CZ295211B6

CZ295211B6 - Hořák s Venturiho trubicí a s prvky pro usměrnění proudu palivové směsi

Info

Publication number: CZ295211B6
Application number: CZ19994349A
Authority: CZ
Inventors: Feliciano Lasagni; Giuseppe Fogliani
Original assignee: Worgas Bruciatori S. R. L.
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2005-06-15
Also published as: EP0986718A1; US6293786B1; DE69803668T2; EP0986718B1; DE69803668D1; WO1998055801A1; CZ9904349A3; IT1292743B1; ITMO970103A1; AU8212798A

Abstract

Hořák s Venturiho trubicí a s prvky pro usměrnění proudu palivové směsi, je vytvořený s válcovitým tělesem (1) hořáku se štěrbinami pro průchod toku palivové směsi a tvorbu plamenů a s Venturiho trubicí (2) pro přívod proudu palivové směsi do tělesa (1) hořáku, umístěnou uvnitř tělesa (1) hořáku, k němuž je Venturiho trubice (2) upevněna jedním svým koncem (3, 6), a dále opatřený podpěrnými a středicími členy (4, 5) a/nebo útvary (45) zploštělého tvaru, vybavenými přídavnými prvky pro usměrnění proudu palivové směsi do štěrbin, kde podstata spočívá v tom, že přídavné usměrňovací prvky zahrnují otvory (11) a/nebo prostupy (17), uspořádané v podpěrných a středicích členech (4, 5) a/nebo v oblasti podpěrných a středicích útvarů (45).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká hořáku s Venturiho trubicí a s prvky pro usměrnění proudu palivové směsi.

Dosavadní stav techniky

U hořáku, opatřeného Venturiho trubicí, je palivo do ústí trubice přiváděno urěitou rychlostí a pod určitým tlakem. Tím je nasáván vzduch, tzv. primární, který se míchá s palivem a tato směs je vedena do štěrbin difuzéru hořáku.

Nerovnoměrný rozvod směsi vzduchu s palivem do štěrbin difuzéru hořáku způsobuje nerovnoměrné hoření plamene a jeho místní odtržení od plochy difuzéru, a to i během normálního provozu. V některých místech pak dochází k tomu, že plamen je zploštělý a způsobuje přehřátí povrchu difuzéru.

Venturiho trubice je k difuzéru upevněna na jednom konci, např. přivařením, zatímco druhý konec je volný. Trubice proto působí jako nosník, upevněný na jednom konci a ohýbající se vlastní váhou. Je tak vystavena nebezpečí trvalého namáhání, způsobeného např. rázy nebo tepelnými změnami, ke kterým za provozu hořáku běžně dochází. Ohyb Venturiho trubice dále zhoršuje rovnoměrnost rozvodu palivové směsi do štěrbin difuzéru.

Ze spisu DE 2 350 846 je znám hořák s Venturiho trubicí, uspořádanou uvnitř tělesa hořáku, opatřeného štěrbinami pro průchod palivové směsi. Venturiho trubice je k tělesu hořáku upevněna jedním svým koncem a je dále nesena dvěma řadami přepážek, rozmístěnými po celé délce hořáku. Tyto přepážky jsou schopny vytvářet víry v proudu palivové směsi, vycházející z Venturiho trubice a bránit tak pevným nečistotám, obsaženým ve směsi, dostat se do štěrbin v tělese hořáku. Přepážky zabraňují ohýbání Venturiho trubice, ale víiy, tvořící se v proudu palivové směsi, škodí rovnoměrnému rozvodu palivové směsi do štěrbin tělesa hořáku.

