CZ9904349A3

CZ9904349A3 - Hořák s Venturiho trubicí a prvky pro usměrnění proudu palivové směsi

Info

Publication number: CZ9904349A3
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: 2000-12-13
Also published as: ITMO970103A1; US6293786B1; WO1998055801A1; EP0986718B1; DE69803668T2; EP0986718A1; AU8212798A; DE69803668D1; CZ295211B6; IT1292743B1

Description

Tubulární horák

Oblast techniky

Vynález se týká tubulárních hořáků, kde Venturiho trubice je uspořádána uvnitř tělesa hořáku a směs vzduchu a paliva přichází do horáku touto Venturiho trubicí. Směs nakonec vystupuje z tělesa hořáku otvory, vytvořenými v difuzérové části tělesa, a je spalována.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známy tubulární hořáky, které jsou vytvořeny jako tubulární, tedy trubicové těleso, s průřezem kruhovým nebo eliptickým, a kde Venturiho trubice je uložena souose s tělesem hořáku. Uvnitř hořáku, mezi vnějším povrchem Venturiho trubice a vnitřním povrchem tělesa hořáku, bývá jen omezený prostor. Proud směsi vzduchu a paliva, vycházející z Venturiho trubice, musí pak zcela obracet směr svého proudění, aby mohl vstupovat do výše popsaného omezeného prostoru a postupovat pak k již zmíněným otvorům. Takové obracení směru proudění vede ke značným energetickým ztrátám a k významným změnám hodnot charakteristických parametrů směsi, vystupující z otvorů, jako je tlak, rychlost, poměr vzduchu a paliva ve směsi, a to podél difuzérové části tělesa hořáku. Tyto změny pak vedou k nesprávnému spalování směsi vzduchu a paliva, což je nepřijatelné a korigovatelné jen s velkými obtížemi. Takové nesprávné spalování může vést např. k odtržení plamene nebo k růstu škodlivých exhalací, vystupujících z hořáku. Byly činěny např. pokusy eliminovat uvedené nevýhody uspořádáním Venturiho trubice do polohy, kde osa Venturiho trubice není v ose tělesa hořáku, zejména pak přesunutím Venturiho trubice směrem dolů, vzhledem k poloze difuzérové části tělesa hořáku. Takové opatření se ale ukázalo jako nedostatečné, neboť se zase zvětšily energetické ztráty v tělese hořáku následkem nesymetrické polohy Venturiho trubice. Další nevýhodou u známých tubulárních hořáků, způsobenou změnami hodnot charakteristických parametrů směsi vzduchu a paliva, vystupující z otvorů hořáku, je lokální přehřívání povrchu tělesa hořáku. Toto lokální přehřívání je způsobeno spalinami, vytvářenými spalováním u povrchu tělesa hořáku, v blízkosti difuzérové části hořáku, a kde se přenáší teplo na těleso hořáku vedením.

• 9

Podstata vynálezu

Odstranění uvedených nevýhod si klade za cíl předkládaný vynález, který spočívá v tubulárním hořáku, s tělesem hořáku, obsahujícím difuzérovou část, na jejímž povrchu jsou rozloženy otvory pro výstup směsi vzduchu a paliva, dodávané do tohoto tělesa Venturiho trubicí; uspořádanou uvnitř tělesa hořáku, a kde podstata spočívá v tom, že těleso hořáku má průřez vytvořený tak, že vzdálenost mezi vnější stěnou Venturiho trubice a vnitřní stěnou tělesa hořáku, měřeno v radiálním směru vůči Venturiho trubici, má první hodnotu, která je v podstatě konstantní podél první části obvodu Venturiho trubice, a druhou hodnotu, která je větší než první hodnota, podél druhé části obvodu Venturiho trubice. Výhodné je zvětšuje-li se druhá hodnota vzdálenosti od konců druhé části obvodu směrem ke středu této druhé části. Výhodné je také, jestliže podél druhé části obvodu Venturiho trubice, mezi vnější stěnou Venturiho trubice a vnitřní stěnou tělesa hořáku je vytvořena komora, upravená k průchodu směsi vzduchu a paliva směrem k výstupním otvorům. Také je výhodné, je-li komora na svém dnu vymezena generátorem laminárního proudění-, za účelem laminarizace proudění směsi vzduchu a paliva. Výhodně může generátor laminárního proudění obsahovat mřížkový nebo síťkový člen. Mřížkový nebo síťkový člen může s výhodou mít zaoblený tvar. Současně je výhodné, rozprostírá-li se první část obvodu Venturiho trubice v rozsahu úhlu větším ne 180 úhlových stupňů. Také může být výhodné, má-li těleso hořáku průřez tvaru trojúhelníka se zaoblenými vrcholy. Zvláště je výhodné, jedná-li se o rovnoramenný trojúhelník. Ještě dále je výhodné, má-li průřez tělesa hořáku druhou spodní část s tvarem v podstatě kruhovým. A druhou horní část, obsahující pár vzhůru směřujících druhých stran, jejichž horní konce spolu spojeny druhou zaoblenou taženou části, Také může být výhodné, má-li průřez tělesa hořáku třetí spodní část s tvarem v podstatě kruhovým, a třetí horní část, obsahující pár v podstatě svislých třetích stran, jejichž horní konce jsou spolu spojeny třetí zaoblenou taženou části. I zde je výhodné, rozprostírá-li se druhá a třetí spodní část průřezu tělesa hořáku okolo první části obvodu Venturiho trubice v rozsahu větším než 180 úhlových stzupňů. Také může být výhodné, má-li průřez tělesa hořáku čtvrtou spodní část v podstatě eliptickou a horní čtvrtá část obsahuje pár v podstatě svislých čtvrtých stran, jejichž horní konce jsou spolu spojeny čtvrtou zaoblenou taženou části. Alternativně může být i výhodné, má-li průřez tělesa hořáku čtvrtou spodní část provedeno s párem v podstatě rovných ···· · · · · · · spodních stran, jejichž spodní konce jsou spolu spojeny dolní zaoblenou taženou částí a čtvrtá horní část, obsahuje pár v podstatě svislých horních čtvrtých stěn, jejichž horní konce jsou spolu spojeny čtvrtou zaoblenou taženou částí. Konečně může být u posledně jmenovaného provedení výhodní, jestliže spodní konce v podstatě svislých čtvrtých stran jsou spojeny s odpovídajícími konci spodních rovných stran prostřednictvím dalších zaoblených částí.

