CZ290040B6 - Odpařovací hořák se spalovací komorou - Google Patents

Abstract

Odpa°ovac ho° k se spalovac komorou (1) pro topidlo nebo pro tepelnou regeneraci filtru, zachycuj c ho stice ve spalin ch, je proveden s obvodovou st nou (2), kter m bo n vn j n trubek (4) k ulo en zapalovac ho za° zen (5), s eln st nou (6) maj c centr ln otvor, s troubou (8) p° vodu vzduchu zasahuj c souose do spalovac komory (1), kter je opat°ena radi ln mi v²stupy (9) vzduchu proch zej c mi st nou trouby (8) p° vodu vzduchu, a s p° vodem (7) paliva, jeho podstata spo v v tom, e za spalovac komorou (1) je souose uspo° d na rov trubka (20), p°i em rov trubka (20) a obvodov st na (2) spalovac komory (1) jsou tvo°eny jednod ln²m hlubokota en²m plechov²m kusem, p°i em eln st na (6) spalovac komory (1) a trouba (8) p° vodu vzduchu jsou tvo°eny jednod ln²m p°esn²m odlitkem.\

Description

Odpařovací hořák se spalovací komorou

Oblast techniky

Vynález se týká odpařovacího hořáku se spalovací komorou pro topidlo nebo pro tepelnou regeneraci filtru, zachycujícího částice ve spalinách, s obvodovou stěnou, která má boční vnější nátrubek k uložení spalovacího zařízení, s čelní stěnou mající centrální otvor, s troubou přívodu vzduchu, zasahující souose do spalovací komory, která je opatřena radiálními výstupy vzduchu procházejícími stěnou trouby přívodu vzduchu, a s přívodem paliva.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé odpařovací hořáky mají spalovací komory, které pracují na základě principu přivádění paliva na stěnu nebo do porézního materiálu, odkud se palivo odpařuje a spaluje. Odpařování a spalování probíhá současně, nikoli odděleně. Spalovací vzduch se přivádí do spalovací komory buď přímo a v celé spalovací komoře se rozděluje, nebo se přivádí radiálně otvory (ve vnějším plášti) nebo centrální troubou přívodu vzduchu, která je opatřena otvory, přičemž válcová spalovací komora má v určitém odstupu od výstupu z trouby přívodu vzduchu žárovou troubu. Společnou vlastností těchto spalovacích komor je, že mají poměrně malou výkonovou hustotu, tedy poměrně malý odváděný výkon vztažený k objemu spalovací komory.

Odpařovací hořák výše uvedeného provedení je známý, například ze spisu US 5 197 871.

Úkolem vynálezu je vytvořit odpařovací hořák uvedeného druhu, kterého lze použít v mnoha oborech, který umožňuje oproti uvedenému dosavadnímu stavu techniky intenzivnější spalování jiného druhu, je obzvlášť jednoduchý, kompaktní konstrukce a dá se racionálně vyrábět a montovat.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje odpařovací hořák se spalovací komorou pro topidlo nebo pro tepelnou regeneraci filtru zachycujícího částice ve spalinách, s obvodovou stěnou, která má boční vnější nátrubek k uložení zapalovacího zařízení, s čelní stěnou mající centrální otvor, s troubou přívodu vzduchu zasahující souose do spalovací komory, která je opatřena radiálními výstupy vzduchu procházejícími stěnou trouby přívodu vzduchu, a s přívodem paliva, podle vynálezu, jehož podstatou je, že za spalovací komorou je souose uspořádána žárová trubka, přičemž žárová trubka a obvodová stěna spalovací komory jsou tvořeny jednodílným hlubokotažným plechovým kusem, přičemž čelní stěna spalovací komory a trouba přívodu vzduchu jsou tvořeny jednodílným přesným odlitkem.

Zejména je zajištěno, že troubě přívodu vzduchu do spalovací komory je přiřazeno a obzvláště předřazeno integrované rozváděči zařízení, kterým je za provozu hořáku přiváděn spalovací vzduch vířivým prouděním do válcové trouby přívodu vzduchu. Vířivé proudění je trojrozměrné proudění, jehož hlavní složka probíhá tangenciálně v oblasti stěny blízké válcové troubě přívodu vzduchu, přičemž radiální složka proudění je relativně slabá a osová složka proudění je poměrně silná. Radiální výstupy vzduchu stěnou trouby zajišťují, že vysoká tangenciální složka rychlosti změní směr a urychlí se, přičemž „víření“ se v podstatě umrtví, nebo se zavede jen pozitivní nebo negativní zbytkové spirální proudění. To způsobuje obzvláště dobré „plnění“ prstencového prostoru vzduchem a zvyšuje účinnost spalování. Radiální výstupy vzduchu mohou být provedeny jako na jedné straně otevřené podélné štěrbiny nebo uzavřené průchozí otvory ve stěně válcové trouby přívodu vzduchu, rozdělené po obvodě stěny, případně uspořádané v šikmé

-1 CZ 290040 B6 poloze, nebo se zahnutými okraji, k zajištění uvedeného pozitivního nebo negativního zbytkového spirálního proudění.