Ve spise US 3 353 853 je popsán sálavý hořák pro spalování směsi paliva se vzduchem, mající Venturiho trubicí uspořádanou uvnitř tělesa hořáku opatřeného podlouhlou štěrbinou pro průchod palivové směsi, krytou clonou, podporující hoření. Venturiho trubice je k tělesu hořáku upevněna jedním svým koncem a je dále nesena zakřivenou přepážkou, jejíž jeden konec sleduje část výstupu Venturiho trubice, zasahuje do toku palivové směsi a dělí jej na dva proudy, směřující k jednotlivým úsekům podlouhlé štěrbiny. Přepážka zasahuje do toku palivové směsi v místech, kde rychlost proudění směsi je relativně vysoká, což způsobuje značné turbulence v proudu směsi. To zvyšuje pneumatický odpor hořáku a znesnadňuje rovnoměrný rozvod palivové směsi do podlouhlé štěrbiny.

Ve spise EP 0 217 470 je popsán hořák plynového ohřívače, spalujícího směs paliva a vzduchu, mající Venturiho trubici uspořádanou uvnitř tělesa hořáku a usměrňující proud palivové směsi v tomto tělese. Těleso hořáku je opatřeno štěrbinami, jimiž prochází palivová směs a nad nimiž hoří plameny. Venturiho trubice je k tělesu hořáku upevněna jedním svým koncem, zatímco druhý konec je volný. Hořák je dále opatřen v axiálním směru vedenou přepážkou s otvorem, nacházejícím se v oblasti, ležící mimo štěrbiny. Přepážka má deflektor, odrazovou plochu, která odklání tok palivové směsi, proudící Venturiho trubicí směrem k otvoru v přepážce. Deflektor a přepážka snižují turbulence v proudu palivové směsi na výstupu z Venturiho trubice a zlepšují rovnoměrnost rozvodu směsi do štěrbin hořáku. Venturiho trubice však zůstává uchycena pouze jedním koncem a je vystavena mechanickému namáhání na ohyb, což snižuje její životnost.

-1 CZ 295211 B6

Účelem tohoto vynálezu je odstranění výše uvedených nevýhod stávajících hořáků.

