podobné zúžení 19. V oblasti tohoto zúžení 19 je uloženo vnější vířivé tělísko 20 a v něm vnitřní vířivé tělísko 21, jehož nejmenší průměr je spojen s axiálním _t ústím 5‘ hlavního vířivého tělíska 5, takže * vzduch vedený vnitřní vzduchovou vodicí trubicí 14 může procházet vnějším i vnitřním vířivým tělískem 20, 21. S výjimkou režimu s dílčím zatížením proudí pak vzduch * vedený hlavní vzduchovou vodicí trubicí 1 z vnitřku směrem ven prstencovou štěrbinou

10, hlavním vířivým tělískem 5, vnitřním vířivým tělískem 21, vnějším vířivým tělískem 20, dále mezi střední vzduchovou vodicí trubicí 13, a vnitřní vzduchovou vodicí trubicí 14 a prstencovým prostorem 17 směrem k neznázorněnému spalovacímu prostoru.

Poněvadž na palivové přívodní trubce 3 je posuvně a tedy stavitelně umístěn posuvný díl 22, na kterém je rameny 23 upevněno vnější závěrné těleso 24, například ve tvaru dutého komolého kužele nebo prstencového kotouče, a stavitelnými rameny 25 'vnitřní závěrné těleso 26, například dutý válec, lze přívod vzduchu do hlavního vířivého tělíska 5 a do vnitřního· prostoru 27 mezi střed6 ní vzduchovou vodicí trubicí 13 a vnitřní vzduchovou vodicí trubicí 14 přerušit. 'Stavitelná ramena 25 lze nastavit a upevnit na posuvném dílu 22 upevňovacími prvky 28. Mimo to je na vnitřním závěrném tělese 26 upevněno raménky 29 střední závěrné těleso 20 ve tvaru prstencového kotouče, umožňující uzavírat vnější vířivé tělísko 20, takže spalovací vzduch přiváděný přes kruhový prostor 31 může pak proudit ven pouze vnitřním vířivým tělískem 21. Při dílčím zatížení hořáku je tedy v tomto případě hlavní vířivé tělísko 5, vnější vířivé tělísko 20 a vnitřní prostor 27 uzavřen a neprochází jimi spalovací vzduch, což odpovídá režimu s dílčím zatížením.

Ke znázornění obou poloh posuvného· dílu 22 je v horní části vyobrazení, které je odděleno čárou 32, znázorněna poloha dílů hořáku při dílčím zatížení, a v dolní polovině poloha při plném zatížení nebo· při jiných režimech, takže je patrné, které součásti hořáku jsou pevné a tedy uložené neposuvně.

Dlouhodobé pokusy ukázaly, že takový hořák pracuje nejen s lehkým olejem, nýbrž se středním a těžkým olejem naprosto bezvadně a že jím lze vytvořit poměrně krátké štíhlé plameny, aniž by během trvalého· provozu docházelo· k usazování koksu a ke vzniku olejových kapek.

Když se přívodní palivová trubka 3 s rozprašovací tryskou 4, hlavním vířivým tělískem 5, vnějším vířivým tělískem 20, vnitřním vířivým tělískem 21, vnitřním závěrným tělesem 26, středním závěrným tělesem· 30 a vnitřní vzduchovou vodicí trubicí 14 s rozšiřujícím se koncovým kuželem 16 posune z polohy podle obr. 1 do polohy podle obr. 2, lze průměr plamene zvětšit, pokud je to účelné z hlediska tvaru spalovacího prostoru. Je třeba pouze dbát na to, aby potom střední závěrné těleso 30 a vnitřní závěrné těleso 26 uzavírala hlavní vířivé tělísko 5 a vnější vířivé tělísko 20.

Podle obr. 3 lze hořák z obr. 1 modifikovat tím, že se střední vzduchové vodicí trubici 13 přiřadí zužující se koncový kužel 15, čímž lze zmenšit průměr plamene. Průměr plamene pak zůstává konstantní jak při dílčím tak při plném zatížení. I v tomto případě lze analogicky jako v obr. 2 posunout vnitřní části směšovacího ústrojí, čímž se dosáhne rozšíření plamene při plném zatížení, poněvadž v tomto případě stejně jako podle obr. 2 vzduch proudící vnitřním prostorem 27 smiřuje ven.

Podle obr. 4, který znázorňuje další rozvinutí příkladu z obr. 3, je i hlavní vzduchová vodicí trubice 1 opatřena zužujícím se vnějším koncovým kuželem 2, takže plamen zůstává poměrně krátký a štíhlý jak při dílčím, tak při plném zatížení.