Tím se umožní pro proudění směsí vzduchu a paliva, postupující od Venturiho trubice, dosti široký prostor, aby mohlo docházet k reverzaci směru toku mezi výstupem z Venturiho trubice a výstupními otvory, vytvořenými na tělese hořáku, aniž v důsledku takového průchodu by vznikaly změny hodnot charakteristických parametrů této směsi podéí difuzérové části hořáku, v situaci, kdy směs vychází z uvedených výstupních otvorů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále popsána na příkladných provedeních, neomezujících ovšem rozsah ochrany, a to popsán pomocí přiložených výkresů, kde obr. 1 je příčný řez prvního příkladného provedení hořáku podle vynálezu, obr. 2 je pak nárysem hořáku z obr. 1, obr. 3 je příčným řezem druhého příkladného provedení hořáku, obr. 4 je pak nárysem hořáku z obr. 3, Obr. 5 je příčným řezem třetího příkladného provedení hořáku, obr. 6 je pak nárysem hořáku z obr. 5, obr. 7 je příčným řezem čtvrtého příkladného provedení hořáku a obr. 8 je pak opět nárysem hořáku z obr. 7.

Příklady provedení vynálezu

Těleso 1_ hořáku, podle vynálezu, obsahuje uvnitř uloženou Venturiho trubici 2. Směs vzduchu a paliva se dodává do tělesa 1. hořáku Venturiho trubicí 2 a ven potom vystupuje výstupními otvory, rozloženými například po horní difuzérové části 3 tělesa 1_ hořáku. Těleso 1 hořáku má zde průřez trojúhelníka, např. rovnostranného trojúhelníka, který má první spodní část 15, stěny 16, horní vrchol s difuzérovou částí 3 a dolní vrcholy 17, 18, kde všechny tyto vrcholy jsou zaobleny. Venturiho trubice 2 je uložena uvnitř tělesa 1 hořáku takovým způsobem, že vzdálenost mezi vnějším povrchem Venturiho trubice 2 a vnitřním povrchem tělesa 1_ hořáku je v podstatě • ·

konstantní podél podstatné části obvodu Venturiho trubice 2 a progresivně se zvětšuje podél zbývající části obvodu, až k maximální hodnotě v oblastí difuzérové části 3 tělesa 1 hořáku. Mezi horní části Venturiho trubice 2 a difuzérovou částí 3 tělesa 1_hořáku je tak vytvořena první komora 19, kterou prochází směs od Venturiho trubice 2. Vytvoření první komory 19 umožňuje snížit energetické ztráty ovlivňující směs, vystupující z Venturiho trubice 2, a vznikající při rezervaci směru jejího toku.