Podstata vynálezu

Výše uvedeného účelu je dosaženo u hořáku s Venturiho trubicí a s prvky pro usměrnění proudu palivové směsi, vytvořeného s válcovitým tělesem hořáku se štěrbinami pro průchod toku palivové směsi a tvorbu plamenů a s Venturiho trubicí, upravenou pro přívod proudu palivové směsi do tělesa hořáku, umístěnou uvnitř tělesa hořáku, k němuž je Venturiho trubice upevněna jedním svým koncem, a dále opatřeného podpěrnými a středícími členy a/nebo útvary zploštělého tvaru, vybavenými přídavnými prvky pro usměrnění proudu palivové směsi do štěrbin, kde podstata spočívá v tom, že přídavné usměrňovači prvky zahrnují otvory a/nebo prostupy, uspořádané v podpěrných a středících členech a/nebo v oblasti podpěrných a středících útvarů. Výhodné je, jestliže podpěrné a středící členy a/nebo podpěrné a středící útvary zahrnují první podpěrné a středící členy a/nebo útvary, uspořádané v první přechodové části Venturiho trubice. Také je výhodné, pokud podpěrné a středící členy a/nebo útvaiy zahrnují druhé podpěrné a středící členy, uspořádané u druhého konce Venturiho trubice. Také je výhodou, jestliže podpěrné a středící členy a/nebo útvary zahrnují druhé podpěrné a středící členy a/nebo útvary, uspořádané na druhé přechodové části Venturiho trubice. Ještě může být výhodné, mají-li druhé podpěrné a středící členy zploštělý tvar. Co se týče přídavných usměrňovačích prvků, bude výhodou, jestliže tyto přídavné usměrňovači prvky budou zahrnovat otvory, vytvořené ve druhém podpěrném a středícím členu, uspořádaném u druhého konce Venturiho trubice. Zmíněné otvory mají s výhodou zaoblený tvar. Co se týče podpěrných a středících členů, bude výhodné, jestliže první podpěrný a středící člen bude mít vnější obrys ohraničený dvěma rovnými úseky, vzájemně spojenými prvním obloukovým úsekem, jehož zakřivení odpovídá tvaru vnějšího povrchu Venturiho trubice a druhým obloukovým úsekem, jehož zakřivení odpovídá tvaru vnitřního povrchu tělesa hořáku. Případně bude také výhodou, jestliže druhý podpěrný a středící člen bude mít vnější obrys ohraničený dvěma rovnými úseky, vzájemně spojenými prvním obloukovým úsekem, jehož zakřivení odpovídá tvaru vnějšího obrysu povrchu Venturiho trubice a druhým obloukovým úsekem, jehož zakřivení odpovídá tvaru obrysu vnitřního povrchu tělesa hořáku. Dále s výhodou první podpěrný a středící člen je spojen s prvním mezikruhovým dílem, jehož vnější obrys odpovídá tvaru obrysu vnitřního povrchu tělesa hořáku. Obdobně bude výhodné, jestliže druhý podpěrný a středící člen bude spojen s druhým mezikruhovým dílem, jehož vnější obrys odpovídá tvaru obrysu vnitřního povrchu tělesa hořákem. Dále pak v oblasti přídavných usměrňovačích prvků bude výhodné, jestliže tyto přídavné usměrňovači prvky zahrnují výstupky, vytvořené v rámci podpěrných a středících útvarů, přičemž tyto výstupky směřují radiálně vzhledem k podélné ose hořáku a vymezují prostupy mezi dvěma sousedními výstupky. S výhodou podpěrné a středící útvary jsou vytvořeny v podobě mezikruží, uspořádaného na Venturiho trubici v doteku s jejím vnějším povrchem, přičemž toto mezikruží je opatřeno výstupky. Tyto výstupky jsou, alternativně, s výhodou součástí tělesa Venturiho trubice, přičemž v obou alternativách je výhodné, dosahuje-li jeden z konců každého výstupku až na vnitřní povrch tělesa hořáku. V takovém případě konec výstupku, směřující k vnitřnímu povrchu tělesa hořáku, je s výhodou ukončen okrajem, jehož tvar odpovídá tvaru vnitřního povrchu tělesa hořáku. Co se týče výstupků, pak s výhodou mají tvar lopatky, zejména pak takové výstupky, provedené jako lopatky, leží výhodně v rovině, protínající osu hořáku pod předem stanoveným úhlem, kde tento předem stanovený úhel je stejný pro všechny výstupky, provedené vždy jako lopatky. Alternativně může v někteiých případech být výhodné, jestliže tento předem stanovený úhel je jiný pro každý výstupek, provedený vždy jako lopatka. Co se ještě dále týká výstupků, pak s výhodou výstupky, provedené jako lopatky, mají stejnou šířku. Alternativně ale také může v některém provedení být výhodné, jestliže šířka výstupků, provedených jako lopatky, se směrem k vnitřnímu povrchu tělesa hořáku zvětšuje. Také ještě s výhodou mohou výstupky, provedené jako lopatky, mít povrch zakřivený v radiálním směru. Alternativně ale také v některých provedeních může být výhodné, jestliže výstupky, provedené jako lopatky, mají povrch zakřivený v axiálním směru. Případně může být zvláště výhodné, jestliže u provedení, kde výstupky, provedené jako lopatky,

-2CZ 295211 B6 mají povrch zakřivený v radiálním směru, mají současně povrch zakřivený i v axiálním směru. Pro výstupky, provedené jako lopatky se zakřiveným povrchem může být výhodné, jestliže poloměr zakřivení plochy těchto výstupků, provedených jako lopatky, bude stejný pro všechny tyto výstupky. Alternativně ovšem může být i výhodou, jestliže pro výstupky, provedené jako lopatky se zakřiveným povrchem, bude poloměr zakřivení plochy těchto výstupků, provedených jako lopatky, různý pro všechny tyto výstupky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji objasněn na příkladech jeho praktického provedení, uvedených na přiložených výkresech. Na obr. 1 je nakreslen podélný řez hořákem v jednom provedení podle vynálezu a na obr. 2 je rovněž podélný řez hořákem dalšího provedení podle vynálezu. Obr. 3 ukazuje hořák podle obr. 1, v řezu rovinou TV-IV a na obr. 4 je hořák v řežu rovinou ΙΙΙ-ΠΙ podle obr. 1. Obr. 5 znázorňuje hořák podle obr. 2, v řezu rovinou VI-VI a na obr. 6 je hořák v řezu rovinou V-V podle obr. 2. Obr. 7 představuje přerušený, resp. zkrácený, podélný řez hořákem v dalším provedení podle vynálezu a na obr. 8 je hořák podle obr. 7, nakreslený v řezu rovinou vin-vni.