S výhodou je zajištěno rozváděči zařízení k vytvoření spirálního proudění ve tvaru rozváděčích lopatek, které mohou být provedeny integrálně, tedy v jednom kuse s válcovou troubou přívodu vzduchu, přičemž válcová trouba přívodu vzduchu tvoří se zaváděcími lopatkami jediný přesný odlitek.

Ve výhodném dalším provedení vynálezu je za spalovací komorou zařazena souosá žárová trouba, která za provozu stabilizuje plamen a slouží k odvádění horkých spalin.

Obzvlášť výhodným řešením hořáku z výrobního a montážního hlediska je, jsou-li žárová trouba a obvodová stěna, tedy plášť hořáku, z jednoho kusu, zejména z hlubokotažného plechu, přičemž ostatní díly spalovací komory jsou přesné odlitky, s výhodou jeden přesný odlitek.

Hlubokotažný plech a přesný odlitek mohou být spolu svařeny, nebo, k zajištění „tepelného rozpojení“, mohou být spolu pevně spojeny přes izolační element, například ploché těsnění. U této varianty je přímé navázání horkých dílů přerušeno.

Palivo se přivádí do prstencového prostoru hořáku buď prstencovým kanálem při čelním uspořádání vůči plášti spalovací komory, nebo alternativně přes vnější boční nátrubek, ve kterém je zapalovací zařízení, například žárová svíčka nebo žárový kolík, v různé poloze (šikmo, radiálně, tangenciálně vůči ose spalovací komory).

Uvnitř pláště spalovací komory, tedy na obvodové stěně spalovací komory, může být porézní výstelka k odpařování přivedeného paliva.

Válcová trouba přívodu vzduchu může být na konci ve směru proudění uzavřená nebo v dalším výhodném provedení otevřená a opatřená závěrnou clonou. Centrálním průchozím otvorem závěrné clony proudí za provozu hořáku zčásti spaliny nebo vzduch vosové oblasti hořáku, případně ve středu víru přiváděného vířícího vzduchu, v osovém směru zpět, jsou nebo je však radiálními průchozími výstupky vzduchu ve stěně válcové trouby přívodu vzduchu přiváděn do prstencového prostoru spalovací komory. Tento proud zpětně přiváděných spalin nebo vzduchu se podílí alespoň jednou znovu na spalování (recirkulace), čímž je zařízeno spalování s malým obsahem škodlivin s nepatrnou emisí škodlivých látek. Průměr průchozího otvoru, případně průměr závěrné clony, se zajišťuje pokusně.

Připomíná se, že v uzavřeném systému (například při topení) mohou být horké spaliny, nebo v otevřeném systému čistý vzduch, přiváděny zpět závěrnou clonou.

Pokud se hovoří o konci „ve směru proudění“ válcové trouby pro přívod vzduchu, míní se tím výhradně proudění přívodu spalovacího vzduchu, nikoli osové zpětné proudění v osovém směru zpět. Totéž platí při definování konce „proti směru proudění“ v popisné části, v popisu obrázků a v patentových nárocích.

Vynálezem je umožněna konstrukce hořáku, který je stavebně velmi jednoduchý, dá se jednoduše vyrobit a montovat a velmi účinně provozovat. Hořák se hodí zejména pro přídavná topidla, jako přitápění, udržovací topení, sporák, kempinkový vařič, ale i u takzvaných sazových hořáků, vozidlového předehřívání katalyzátoru, u ledničky, polní kuchyně, domovního vytápění nebo topenišť. Hořák je takzvaný modrý hořák se zpětným přívodem spalin, což má za následek spalování chudé na škodliviny. Hořák je schopný spalovat různé látky. Dochází k nepatrnému zatížení stavebních dílů, jelikož difuzní plamen vzniká v prstencovém prostoru mezi válcovou troubou přívodu vzduchu a obvodovou stěnou spalovací komory. Jelikož je plamen homogenní, dá se hořák provozovat s vysokou účinností i u výměníku tepla.

-2CZ 290040 B6

Pokud může být u hořáku podle vynálezu za závěrnou clonou válcové trouby pro přívod vzduchu také souosý lapač plamene nebo souosá plamenová clona, může se při určitých požadavcích nebo ustanoveních od takových zařízení upustit.

U atmosférických hořáků, případně atmosférických modrých hořáků, se mže za provozu nasávat samočinně okolní vzduch, přičemž závěrná clona může být vytvořena také jako proudový kužel nebo podobné zařízení (například u sporáku).

Účelně je homogenní plamenový obrazec mezi obvodovou stěnou a válcovou troubou pro přívod vzduchu podpořen tím, že se tekuté palivo přivádí z čelní strany přes celý obvod porézní výstelky, což znamená, že se může přivedené palivo odpařovat v porézní výstelce přes celý obvod pláště dovnitř prstencového prostoru (zplyňovací zóny). Aby se toho dosáhlo, je s výhodou při porézní výstelce na čelní straně uspořádán prstencový kanál pro palivo, který je vytvořen jako rozdělovači prstence vykazující kruhový nebo hranatý průřez s úkosy, který je vložen do příslušné vnitřní nástěnné kapsy v oblasti čelní stěny. Prstencový kanál je opatřen s výhodou osovou přípojkou pro palivové přívodní potrubí, která se může vně připojovací oblasti odklánět radiálně vůči prstencovému kanálu navenek, tedy rovnoběžně s čelní stěnou spalovací komoiy.