'Navíc při průchodu směsi první komorou 19,‘ předtím než tato směs vystupuje z výstupních otvorů vytvořených v tělese 1 hořáku, mají charakteristické parametry směsi tendenci se vyrovnávat a vektor rychlosti proudění směsi se upravuje do směru v podstatě kolmého vůči tělesu 1 hořáku. Uniformita charakteristických parametrů směsi se může ještě zlepšovat, a to vytvořením generátoru 4 laminárního proudění mezi Venturiho trubicí 2 a difuzérovou částí 3 tělesa 1 hořáku. Při průchodu směsi generátorem 4 laminárního proudění, vytváří se v podstatě laminároní proudění této směsi. Takový generátor 4 laminárního proudění může být příkladně tvořen síťovým členem, tvarovaným jako část válcové plochy. Jinak generátor 4 laminárního proudění může být tvořen perforovanou deskou, nebo - 4 elementem plástvovíté struktury, případně strukturou usměrňovačích desek, apod.

Dále na obr. 3 a 4 je patrné druhé příkladné provedení předkládaného vynálezu, kde na příčném řezu.tělesem 1 hořáku je patrná druhá spodní část 5, s tvarem v podstatě - - Ί kruhovým, a druhá horní část 6, sestávající z páru druhých vzhůru směřujících stran 1 a spojených druhou zaoblenou taženou částí 8. Tato druhá zaoblená tažená část 8 tvoří zde difuzérovou část tělesa 1 hořáku, po které jsou rozloženy výstupní otvory, upravené pro výstup směsi vzduchu a paliva. Druhá spodní část 5 na tomto řezu se rozkládá v úhlu přes 180 úhlových stupňů. Vzdálenost mezi vnější stěnou Venturiho trubice 2_a vnitřní stěnou tělesa 1 hořáku je podél druhé spodní části 5 v podstatě konstantní, načež tato vzdálenost se progresivně zvětšuje podél druhé horní části 6, a to až k maximální hodnotě ve středové oblasti druhé zaoblené tažené části 8.

Uvnitř druhé horní části 6 vzniká druhá komora 9, a to s přizpůsobením ke stejnému účelu, jako výše popsaná první komora 19. Mezi Venturiho trubici 2 a druhou komoru 9 je možno vložit opět generátor 4 laminárního proudění. Obr. 5 a 6 znázorňují třetí příkladné provedení hořáku podle vynálezu, kde řez tělesem 1 hořáku obsahuje třetí spodní část 10, v podstatě kruhového tvaru, a třetí horní část 11, sestávající z páru třetích, v podstatě svislých stran 12, jejíchž horní konce jsou spolu spojeny třetí zaoblenou taženou částí 13. Tato třetí zaoblená tažená část 13 tvoří pak difuzérovou část tělesa 1 hořáku, po které jsou rozloženy výstupní otvory přizpůsobené pro výstup směsi vzduchu a paliva. Třetí spodní část 10 u tohoto řezu se rozkládá v úhlu pře 180 úhlových stupňů. Vzdálenost mezi vnější stěnou Venturiho trubice 2 a vnitřní stěnou tělesa 1. hořáku je podél třetí spodní části 10 v podstatě konstantní, načež pak tato vzdálenost se ve třetí horní části 11 náhle zvětšuje, a to k maximální hodnotě ve středové oblasti třetí zaoblené tažené části 13. Uvnitř třetí horní části 11 je vytvořena třetí komora 14. a'to s přizpůsobením ke stejnému účelu jako dříve popsané komory 9 a 19. Mezi Venturiho trubici 2 a třetí komoru 14 zde opět může být vložen generátor 4 laminároního proudění. Obr. 7 a 8 znázorňují čtvrté příkladné provedení hořáku podle vynálezu, kde na řezu tělesem i hořáku je patrná čtvrtá spodní část 20, obsahující pár spodních, v podstatě rovných stran 26, jejichž konce jsou spolu spojeny dolní taženou zaoblenou částí 25, a čtvrtá horní část 24, sestávající z páru čtvrtých, v podstatě svislých stran 21_, jejichž horní konce jsou spolu spojeny čtvrtou zaoblenou taženou částí 22. Tato čtvrtá zaoblená tažená část 22 tvoří pak difuzérovou část tělesa 1_ hořáku, po které jsou rozloženy výstupní otvory, přizpůsobené k výstupu směsi vzduchu a paliva. Spodní konce v podstatě svislých čtvrtých stran 21 se napojují na odpovídající konce rovných stran 26 přes ještě další zaoblené tažené části 27. Venturiho trubice 2 může být uvnitř četvrté spodní části 20 uspořádána v symetrické poloze nebo i asymetrické poloze. Vještě dalším příkladném provedení hořáku .podle vynálezu, které není na obrázcích Znázorněno, může čtvrtá spodní část 20 tělesa 1 hořáku mít tvar eliptický. Uvnitř čtrté horní části 24 je vytvořena čtvrtá komora 23, která je přizpůsobena ke stejnému účelu, jako dříve již popsané komory 9, 14 a 19. Ve všech popsaných provedeních je sklon stěn tělesa 1. hořáku v blízkosti difuzérové části 3, resp. v blízkosti zaoblených těžených částí 8, 13, 22, sloužících rovněž jako difuzérové části, takový, že umožňuje bránit spalinám v kontaktování povrchu tělesa i hořáku v této oblasti, což by jinak způsobilo místní přehřívání.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Tubulární horák, s tělesem hořáku, obsahujícím difuzérovou část, na jejímž povrchu jsou rozloženy výstupní otvory pro výstup směsi vzduchu a paliva, dodávané do tohoto tělesa Venturiho trubicí, uspořádanou uvnitř tělesa hořáku, vyznačující se t í m, ž e těleso (1) hořáku má průřez vytvořený tak, že vzdálenost mezi vnější stěnou Venturiho trubice (2) a vnitřní stěnou tělesa (1) hořáku, měřeno v radiálním směru vůči Venturiho trubici (2), má první hodnotu, která je v podstatě konstatní podél první části obvodu Venturiho trubice (2), a druhou hodnotu, která je větší než první hodnota, podél druhé části obvodu Venturiho trubice (2).
2. Tubulární hořák, podle nároku 1,vyznačující se tím, že druhá hodnota ;