Příklady provedení vynálezu

Jak je uvedeno na výkresech, těleso 1 hořáku je uvnitř opatřeno Venturiho trubicí 2, která je svým prvním koncem 3 upevněna k tělesu 1, např. přivařením.

V tělese 1 hořáku jsou vytvořeny prostupy, na výkrese neznázoměné, které mají např. tvar štěrbin, jimiž je směs vzduchu a paliva přes Venturiho trubici 2 odsávána z vnitřku tělesa 1 na jeho okraj.

Uvnitř tělesa 1 hořáku, v první přechodové části Venturiho trubice 2, je uspořádán první podpěrný a středící člen 4 a na druhém konci 6 Venturiho trubice 2 je umístěn druhý podpěrný a středící člen 5. Druhý podpěrný a středící člen 5 může být umístěn rovněž ve druhé přechodové části Venturiho trubice 2. První a druhé podpěrné a středící členy 4, 5 jsou ploché a mají stejný vnější obrys, ohraničený dvěma rovnými úseky 7, 8, vzájemně spojenými prvním obloukovým úsekem 9, jehož zakřivení odpovídá vnějšímu povrchu Venturiho trubice 2 a druhým obloukovým úsekem 1Ό, jehož zakřivení odpovídá vnitřnímu povrchu 16 tělesa 1 hořáku.

V ploše prvního podpěrného a středícího členu 4 a druhého podpěrného a středícího členu 5 jsou vytvořeny otvoiy 11, umožňující průchod směsi paliva a vzduchu. Tvarem, rozměry a uspořádáním otvorů Uje průtok palivové směsi za těmito otvory 11 řízen tak, že za jakýchkoliv podmínek protéká štěrbinami tělesa i jednolitý proud palivové směsi. Otvory 11 mohou mít např. kruhový, trojúhelníkový nebo i jiný tvar. Téměř jednolitý průtok štěrbinami tělesa 1 znamená, že vektory rychlosti proudění palivové směsi ve všech štěrbinách mají v podstatě konstantní nebo v každém případě jen slabě odlišnou velikost a směr. To se projevuje jednotnými plameny, což znamená, že za normálního provozu hořáku mají plameny v podstatě stálou výšku, a při změně provozních podmínek, jako je změna v dávkování nebo v druhu paliva, se neodtrhují od povrchu hořáku a/nebo se nesklánějí k tělesu 1, což by způsobovalo jeho přehřátí.

Na obr. 2, 5 a 6 je nakresleno další provedení prvních a druhých podpěrných a středících členů 4, 5 Venturiho trubice 2. U tohoto provedení jsou první a druhé podpěrné a středící členy 4, 5 upevněny k příslušnému prvnímu mezikruhovému dílu 12, resp. ke druhému mezikruhovému dílu 13, jejichž tvar opisuje obrys vnitřního povrchu 16 tělesa 1, čímž je zjednodušeno vycentrování prvních a druhých podpěrných a středících členů 4, 5 uvnitř tělesa 1 hořáku.

