DK163741B - Braender til gasformige braendsler, isaer til varmekedler, samt fremgangsmaade til forbraending af gasformige braendsler - Google Patents

Description

DK 163741 B

i

Den -foreliggende op-findelse angår en brænder til gas-formede brændstoffer, navnlig til varmekedler, med et hus, med en brændstoftilf ørsel, med en forbrændingsluf ttilførsel samt udformet med flere hul stempl er, der er bevægelige 5 i forhold til huset, hvorved der dannes en bevægelig enhed til dosering af brændstof og forbrænriingsluft« og hvor mindst et af hul stemplerne er forsynet med i siden udmundende åbninger, og hvor hul stemplerne er indbyrdes parallelt eller koaksialt anbragte.

10 De kendte brændere af denne art tillader kun en regulering i ydelsesområdet, der udgør 80 - 100 7. af bræn derens nominelle ydelse. Dette vanskeliggør derfor en bedst mulig regelmæssig drift af en brænder af denne art« hvor der for en varmekedel med en sådan brænder ønskes 15 1ængevarende driftstider.

Der kendes fra fransk patentskrift nr. 2.255.943 en blandeanordning for gasser, der er indrettet til doseret iblanding og tillader, at der til en konstant første gasmængde tilsættes en anden gas. Til denne dosering 20 anvendes der et stempel, der er bevægelig anbragt i en cylinder, hvis kappe er forsynet med gennemgående åbninger, og som således er i stand til at ændre på mængden af den anden gas« der skal tilsættes til iblanding. Denne anordning medfører dog ved dens aktivering en ændring af 25 gassernes blandingsforhold. således at denne blandeanordning ikke er egnet til brug ved gasbrændere, for hvilke der tilstræbes en gasblanding med konstant opretholdt sammensætning.

Der kendes endvidere fra schweizisk patentskrift nr.

30 589.822 en anordning, der tjener til blanding af to gas ser. Det drejer sig her om iblanding af en del af for brændingsgasser til opnåelse af en fri skiuft-brændgas-blånding i indsugningsstudsen på en fødeblæser hørende til en brænder. Også her anvendes der to koaksialt anordnede 35 ind i hinanden stukne cylinderkapper med åbninger, hvorved

DK 163741 B

det samlede tværsnit af åbningerne -for luft— brændgas-blåndingen er indstillelig ved hjælp a-f en på cylinderkappen -forskydelig anbragt ring, medens der til opnåelse af tilsætning af den anden gas i form af røggas til brændgas-5 blandingen ved hjælp af forskydning af et stempel i den mindre cylinders indre ti 1vejebringes åbning af tilsvarende gennemtrædelsesåbninger for røggassen til blandingen.

Også her er ved skiftende driftsbetingelser det øjeblikkelige forhold mellem brændgasser og blandings— 10 gasser ikke konstant, idet kun den ene af de indgående størrelser, nemlig røggasserne, i mængde er foranderlig til opnåelse af konstant brændgasmængde.

En yderligere styringsanordning for en gasbrænder er beskrevet i USA—patentskrift nr. 2,377,497. Ved denne 15 brænder lader luftmængden og gasmængden, der tilsammen danner brændstof—luftblandingen, sig individuelt indstille. Forholdet mellem luft og brændstof holdes herefter konstant inden for et regulsringsområde, idet en temperatur i kedlen tjener som reguleringsstyrende størrelse, 20 hvilken via en motordrevet ventil indvirker på lufttilførslen til en styrebælg, der via et forbindelsesstangs— system tilvejebringer en sådan forskydning af en bevægelig blandingsdyse, at forholdet mellem brændstof og forbrændingsluft som følge af den valgte dimensionering holdes 25 konstant, når den tilførte forbrændingsiufts tryk og brændstoffets tryk holdes konstant. Herved føres en del af forbrændingsiuften ind i et hvirvelkammer, der er koblet ind efter gasudgangen, medens en yderligere del af for-brændingsluf ten ved hjælp af to tvangsstyringsmæssigt 30 foranderlige slidser doseret iblandes i form af en luft-kappe, der omhyller den primære gas—luft—blanding. Denne konstruktion er af opbygning ret simpel, men udviser den ulempe, at det øjeblikkeligt foreliggende udtrædelses-tværsnit for brændgas-blandingen ændrer sig væsentligt 35 mindre end proportionalt med ydelsen og dermed med brænd—

DK 163741 B

stof-iuftblåndingen. Derfor er flamme-længden meget forskellig ved fuldlast og ved dellast. Flamme-længden ændrer sig navnlig kraftigt i området med små laster. Flammen bliver her til stadighed kortere, hvilket til opnåelse af 5 en regelmæssig drift og optimale forbrændings-betingelser gør sig bemærket som uhensigtsmæssigt.