Rozdělovači prstenec může mít po obvodě obzvláště rovnoměrně rozdělené osové díry, přičemž s výhodou může být počet osových děr roven počtu radiálních výstupů vzduchu, které jsou po obvodě válcové trouby pro přívod vzduchu s výhodou stejnoměrně rozděleny.

Mezi čelní stranou porézní výstelky ze spékaného kovu nebo podobného materiálu kolem prstencového kanálu může být uspořádán přechodový kruh k vyrovnání výrobních tolerancí, například tritonový kruh, který je obzvlášť nasáklivý a přizpůsobivý.

Spalovací vzduch se tedy přívodním zařízením přivede ve spirále do centrální válcové trouby rozváděcího zařízení vzduchu zasahující do spalovací komory. Tato válcová trouba přívodu vzduchu je opatřena radiálními výstupy vzduchu nebo prolisy a závěrnou clonou, která může být otevřená nebo zavřená. Spalovací vzduch vstupuje výstupy vzduchu radiálně do prstencového spalovacího prostoru. Spalovací vzduch, přiváděný ve třech směrech, má velkou tangenciální složku rychlosti, která se na radiálních výstupech vzduchu silně odklání a zrychluje (tj. válcová trouba přívodu vzduchu s radiálními výstupy vzduchu zničí spirální proudění, pracuje jako ničitel spirálního proudění). Válec vzduchu se tak odloupne a usměrní. Paprsky zrychleného vzduchu, vystupující z radiálních výstupů vzduchu, vytvářejí ve své okrajové oblasti vysoce turbulentní zóny (víry), které zasahují až ke stěně spalovací komory. Vysoce turbulentní zóny se vytvářejí napravo a nalevo od radiálních výstupů vzduchu, tedy v oblasti můstků. Výška prstencového prostoru, šířka radiálních výstupů vzduchu, jejich počet a délka se zjišťují podle požadované výkonnosti hořáku.

K dosažení optimálního spalování u určitých konstrukcí spalovací komory může být účelné, že ve spalovací komoře zůstane zachováno pozitivní nebo negativní zbytkové spirální proudění. Toho se dá docílit šikmo (pod určitým úhlem) seříznutými radiálními výstupy vzduchu. Radiální výstupy vzduchu pak ovlivňují silnější nebo mírnější odklonění tangenciální složky rychlosti.

Úkolem závěrné clony ve válcové centrální troubě rozváděcího zařízení vzduchu je odklonit spirálně radiálními výstupy vzduchu proudící spalovací vzduch. K docílení spalování s nepatrnými emisemi může být přes tuto závěrnou clonu (průměr clony se zjišťuje pokusem) přiveden zpět dílčí proud spalin, který se znovu podílí na spalování (recirkulace).

Aby se toho dosáhlo, má válcová trouba rozváděcího zařízení a přívodu vzduchu uprostřed účelně proudový kužel s negativní osovou složkou rychlosti v oblasti závěrné clony. K tomu nutného vysokého spirálního proudění může být dosaženo odpovídajícím rozváděcím zařízením (úhlem rozváděčích lopatek, výškou rozváděčích lopatek, počtem rozváděčích lopatek), což však

-3CZ 290040 B6 znamená větší energetické nároky na dmýchadlo (například zvýšení spotřeby elektrického proudu u hořáku v domácnosti).

Pokud je požadováno provozovat spalovací komoru s nepatrnými energetickými nároky (příkon dmýchadla co nejmenší), (například u udržovacího topení ve vozidle, u sporáku), je účelné od vytváření kužele zpětného proudění upustit a válcovou troubu rozváděcího zařízení úplně uzavřít. Tím se dosáhne - jako shora - odklonění spalovacího vzduchu radiálními výstupy vzduchu, avšak nedochází nyní ke zpětnému přivádění horkých spalin.

Podle vynálezu tak jde o dvojí provoz hořáku (se zpětným přiváděním horkých spalin nebo bez něho), který pracuje podle jednoho základního principu, je dostatečně vyzkoušen a přináší odpovídající výhody svému účelu použití.

Výhodou tohoto rozvádění vzduchuje, že při správném nastavení spirálního rozváděcího zařízení vzduchu a uspořádání válcové trouby přívodu vzduchu dochází ke spalování v celém prstencovém spalovacím prostoru a je po několika milimetrech uzavřeno, což umožňuje zkrácenou konstrukci (větší výkonovou hustotu) a upuštění od lapače plamene. Přivádění spalovacího vzduchu a jeho rozvádění je vedeno cíleně a je jasně definováno. U některých provedení může být účelné nasadit plamenovou clonu k docílení přídavné turbulence k dodatečnému promíchávání a spalování.