vzdálenosti se zvětšuje od konců druhé části obvodu směrem ke středu této druhé i části,
3. Tubulární hořák, podle nároku 1 nebo 2vyznačující se tím, že druhé A části obvodu Venturiho trubice (2), mezi vnější stěnou Venturiho trubice (2) a vnitřní stěnou tělesa (1) hořáku, je vytvořena komora (9, 14, 19, 23), upravená k průchodu směsi vzduchu a paliva směrem k výstupním otvorům.
4. Tubulární hořák, podle nároku 3, vyznačující se tím, že komora (9, 14,

19, 23) je na svém dnu vymezena generátorem (4) laminárního proudění, za účelem laminarizace proudění směsi vzduchu a paliva.
5. Tubulární hořák, podle nároku 4, vyznačující se tím, že generátor (4) laminárního proudění obsahuje mřížkový nebo síťkový člen.
6. Tubulární hořák, podle nároku 5, vyznačující se tím, že mřížkový nebo síťkový člen má zaoblený tvar.
7. Tubulární hořák, podle nároku některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m, ž e první část obvodu Venturiho trubice (2) se rozprostírá v rozsahu úhlu větším než 180 úhlových stupňů.
8. Tubulární hořák, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že průřez tělesa (1) hořáku má tvar trojúhelníka se zaoblenými vrcholy.
9. Tubulární hořák, podle nároku 9, vyznačující se tím, že trojúhelník je rovnoramenným trojúhelníkem.
10. Tubulární hořák, podle některého z nároků 1 až 7, v y z n a č u j í c í se tím. ž e průřez tělesa (1) hořáku má druhou spodní část (5) s tvarem v podstatě kruhovým, a druhou horní část (6), obsahující pár vzhůru směřujících druhých stran (7), jejichž horní konce jsou spolu spojeny druhou zaoblenou taženou částí (8).
11. Tubulární,hořák, podle některého z nároků 1 až 7, v y z n a č u j í c í se tím, ž e průřez tělesa (1) hořáku má třetí spodní část (10) s tvarem v podstatě kruhovým, a třetí horní část (11), obsahující pár v podstatě svislých třetích stěn (12), jejichž horní konce jsou spolu spojeny třetí zaoblenou taženou částí (13).
12. Tubulární hořák, podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že druhá spodní část (5) průřezu, nebo třetí spodní část (10) průřezu tělesa (1) hořáku se rozprostírá okolo.první části obvodu Venturiho trubice (2) v rozsahu větším než 180 úhlových stupňů,
13. Tubulární hořák, podle některého z nároků 1 až 6, vyznačený tím , že průřez tělesa (1) hořáku má čtvrtou spodní část (20) v podstatě eliptickou a horní čtvrtá část (24) obsahuje pár čtvrtých, v podstatě svislých stran (21), jejichž horní konce jsou spolu spojeny čtvrtou zaoblenou taženou částí (22).
14. Tubulární hořák, podle některého z nároku 1 až 6, vyznačující se tím, ž e průřez tělesa (1) hořáku má čtvrtou spodní část (20) provedenou s párem v podstatě rovných spodních stran (26), jejichž spodní konce jsou spolu spojeny dolní zaoblenou taženou částí (25) a čtvrtá horní část (24) obsahuje pár v podstatě svislých horních čtvrtých stran (21), jejichž horní konce jsou spolu spojeny čtvrtou zaoblenou taženou částí (22).
15. Tubulární hořák, podle nároku 14, vyznačující se tím, že spodní konce v podstatě svislých horních čtvrtých stran (21) jsou spojeny s odpovídajícími konci spodních rovných stran (26) prostřednictvím dalších zaoblených tažených částí (27).