Der kendes endvidere fra engelsk patentskrift nr.

A 317 5S2 en brænder, der skulle egne sig såvel til gas som også til forstøvet olie eller kulstøv. På grund af 10 forskelligheden af disse brændstoffer er brænderens opbygning kompliceret. De tilsvarende tværsnit for luft og for brændstoftilførsel må være indstillelige med henblik på, at der kan foretages omstilling af brænderen fra et brændstof til et andet. Dette medfører, at der skal ske 15 indstilling af sindrige systemer, der udmærker sig ved anbringelse af indstillelige og aksialt i forhold til hinanden anordnede bøsninger og cylindre, af hvilke hver enkelt f.eks. er indstillelig ved hjælp af et håndhjul.

Efter indstilling til et bestemt brændstof er herpå disse 20 indstil 2ingsmekanismer indbyrdes forbindelige med tilsvarende åg og gevindspindler, hvilket muliggør ved bevægen af en spindel i et givet øjeblik mængdemæssigt at kunne foretage ændring af forbrændings-blandingen svarende til belastningsændringerne. Heller ikke ved denne kon-25 struktion er en ændring af tværsnittet af den brændbare blanding, hvor denne træder ud og ledes ind i brændkam-meret, i denne forstand ' mulig, således at flammeantallet ved dellast forbliver uændret, dvs. også hermed brændgassernes udtrædelses-tværsnit, af hvilken grund 30 flammelængden også ved denne konstruktion fortsat ændres med brænderens belastning. Det modsatte heraf er imidlertid et helt nødvendigt krav ved en simpel regulering, der har til hensigt at opretholde en optimal forbrænding.

4

DK 163741 B

Den -foreliggende opfindelse har til hensigt at tilvejebringe en brænder til gasforroede brændstoffer, med hvilken der er opnået reguleringsmulighed inden for videre rammer og med opnåelse af optimal drift for brænderen, 5 dvs« inden for reguleringsområdet at opnå en hovedsagelig konstantholdt virkningsgrad. En sådan forholdsregel er også i mi 1jøbeskyttelsesbestræbelsernes interesse.

Disse bestræbelser er i bred forstand opnået ifølge opfindelsen med en brænder af den indledningsvis angivne 10 art, hvor brænderen er karakteriseret ved, at hulstemplerne ikke er indbyrdes bevægelige, cg at ved forskydning afjhul stempl erne åbnes, respektivt lukkes åbnin gerne, for indføring af forbrændingsiuft og brændstof ind i et biandingskammer og åbninger åbnes, respektivt lukkes, 15 for afgivelse af forbrændingsiuft—brændstof—blanding fra blandingskammeret ud i varmekedlen, idet, i det mindste i ydelsesområdet mellem 10 og 100 % af den nominelle ydelse, de åbnede åbninger for indføring af forbrændingsiuft og brændstof befinder sig i et sådant indbyrdes forhold, 20 at der er tiisikret i det mindste et tilnærmelsesvis konstant mængdeforhold mellem forbrændingsiuft og brændstof .

En udføre!sesform ifølge opfindelsen beskrives i nærmere enkeltheder i det følgende under henvisning til teg— 25 ningen, som viser et længdesnit igennem en varmekedei med indbygget brænder ti! forbrænding af gasformede brændstof— fer.

En gasbrænder 1 er bygget ind i en varmekedei 2, hvis ydelse er f.eks. op til 300 kw. Af varmekedlen 2 ses 30 brudstykkevis en kedelvæg 3 med en del af et vandrum 4. Basbrænderen i er skruet fast på kede!væggen 3 ved hjælp af an fastgøre!sesflange 6.

Via en på siden anbragt studs 7 for tilførsel af biæserluft tilføres der fra en ikke vist blæser forbræn— 35 dingsiuft ind i et iuft-forkammer 9, der fortrinsvis er 5

DK 163741 B

cylindrisk -formet. Kammeret er begrænset af et kapperør 10 og en derpå svejset yderbund ίί. I rørets indre befinder der sig anbragt en cylindrisk formet luftstyreplade 12 med sideåbninger 13. Til brændernuset hører der endvidere et 5 dykrør 14, i hvilket der forskydeligt i længderetningen er anorrinet et ligeledes rørformet skyderorgan 15. Dykrøret 14 og skyderorganet 15 er ved hjælp af en føringsring 16 forskydelig lejret i hinanden, medens en tilsvarende tætningsring 17 forhindrer en sideværts opstigning af gas-10 luft-blanding, som afgives fra skyderorganet 15. I forlængelse af det rørformede skyderorgan 15 er der påsvejset et brænderrør 19, hvis ende er afsluttet med et bundstykke 20, medens der er muliggjort afgivelse af den brændbare luft-gas—bl ånding via i siden anordnede flammeboringer 21.