Pokud jde o přípravu paliva, přivádí se vzduch centrální válcovou troubou rozváděcího zařízení vzduchu do spalovacího prostoru v určitém odstupu od dna spalovací komory v určité zóně, která se zjistí pokusem. Osová zóna, nacházející se mezi dnem spalovací komory a zónou výstupu vzduchu, slouží jako zplyňovací prostor. V tomto prostoru se větší část paliva předem odpaří a v plynném stavu se zavede do vysoce turbulentní zóny spalovacího vzduchu, kde pak reagují a shoří. Palivo, zbylé v porézní výstelce, se kapilárním účinkem dopraví v tekutém stavu až do zóny spalovacího vzduchu a tam se úplně odpaří a v difúzním plameni shoří. Výhodnou úpravou paliva podle vynálezu je umožněno vytvořit poměrně homogenní spalování (prstencový prostor je plně využit) v prstencovém spalovacím prostoru. Spalování je ukončeno několik milimetrů za válcovou troubou přívodu vzduchu rozváděcího zařízení vzduchu.

Ve zplyňovacím prostoru nebo na něm je upevněno zapalovací zařízení. V ideálním případě vytváří zapalovací zařízení samostatný zapalovací plamínek (pilotní plamen), který uvádí odpařovací proces v zóně předběžného odpařování do chodu. Zapalovací plamínek hoří po odstavení zapalovacích pomocných prostředků (žhavicí svíčky, žhavicího kolíku) samočinně dále. Palivo se může přivádět do spalovací komory přímo nebo přes zapalovací zařízení. Zapalovací zařízení má s výhodou přívod zapalovacího vzduchu.

Konstrukční díly přívodu vzduchu jsou s výhodou zjemnozmné litiny, přičemž jde o zaváděcí zařízení, válcovou troubu přívodu vzduchu a - pokud je to nutné - připojovací přírubu.

U spalovacích komor se zpožděným náběhem (čas do dosažení maximálního výkonu) a s vysokými požadavky na životnost, nebo z výrobních důvodů, může být výhodné zhotovit plášť spalovací komory a přívodní žárovou troubu horkých spalin (žárovou troubu) rovněž zjemnozmné litiny, přičemž plášť spalovací komory může být k dílům přívodu vzduchu přičleněn.

Jelikož má toto provedení ten nedostatek, že se musejí zahřívat poměrně velké hmoty a u někteiých provedení hořáků jde o to, aby maximálního výkonu bylo dosaženo co nejrychleji (přitápění), je výhodné plášť spalovací komory a přívodní žárovou troubu horkých spalin od dílů přívodu vzduchu oddělit a provést ho z tenkého plechu. Tento v podstatě z jednoho kusu sestávající díl má výhodu malé hmotnosti, velmi rychle se zahřeje, což je výhodné pro zplyňovací a odpařovací proces. Další výhodou je, že díl přívodu vzduchuje menší konstrukční díl než celá

-4CZ 290040 B6 válcová spalovací komora, a tak vznikne více dílů jako jeden přesný odlitek, což snižuje kusovou cenu.

Uvedený konstrukční díl může být k tepelnému oddělení (poznámka: díly vedoucí vzduch ochlazují nebo vedou teplo dále k elektromotoru) proveden tak, že mezi plášť spalovací komory a díl přivádějící vzduch se vloží izolátor v podobě těsnění.

Hořák podle vynálezu se od úvodem jmenovaných známých hořáků liší jednak ve způsobu rozdělování vzduchu a přivádění ke spalování, jednak ve způsobu přípravy směsi i svou vysokou výkonovou hustotou, což znamená, že z porovnatelného objemu spalovací komory se dosahuje vyšších výkonů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález blíže objasňují, nijak však neomezují, následující příklady praktického provedení pomocí přiložených obrázků.

Na obr. 1 je odpařovací hořák ve schematickém osovém řezu.

Na obr. 2 je jiný odpařovací hořák podobný jako na obr. 1.

Na obr. 3 je třetí varianta provedení odpařovacího hořáku v podélném řezu jako na obr. 1 a 2.

Na obr. 4 je čtvrtá varianta provedení.

Na obr. 5 je detail A z obr. 4.

Na obr. 6 je detail z obr. 5 v jiném místě obvodu.

Na obr. 7 je detail z obr. 6 v jiném provedení.

Na obr. 8 je varianta provedení podle obr. 7 s přechodovým prstencem ve směru porézní vyzdívky.

Na obr. 9 je schematický dílčí řez konce válcové trouby přívodu vzduchu ve směru proudění se závěrnou clonou.

Na obr. 10 je řez B-B válcové trouby přívodu vzduchu podle obr. 9.

Na obr. 11 je řez odpařovacím hořákem se znázorněným bočním zapalovacím řízením.

Příklady provedení vynálezu

Odpařovací hořák znázorněný na obr. 1 sestává z válcové spalovací komory 1 a ze souosé žárové trouby 20 znázorněné na obr. 1 jako vzhůru otevřený přípoj.