-3 CZ 295211 B6

Obr. 7 a 8 znázorňují ještě jiné provedení hořáku podle vynálezu, kdy na druhém konci 6 Venturiho trubice 2 jsou provedeny podpěrné a středící útvary 45, které sestávají z mezikruží 14, umístěného na Venturiho trubici 2, v doteku s jejím vnějším povrchem, a kde mezikruží 14 je opatřeno soustavou výstupků 15, provedených zde jako lopatky a směřujících na jeho vnější stranu, a to radiálně, ve vztahu ke směru osy A hořáku. Radiálně směřující konce výstupků 15, provedených zde jako lopatky, se dotýkají vnitřního povrchu 16 tělesa 1 a jejich vnější okraje tvarově sledují křivku tohoto vnitřního povrchu 16. Rozměry, uspořádání a orientace výstupků 15, provedených zde jako lopatky, umožňuje dosáhnout v podstatě rovnoměrného, a v každém případě usměrněného průtoku palivové směsi. Tomu napomáhá naklonění výstupků 15, provedených zde jako lopatky, jimiž lze proud směsi po průchodu prostupy 17, vzniklými mezi těmito sousedními lopatkami, dále nasměrovat. Např. každý výstupek 15, provedený zde jako lopatka, může ležet v rovině, protínající osu A hořáku pod předem stanoveným úhlem, který může být pro všechny lopatky stejný, případně odlišný. Dále, všechny lopatky mohou mít jednotnou šířku nebo se mohou rozšiřovat směrem ke konci, který je v doteku s vnitřním povrhem 16 tělesa 1. Výstupky 15 ve tvaru lopatek mohou být přímo součástí Venturiho trubice 2. Tím by se vyloučilo použití mezikruží 14. Lopatky mohou mít povrch plochý nebo zakřivený v radiálním a/nebo v axiálním směru. Ve druhém případě mohou mít lopatky stejné nebo i rozdílné zakřivení.

Podpěrné a středící prostředky 4, 5, resp. útvary 45, představované soustavou mezikruží 14 s výstupky 15, vystřeďují polohu Venturiho trubice 2 vůči ose A hořáku, což je výhodné pro usměrnění toku směsi vzduchu a paliva do štěrbin a což také omezuje ohyb Venturiho trubice 2, způsobovaný její váhou a dalším namáháním.

Průmyslová využitelnost

Vynález je určen pro hořáky s Venturiho trubicí, kde se spalují směsi paliva se vzduchem.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Hořák s Venturiho trubicí a s prvky pro usměrnění proudu palivové směsi, vytvořený s válcovitým tělesem (1) hořáku se štěrbinami pro průchod toku palivové směsi a tvorbu plamenů a s Venturiho trubicí (2) pro přívod proudu palivové směsi do tělesa (1) hořáku, umístěnou uvnitř tělesa (1) hořáku, k němuž je Venturiho trubice (2) upevněna jedním svým koncem (3, 6), a dále opatřený podpěrnými a středícími členy (4, 5) a/nebo útvary (45) zploštělého tvaru, vybavenými přídavnými prvky pro usměrnění proudu palivové směsi do štěrbin, vyznačující se t i m, že přídavné usměrňovači prvky zahrnují otvory (11) a/nebo prostupy (17), uspořádané v podpěrných a středících členech (4, 5) a/nebo v oblasti podpěrných a středících útvarů (45).

2. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že podpěrné a středící členy a/nebo útvary (4, 5, 45) zahrnují první podpěrné a středící členy (4) a/nebo útvary (45), uspořádané v první přechodové části Venturiho trubice (2).

3. Hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t ím , že podpěrné a středící členy a/nebo útvary (4, 5, 45) zahrnují druhé podpěrné a středící členy (5) a/nebo útvary (45), uspořádané u druhého konce (6) Venturiho trubice (2).

-4 CZ 295211 B6

4. Hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podpěrné a středící členy a/nebo útvary (4, 5, 45) zahrnují druhé podpěrné a středící členy (5) a/nebo útvary (45), uspořádané na druhé přechodové části Venturiho trubice (2).

5. Hořák podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že druhé podpěrné a středící členy (5) mají zploštělý tvar.

6. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že přídavné usměrňovači prvky zahrnují otvory (11), vytvořené ve druhém podpěrném a středícím členu (5).

7. Hořák podle nároku 6, vyznačující se tím, že otvory (11) mají zaoblený tvar.

8. Hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že první podpěrný a středící člen (4) má vnější obrys ohraničený dvěma rovnými úseky (7, 8), vzájemně spojenými prvním obloukovým úsekem (9), jehož zakřivení odpovídá tvaru vnějšího povrchu Venturiho trubice (2) a druhým obloukovým úsekem (10), jehož zakřivení odpovídá tvaru vnitřního povrchu (16) tělesa (1) hořáku.

9. Hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že druhý podpěrný a středící člen (5) má vnější obrys ohraničený dvěma rovnými úseky (7, 8), vzájemně spojenými prvním obloukovým úsekem (9), jehož zakřivení odpovídá tvaru vnějšího obrysu povrchu Venturiho trubice (2) a druhým obloukovým úsekem (10), jehož zakřivení odpovídá tvaru obrysu vnitřního povrchu (16) tělesa (1) hořáku.

10. Hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že první podpěrný a středící člen (4) je spojen s prvním mezikruhovým dílem (12), jehož vnější obrys odpovídá tvaru obrysu vnitřního povrchu (16) tělesa (1) hořáku.

11. Hořák podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že druhý podpěrný a středící člen (5) je spojen s druhým mezikruhovým dílem (13), jehož vnější obrys odpovídá tvaru obrysu vnitřního povrchu (16) tělesa (1) hořáku.

12. Hořák podle nároku 2, vyznačující se tím, že přídavné usměrňovači prvky zahrnují výstupky (15), vytvořené v rámci podpěrných a středících útvarů (45), přičemž tyto výstupky (15) směřují radiálně vzhledem k podélně ose (A) hořáku a vymezují prostupy (17) mezi dvěma sousedními výstupky (15).

13. Hořák podle nároku 12, vyznačující se tím, že podpěrné a středící útvary (45) jsou vytvořeny v podobě mezikruží (14), uspořádaného na Venturiho trubici (2) v doteku s jejím vnějším povrchem, přičemž toto mezikruží (14) je opatřeno výstupky (15).

14. Hořák podle nároku 12, vyznačující se tím, že výstupky (15) jsou součástí tělesa Venturiho trubice (2).

15. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 12 až 14, vyznačující se tím, že jeden z konců každého výstupku (15) dosahuje až na vnitřní povrch (16) tělesa (1) hořáku.

16. Hořák podle nároku 15, vyznačující se tím, že konec výstupku (15), směřující k vnitřnímu povrchu (16) tělesa (1), je ukončen okrajem, jehož tvar odpovídá tvaru vnitřního povrchu (16) tělesa (1) hořáku.

17. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že výstupky (15) mají tvar lopatky.

-5 CZ 295211 B6

18. Hořák podle nároku 17, vyznačující se tím, že výstupky (15), provedené jako lopatky, leží v rovině, protínající osu (A) pod předem stanoveným úhlem.

19. Hořák podle nároku 18, vyznačující se tím, že předem stanovený úhel je stejný pro všechny výstupky (15), provedené vždy jako lopatky.

20. Hořák podle nároku 18, vyznačující se tím, že předem stanovený úhel je jiný pro každý výstupek (15), provedený vždy jako lopatka.

21. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 17 až 20, vy znač u j í cí se t í m , že výstupky (15), provedené jako lopatky, mají stejnou šířku.

22. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 17 až 20, vyznačující se tím, že šířka výstupků (15), provedených jako lopatky, se směrem k vnitřnímu povrchu (16) tělesa (1) zvětšuje.

23. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 17 až 22, vyznačující se tím, že výstupky (15), provedené jako lopatky, mají povrch zakřivený v radiálním směru.

24. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 17 až 22, vy znač u j í cí se t í m , že výstupky (15), provedené jako lopatky, mají povrch zakřivený v axiálním směru.

25. Hořák podle nároku 23, vyznačující se tím, že výstupky (15), provedené jako lopatky, mají povrch zakřivený v axiálním směru.

26. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 23 až 25, vyznačující se tím, že poloměr zakřivení plochy výstupků (15), provedených jako lopatky, je stejný pro všechny tyto výstupky (15).

27. Hořák podle kteréhokoliv z nároků 23 až 25, vyznačující se tím, že poloměr zakřivení plochy výstupků (15) je pro jednotlivé výstupky (15), provedené jako lopatky, různý.