15 Oven over det bagtil åbne skyderorgan 15 findes der, udadtil begrænset af et yderbundstykke il og på den anden side begrænset af luftsiyrepiaden 12, et indstrømnings-kauiiser 23, i hvilket forbrændingsluft, der strømmer ind gennem åbningerne 13, møder gassen, der strømmer tilsva-20 rende ind gennem åbnede åbninger 31, for derpå sammen at strømme videre ind i et blandekammer 24. Hulpi ader, såsom luftstyrepladen 12, er kendt inden for strømningslæren.

Her tjener de til forbedring af blandeprocessen ved forblanding af gassen og luften forud for disses indføring i 25 blandekammeret 24. I blandekammeret 24 er der anbragt en statisk blander 26. Hertil kan der f.eks. anvendes turbu-1 atorer, således som de anvendes i røggasrør, eller lignende 1edevingeorganer, der under tiden betegnes Chikaner og tilvejebringer en optimal blanding resulterende i en 30 homogen gas-luft—blanding. Derved bør det påses, at blanderen 26 dimensioneres således, at der ikke opstår nogen mærkbar opstuvningseffekt, som virker tilbage på indstrøm— ningskammeret 23, eller med andre ord, at åbningerne 13 og 31 's indstrømningstværsnit inden for det angivne styreom— 35 råde hovedsagelig alene er bestemmende for det inden for

DK 163741B

j--·» området i det mindste tilnærmelsesvis konstante mængde-forhold mellem gas og fcrbrændingsluft.

Det gas-formede brændstof når via et gastilførselsrør 28 og en tilsiutningsstuds 29 ind i et gasdoseringsrør 30, S hvilket er forsynet med tilsvarende, i siden anbragte åbninger 31. Igennem gasdoseringsrøret 30 strækker der sig en udefra frem og tilbage bevægelig reguleringsstang 33, der er ført ind i gasdoseringsrøret 30 via en pakdåse— føring 34, og reguleringsstangen 33 er ved hjælp af en 10 endeholder 35 og en forskruning 36 fast forbundet med et gasstyrerør 37 samt med skyderorganet 15. Antændt gas, der strømmer ud gennem flammeboringerne 21, er på tegningen antydet som gasflammer 39.

Derved, at brændgastiIførselen på den ene side og 15 forbrændings!ufttilførselen på den anden side samt den ak tive brænderflade er styrbar ved hjælp af et og samme element, der udgøres af skyderorganet 15, brænderrøret 19 og gasstyrerøret 37, bevirker, at der er tilvejebragt en optimal styring. Dette element 15, 19, 37 lader sig yder— 20 mere sætte i bevægelse alene ved hjælp af en frem— og tilbagebevægelse af reguleringsstangen 33.

Idet der kan regnes med, at gaskilden er i stand til at tilføre gas med konstant tilførselstryk til gastiIfør— selsrøret 23, og at ledningerne er således dimensioneret, 25 at der i gasdoseringsrøret 30 's indre hersker et i det væsentlige konstant tryk, således at der gennem de åbnede og i indstrømningskammeret 23 udmundende åbninger 31 udstrømmer en gasmængde, der er proportional med åbnings-antallet, så er det for det meste anderledes på forbræn-30 dingsluftsiden. For den blæsers vedkommende, der befordrer forbrændingsluften, drejer det sig normalt om en blæser med en ikke—proportional henholdsvis konstant ydelses-karakteristik, dvs. det drejer sig om en blæser med en ikke—konstant transportmængde. Ved aftagende modtryk, dvs.

7

DK 163741 B

med et tiltagende antal af luftstråier, der gennem åbningerne 13 trænger ind i indstrømningskammeret 23, hvis forløbsform har et udvidende forløb, vil transportmængden gennem blæseren være stigende, herved synker trykket i 5 luft-forkammeret 9. Denne omstændighed skal der i blæser— mæssig henseende tages hensyn til ved udformningen af åbningerne 31 i gasdoseringsrøret 30, således at der teoretisk trinvist, da det drejer sig om konkrete åbninger og ikke om gennemgående slidser, men i praksis dog ikke 10 trinvist, altså trinløst, vil strømme luft og gas ind i indstrømningskammeret 23 , idet der hovedsagelig uafhængig af stillingen af reguleringsstangen 33, respektivt af skyderorganet 15, i området fra 10 til 100 7. af den nominelle last er tilsikret et i det mindste tilnærmelsesvis 15 konstant mængdeforhcld mellem gas og forbrændingsluft.