Válcová spalovací komora 1 zahrnuje rovinnou čelní stěnu 6, v podstatě válcovou obvodovou stěnu 2, která vyčnívá z rovinné čelní stěny 6 v pravém úhlu směrem vzhůru, dále zahrnuje válcovou troubu 8 přívodu vzduchu souosou s válcovou obvodovou stěnou 2 a vyčnívající v pravém úhlu směrem vzhůru a porézní výstelku 3, přičemž ve válcové obvodové stěně 2 je integrovaný vnější boční nátrubek 4 pro umístění zapalovacího zařízení 5, například žárového kolíku.

-5CZ 290040 B6

Vnějším bočním nátrubkem 4 se také přivádí do válcové spalovací komory 1 palivo, jak to je dále popsáno v souvislosti s obr. 11.

V oblasti vnějšího bočního nátrubku 4 je v porézní výstelce 3 alespoň jeden radiální průchozí otvor 24 nebo průchozí zapalovací otvor 24 umožňující zapálení nebo přechod plamene z vnějšího bočního nátrubku 4 do prstencového prostoru mezi válcovou obvodovou stěnou 2, případně porézní výstelkou 3 a válcovou troubou 8 přívodu vzduchu, kterému je přiřazeno integrální rozváděči zařízení 32 s rozváděcími lopatkami 31 podle obr. 2, které tvoří s výhodou s rozváděcím zařízením 32 jeden celek a jsou zhotovené litím.

Válcová trouba 8 přívodu vzduchu je zhotovena společně s čelní stěnou 6 jako jeden přesný odlitek a na svém horním konci, tedy na konci ve směru proudění, avšak v této závěrné oblasti, je opatřena radiálními výstupy 9 vzduchu, které jsou po obvodě nátrubku rovnoměrně rozděleny a jsou dále blíže popsány.

Souose za válcovou trubkou 8 přívodu vzduchu je zařazena plamenová clona 19, případně lapač plamene s centrálním otvorem, která (nebo který) je válcovou vnější přírubou upevněna na vnitřní obvod válcové obvodové stěny 2.

Žárová trubka 20 a válcová obvodová stěna 2 podle obr. 1 jsou jako jeden kus zhotoveny z hlubokotažného plechu a jsou přivařeny obvodovým svarem 25 k přesnému odlitku sestávajícímu z čelní stěny 6 a z válcové trouby 8 přívodu vzduchu. Tím je dána jednoduchost výroby a montáže. Přesný odlitek je poměrně malý. Proto se dá v jednom licím rámu odlít několik přesných odlitků, což snižuje výrobní náklady. Výhodou dále je, že válcová trouba 8 přívodu vzduchu je kolem dokola přístupná (výlisek). Plášť spalovací komoiy 1, případně válcová obvodová stěna 2 s integrovanou žárovou trubkou 20, zhotovenou z plechu, potřebují poměrně málo materiálu a podstatně přispívají ke snížení hmotnosti hořáku. Celkovým výsledkem je v provozu rychlý ohřev odpařovacích ploch a velmi dobré chování při startu. Kouřivost je nepatrná.

Oproti variantě provedení podle obr. 1 se dá válcová spalovací komora 1 provozovat také bez porézní výstelky 3, jelikož přívod 2 paliva a jeho odpařování se děje přes vnější boční nátrubek 4 zapalovacího zařízení 5 (obr. 11).

Před válcovou troubu 8 přívodu vzduchu (podle obr. 1 dole) je souose zařazeno integrované rozváděči zařízení 32 podle obr. 2, které přivádí vzduch do válcové trouby 8 přívodu vzduchu spirálním prouděním, přičemž se spirální proudění uplatňuje převážně na vnitřním obvodu válcové trouby 8 přívodu vzduchu a vzduch se přivádí zrychleně silovou složkou směřující radiálně směrem ven radiálními výstupy 9 vzduchu do kruhového prostoru spalovací komory 1, tedy kruhový prostor je vzduchem „plněn“.

Příklad provedení odpařovacího hořáku s difuzním plamenem, tedy karburátorového hořáku na obr. 2, se v podstatě podobá hořáku podle obr. 1, pouze zde nejsou výlisek z hlubokotažného plechu, sestávající ze žárové trubky 20 a z obvodové stěny 2, a přesný odlitek, sestávající z čelní stěny 6 a válcové trouby 8 přívodu vzduchu, i integrované rozváděči zařízení 32 s rozváděcími lopatkami 31, spojeny svarem 25. ale jsou opatřeny v místě spojení obvodu vřazeným izolačním elementem 21, přičemž plechový výlisek a přesný odlitek jsou spolu pevně spojeny těsným spojen neznázoměným spojovacím materiálem. Tím jsou od sebe výlisek z hlubokotažného plechu a přesný odlitek tepelně odděleny. Přímá návaznost na horké díly je tím přerušena.