Obr. 5 znázorňuje posunutí směšovacího ústrojí, které bylo vysvětleno v souvislosti s obrazem 2 a 3 a kterým lze plamen rozšířit oproti poloze z obr. 4.

Třebaže se hořák obzvláště dobře hodí ke spalování tekutých paliv, ukázalo se pokusy, že jím lze spalovat i plynná paliva. V pokusném provozu byla plynová potrubí u místěna tak, že jejich konce procházely rozšiřujícím se koncovým kuželem 16 a plynová potrubí tedy ústila do jeho kuželového prostoru 33.

PŘEDMĚT VYNALEZU

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Hořák, zejména pro tekutá paliva, jako je lehký, střední a těžký olej, s palivovou přívodní trubkou, která je soustředně uložena ve hlavní vzduchové vodicí trubici, je částečně obklopena objímkou vedoucí vzduch a opatřena rozprašovací tryskou, a s vířivým tělískem, které obklopuje palivovou přívodní trubku ve směru proudění před rozprašovací tryskou, sestává z pevného dmychadlového kola a je napájeno z obvodu spalovacím vzduchem, přičemž množství spalovacího vzduchu před hlavou hořáku je regulovatelné v závislosti na okamžitém prosazeném množství paliva, vyznačený tím, že v prostoru mezi hlavním vířivým tělískem (5) obklopujícím palivovou přívodní trubku (3) a hlavní vzduchovou vodicí trubicí (1) je upravena střední vzduchová vodicí trubice (13] a vnitřní vzduchová vodicí trubice (14), která má směrem ven se rozšiřující koncový kužel (16), ve směru proudění před hlavním vířivým tělískem (5) je uloženo vnější vířivé tělísko (20] a v něm vnitřní vířivé tělísko (21) s opačným směrem· proudění, přičemž směr proudění vnitřního vířivého tělíska (21) odpovídá směru proudění hlavního vířivého tělíska (5) a jeho nejmenší průměr je spojen s axiálním ústím (5*) hlavního vířivého tělíska (5), a největší průměr vnějšího· vířivého tělíska (20) leží mezi válcovou částí vnitřní vzduchové vodicí trubice (14) a jejím rozšiřujícím se koncovým kuželem (16), a na palivové přívodní trubce (3) je uložen posuvný díl (22) к uzavření vstupu do hlavního vířivého tělíska (5) a do vnějšího vířivého tělíska (20) a vnitřního prostoru (27) mezi střední vzduchovou vodicí trubicí (13) a vnitřní vzduchovou vo dicí trubicí (14) při dílčím zatížení hořáku а к jejich otevření při ostatních režimech.
2. 2. Hořák podle bodu 1, vyznačený tím, že posuvný díl (22) je opatřen třemi závěrnými tělesy, z nichž vnitřní závěrné těleso (26) s nejmenší průměrem je vytvořeno jako dutý válec, střední závěrné těleso (30) jako prstencový kotouč a vnější závěrné těleso (24) jako prstencový kotouč nebo dutý komolý kužel, které jsou souosé s podélnou osou palivové přívodní trubky (3).
3. 3. Hořák podle bodu 2, vyznačený tím, že vnitřní závěrné těleso (26) a střední závěrné těleso (30) je uloženo na stavitelných ramenech (25) posuvného dílu (22).
4. 4. Horák podle bodu 1, vyznačený tím, že palivová přívodní trubka (3) s rozprašovací tryskou (4), hlavním vířivým tělískem (5), vnějším vířivým tělískem (20), vnitřním vířivým tělískem (21), vnitřní vzduchovou vodicí trubicí (14), vnitřním závěrným tělesem (26) a středním závěrným tělesem (30) je uložena osově přesazené vůči hlavní vzduchové vodicí trubici (1) a střední vzduchové vodicí trubici (13) a rozšiřující se koncový kužel (16) vnitřní vzduchové vodicí trubice (14) přesahuje ústí hlavní vzduchové vodicí trubice (1).
5. 5. Hořák podle bodu 1, vyznačený tím, že střední vzduchová vodicí trubice (13), která leží nejblíže hlavní vzduchové trubici (1), je opatřena zužujícím se koncovým kuželem (15) .
6. 6. Hořák podle bodu 1, vyznačený tím, že hlavní vzduchová vodicí trubice (1) je opatřena zužujícím se vnějším koncovým kuželem (2).

   5 listů výkresů