Příklad provedení, znázorněný na obr. 3, odpovídá v zásadě svou konstrukcí provedením podle obr. 1 a 2, není zde však plamenová clona 19. Dále je zde obvodová stěna 2 provedena jako jeden přesný odlitek spolu s čelní stěnou 6 a válcovou troubou 8 přívodu vzduchu, zatímco žárová trubka 20 je výlisek z hlubokotažného plechu.

-6CZ 290040 B6

Válcová trouba 8 přívodu vzduchu je opatřena na svém horním konci závěrnou clonou 10 ve tvaru zátky, kterou může být také destička nebo difuzor. Závěrná clona 10 má centrální průchozí otvor 11, který je přesně souosý s celkovou konstrukcí hořáku a vytváří osové zpětné proudění R pro spálený spalovací vzduch, případně spaliny, jak bude dále popsáno.

Odpařovací hořák podle obr. 3 vykazuje na rozdíl od obou jmenovaných variant, u kterých se palivo přivádí vnějším bočním nátrubkem 4 k zapalovacímu zařízení 5, přívod 7 paliva s palivovým potrubím 13, jak je to znázorněno jako varianta odpařovacího hořáku podle obr. 4, která používá prstencového kanálu 12.

U válcové spalovací komory 1 jde v zásadě o odpařovací spalovací komoru 1, která je s výhodou zhotovena jako válcová odlitá skříň spalovací komory 1 se dnem, přičemž má skříň spalovací komory 1 na plášti v osovém směru nátrubek 4 pro zapalovací zařízení 5, například žárový kolík nebo žárovou svíčku, a zapalovací zařízení 5 může zasahovat šikmo do kruhového prostoru spalovací komory L Další možnosti uspořádání zapalovacího zařízení 5 jsou popsány v souvislosti s obr. 11.

Uprostřed hrnce spalovací komory 1 je válcová trouba 8 přívodu vzduchu, případně radiální výstup 9 vzduchu, která rozděluje vzduch L, přiváděný zespodu spirálním prouděním, rovnoměrně v radiálním směru k vnitřnímu plášti spalovací komory 1, přičemž spirální proudění je s výhodou vytvářeno vírovou komorou nebo přívodním rozváděcím zařízením 32. Radiálními výstupy 9 vzduchu stěnou válcové trouby 8 přívodu vzduchu mohou být také šikmé štěrbiny i jiné geometrické otvory s přídavným odkloněním nebo podobně, například průchozí otvory 22 podle obr. 9 a 10, které mají vůči radiálnímu rozšíření válcové trouby 8 přívodu vzduchu odkloněné okraje.

Osově přiváděný spalovací vzduch tak proudí spirálně, přičemž maximální rychlost má v blízkosti stěny válcové trouby 8, a vlivem otevřené závěrné clony 10 vytváří uprostřed kužel zpětného proudění v oblasti závěrné clony 10, což při spalování způsobuje dílčí zpětné proudění R. Dílčí zpětné proudění R se však dostává radiálními výstupy 9 vzduchu ve stěně válcové trouby 8 do kruhového spalovacího prostoru („recirkulace“) a znovu se podílí na spalování, čímž je dáno spalování obzvláště prosté škodlivin.

Dílčím zpětným prouděním R může být zpětné vedení spalin v uzavřeném hořákovém systému nebo v otevřeném systému atmosférického hořáku přisávání okolního vzduchu, což pak vede k modrému hořáku.

Závěrnou clonou 10 může být deska, difuzor nebo podobné zařízení mající s výhodou válcový průchozí otvor 11, který může mít také tvar komolého kužele a může být kuželově prodloužen ve směru čelní stěny 6.

Jelikož u topidel menších výkonů se musejí přivádět malá množství paliva, vystupuje problém rozdělování paliva. Optimální rozdělování paliva je nutné k plnému využití kruhového prostoru spalovací komory 1, který je k dispozici. K docílení tohoto rozdělování paliva při těchto malých množstvích paliva je nutno vytvořit kapiláry. Ty se pořídí následovně:

Palivo se přivádí přes prstencový kanál 12 podle obr. 5 až 8, který je vytvořen blízko dna uvnitř spalovací komory L Tento prstencový kanál 12 se vytváří obzvláště v oblasti čelní stěny 6 v podobě nástěnné kapsy 15 na vnitřní straně spalovací komory 1, do které je vložen soustředný rozdělovači prstenec 14. Rozdělovači prstenec 14 může mít kruhový průřez podle obr. 5 a 6 nebo hranatý průřez podle obr. 7. Rozdělovacím prstencem 14 mohou procházet rovnoměrně nebo nerovnoměrně rozdělené osové díry 17, aby palivem byla znásobována také od proudu odvrácená strana prstencového kanálu. Nad rozdělovacím prstencem 14 se nachází v přímé návaznosti plášťová porézní výstelka 3, předivo nebo podobně, jak je to znázorněno na obr. 5 a 6, nebo

-7CZ 290040 B6 přechodový kruh 18 s výhodou z tritonu nebo podobného materiálu, který sousedí s čelní stranou plášťové porézní výstelky 3 a vyrovnává výrobní tolerance jednotlivých dílů.

Palivo se tedy přivádí přes prstencový prostor v podobě prstencového kanálu 12, který může mít obzvláště obdélníkový, ale také lichoběžníkový průřez opatřený případně zaoblením. Do tohoto prstencového kanálu 12 se dnem spalovací komory 1 přivádí palivovým potrubím 13 palivo pod určitým úhlem, výhodně ve směru osy spalovací komory L Přitom je v bezprostřední blízkosti vstupu paliva prstencový kanál 12 ve směru porézní výstelky 3 v podstatě uzavřen, aby se dosáhlo toho, že vstupující palivo se rozdělí rovnoměrně po obvodu doprava a doleva, přičemž jsou na obvodu dna spalovací komory 1 dvě prstencové kapiláry, které se palivem velmi rychle naplní a po obvodu je rozdělí. Jelikož je mezi prstencovým kanálem 12 vlivem osových děr 17 a/nebo vlivem vůle mezi rozdělovacím prstencem 14 a nástěnnou kapsou 15 nepatrná mezera, vystupuje palivo těmito děrami 17 a mezerami podle výkresu osovým směrem vzhůru a porézní výstelkou 3 (textilií nebo spékaným kovem) se nasává a přivádí ke spalování.

K zahájení provozu se nažhaví zapalovací zařízení 5, například žhavicí svíčka s vnějším bočním nátrubkem 4, přičemž se bočním nátrubkem 4 přivede dílčí proud vzduchu, který pak spolu s odpařeným palivem z porézní výstelky 3 vytvoří zápalnou směs. Malý zapalovací plamínek (pilotní plamínek) zahřeje kruhový prostor spalovací komory 1 a odpařené palivo zapálí. Spalovací vzduch, vystupující radiálními výstupy vzduchu nebo okénky válcové trouby 8 přívodu vzduchu vytváří v blízkosti stěny v radiálním směru turbulentní zónu s pravotočivými i levotočivými vířivými zónami. Například u přívodu se dvanácti podélnými radiálními výstupy vzduchu vytvoří dvanáct levotočivých a dvanáct pravotočivých vírů. Palivo, odpařené vlivem spalovacího tepla, je těmito víry unášeno a shoří modrým difuzním plamenem. Plamen vyplní celý kruhový prostor spalovací komory L S výhodou se používá většího počtu radiálních výstupů vzduchu, jelikož se tím zvětšuje turbulentní zóna. Spalování se odbývá z větší části v kruhovém prostoru spalovací komory 1 mezi dnem a výškou radiálních výstupů vzduchu v rovině průřezu i mezi radiálními výstupy vzduchu, tedy v oblasti můstků. Tím je spalování ve spalovací komoře 1 uzavřeno. Žárová trubka 20 slouží pouze k odvádění horkých spalin a k homogenizaci rozdělení teploty v žárové trubce 20, přičemž se v této žárové trubce 20 už žádné palivo nespaluje.

Na obr. 1 je znázorněn odpařovací hořák obzvláště se spalovací komorou 1 s porézní výstelkou 3 s vnějším bočním nátrubkem 4 pro tangenciálně nasazené zapalovací zařízení 5, například žárový kolík.

Zapalovací zařízení 5 může být také přisazeno vůči ose hořáku osově nebo radiálně.

Jak proud 26 zapalovacího vzduchu, tak proud 27 paliva se přivádějí prstencovými kanály kolem zapalovacího zařízení 5, které je opatřeno porézním opláštěním 30 nebo sítem, textilií nebo podobným materiálem. Palivo se zapaluje ve vnějším bočním nátrubku 4, přičemž vzniklý plamen se přenese průchozím zapalovacím otvorem 24 v plášťové porézní výstelce 3 do kruhového prostoru spalovací komory 1. Jelikož plášťová porézní výstelka 3 navazuje na spalovací komoru L, přenese se palivo přivedené do porézního opláštění 30 na plášťovou porézní výstelku 3 a na vnitřní straně pláště spalovací komory 1 se odpaří a zapálí se plamenem proniklým průchozím zapalovacím otvorem 24.

Průmyslová využitelnost

Spalovací hořák umožňující zintenzivněné spalování jednoduché, kompaktní konstrukce, racionálně vyrábitelný a montovatelný pro veškeré typy spalování tekutých paliv.

Claims (26)

1. Odpařovací hořák se spalovací komorou pro topidlo nebo pro tepelnou regeneraci filtru, zachycujícího částice ve spalinách, s obvodovou stěnou (2), která má vnější boční nátrubek (4) k uložení zapalovacího zařízení (5), s čelní stěnou (6) mající centrální otvor, s troubou (8) přívodu vzduchu zasahující souose do spalovací komory (1), která je opatřena radiálními výstupy (9) vzduchu procházejícími stěnou trouby (8) přívodu vzduchu, a s přívodem (7) paliva, vyznačující se tím, že za spalovací komorou (1) je souose uspořádána žárová trubka (20), přičemž žárová trubka (20) a obvodová stěna (2) spalovací komory (1) jsou tvořeny jednodílným hlubokotaženým plechovým kusem, přičemž čelní stěna (6) spalovací komory (1) a trouba (8) přívodu vzduchu jsou tvořeny jednodílným přesným odlitkem,

2. Odpařovací hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že troubě (8) přívodu vzduchu spalovací komory (1) je přiřazeno rozváděči zařízení (32) pro přívod zvířeného proudu vzduchu, přičemž rozváděči zařízení (32) obsahující rozváděči lopatky (31), které jsou integrální součást trouby (8) přívodu vzduchu.

3. Odpařovací hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hlubokotažený plechový kus je navařen na přesný odlitek.

4. Odpařovací hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hlubokotažený plechový kus je pevně spojen s přesným odlitkem prostřednictvím izolačního elementu (21).

5. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obvodová stěna (2) spalovací komory (1) je na vnitřní straně opatřena porézní výstelkou (3).

6. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že radiální výstupy (9) vzduchu trouby (8) přívodu vzduchu jsou průchozí otvory (22) rozmístěné po obvodu trouby (8) nebo podélné štěrbiny otevřené na výstupním konci trouby (8).

7. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že průchozí otvory (22) nebo podélné štěrbiny mají okraje zahnuté vzhledem k radiálnímu rozšíření trouby (8) přívodu vzduchu.

8. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že přívod (7) paliva je proveden nátrubkem (4) zapalovacího zařízení (5).

9. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že přívod (7) pálívaje proveden prstencovým kanálem (12) v oblasti čelní stěny (6) spalovací komory (1).

10. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že trouba (8) přívodu vzduchuje na výstupním konci čelně uzavřena neboje opatřena čelní stěnou.

11. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že trouba (8) přívodu vzduchu je na výstupním konci opatřena závěrnou clonou (10) s centrálním průchozím otvorem (11) pro axiální zpětné proudění spalin uprostřed víru spirálně přiváděného proudu vzduchu.

12. Odpařovací hořák podle nároku 11,vyznačující se tím, že závěrnou clonou (10) je destička nebo difuzor.

-9CZ 290040 B6

13. Odpařovací hořák podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že centrální průchozí otvor (11) závěrné clony (10) je vytvořen ve tvaru komolého kužele, přičemž kuželovité rozšíření je upraveno ve směru proti proudu.

14. Odpařovací hořák podle nároku 12, vyznačující se tím, že kuželovité rozšíření obsahuje vnitřní prstencový nástavec závěrné clony (10).

15. Odpařovací hořák podle nároků 9až 14, vyznačující se tím, že celé čelní ploše porézní výstelky (3) je předřazen prstencový kanál (12), který je napojen na palivové potrubí (13) vně spalovací komory (1), které s výhodou ústí v osovém směru spalovací komory (1) do prstencového kanálu (12).

16. Odpařovací hořák podle nároku 15, vyznačující se tím, že prstencový kanál (12) je tvořen rozdělovacím prstencem (14), který je vložen svúlí do nástěnné kapsy (15) na výstupním konci vnitřního obvodu obvodové stěny (2).

17. Odpařovací hořák podle nároku 16, vy z n ač uj í c í se tím, že rozdělovači prstenec (14) má kruhový průřez.

18. Odpařovací hořák podle nároku 16, vyznačující se tím, že rozdělovači prstenec (14) má obdélníkový, čtvercový nebo lichoběžníkový průřez, přičemž vstupní konec je opatřen úkosy (16).

19. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 16 až 18, vyznačující se tím, že rozdělovači prstenec (14) je opatřen osovými děrami (17) rozmístěnými po obvodu.

20. Odpařovací hořák podle nároku 18, vyznačující se tím, že počet osových děr (17) odpovídá počtu radiálních výstupů (9) vzduchu stěnou trouby (8) přívodu vzduchu.

21. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 16až 20, vyznačující se tím, že mezi rozdělovacím prstencem (14) a porézní výstelkou (3) je uspořádán přechodový kruh (18).

22. Odpařovací hořák podle nároku 21,vyznačující se tím, že přechodový kruh (18) je proveden z tritonu nebo z keramických vláken.

23. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 22, vyznačující se tím, že za troubou (8) přívodu vzduchuje ve spalovací komoře (1) směrem kvýstupu souose uspořádána plamenová clona (19) nebo lapač plamenů.

24. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 23, v y z n a č u j í c í se t í m , že při provozu atmosférického hořáku nastává samočinné přisávání vzduchu z okolí.

25. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 24, vyznačující se tím, že zapalovací zařízení (5) zasahuje do kruhového prostoru spalovací komory (1) šikmo.

26. Odpařovací hořák podle jednoho z nároků 1 až 24, vyznačující se tím, že boční nátrubek (4) se zapalovacím zařízením (5) je předřazen kruhové spalovací komoře (1) axiálně, tangenciálně nebo radiálně, přičemž kruhový prostor spalovací komory (1) je spojen s nátrubkem (4) alespoň jedním průchozím zapalovacím otvorem (24).