Denne inhomogene blanding strømmer ud fra indstrømningskammeret 23 og derpå videre igennem den statiske blander 26 og forlader denne i en tilstand som en fuldstændig homogen gas-iuft-blånding, for herpå at strømme gennem 20 åbningerne 31, der foreligger åbnede i afhængighed af skyderorganet 15 's forskydningsstilling og herfra videre til dannelse af gasflammer 39.

Det er dog også muligt at lukke de ønskede åbninger 13 ved anbringelse af en udskiftelig manchet på ydersiden 25 af iuftstyrepiaden for derved at opnå det optimale luft/ gas-forhold.

Anordningen og valget af form (rund, firkantet, etc.) for åbningerne 13, respektivt 31, er foretaget således, at betingelsen for opnåelse af et konstant mængdeforhold 30 mellem gas og forbrændingsluft forbliver opretholdt inden for et bredt ydelsesområde.

I stedet for forskydnings—styrebevægelsen kan der også være forudset en drejnings-bevægelse af styrestemplerne, respektivt være forudset en kombineret bevægelse.

DK 163741 B

s

Ved tiltagende gas— respektivt luftmængde kan ab— ningsantallet pr. fcrskydningsenhed af hulstemplet siier huistemplernes størrelse forøges.

Noget lignende gælder for flasunehor i ngerne 21 og 5 disses fordeling. ved aftagende last aftager ikke blot antallet af åbnede åbninger 13 og 31, men også antallet af fri flammeboringer 21. Herved tilsikres det, at kun flammet al i et ændres proportionalt med brænderens belastning.

Ved hjælp af de valgte indvirkende regulerings-stør— 10 reiser, som f.eks. den bortstrømmende røggas' temperatur og lignende, kan der tilvejebringes en regulering af reguler! ngsstangen 33, således at der lader sig udforms en forudset program—sekvens med en tilsvarende forskydning af denne reguleringsstang. Den beskrevne gasbrænder er yderst 15 simpel i opbygning, er driftssikker og er let ti ipasse!ig til ydre tilbehør, såsom ventilatorer og lignende. Ved udskiftning af gasdoseringsrøret 30 er det muligt at tage hensyn til forskellige blæser—karakteristikker og i det mindste tilnærmelsesvis at tilsikre i hvert tilfælde 20 opretholdelse af et konstant mængdeforhold mellem gas og forbrændingsluft inden for et bredere ydeisesområde, der omfatter det vigtige område mellem 50 cg i00 S af den nominelle ydelse, men som også kan strække sig ned til mindre end 10 7. af den nominelle ydelse.

25 Som forsøg har vist, er det på denne måde muligt, i området mellem 10 og 100 7. af brænderens nominelle ydelse at opnå et meget lavt kulilteindhold på højest U,01 vol % i røggasserne ved et luftoverskudstal \ 1 1,2 og det x hele området mellem 10 og 100 7.. At N0^—indholdet i røg— 30 gasserne ikke er målelig op til en belastning på af størrelsesordenen 60 %. og at der kun foreligger spor heraf ved belastninger mellem t>0 og ICO %· viser den yderst ringe, ja forsvindende lille mi 1jøbelastning, som denne brander forårsager.

9

DK 163741 B

Det har endvidere vist sig, at far tilførsel af forbrændingsluft bør anvendelse af en sugeblæser på røg— gassiden ofte gives fortrinsret fremfor anvendelse af en trykbiæser til tilførsel af denne forbrændingsluft.

5 Det iøvrigt mest markante punkt ved denne brænder ligger i anvendelse af kun et eneste styreelement, der skal aktiveres til at opnå styring af det hovedsagelig konstante mængdeforhold mellem gas cg luft, og i en variabel brænderoverflade.

Claims (9)

10 DK 163741 B PATE N T K R A V

1. Brænder til gas-formede brændstoffer, navnlig til varmekedier, med et hus, med en brændstoftilførsel (2S), med en forhrændingslufttiiførsel (7) samt udformet med 5 flere hulstemplsr (15, 19, 37), der er bevægelige i fot— hold til huset, hvorved der dannes en bevægelig enhed til dosering af brændstof og forbrændingsluft, og hvor mindst et af hulstemplerne (19) er forsynet med i siden udmundende åbninger (21), og hvor hulstemplerne (15, 19, 37) er 10 indbyrdes parallelt eller koaksiait anbragte- ken detegnet ved , at hulstemplerne (15, 19, 37) ikke er indbyrdes bevægelige, og at ved forskydning af hulstemplerne (15, 19, 37) åbnes, respektivt lukkes, åbningerne (13, 31) for indføring af forbrændingsiuft og 15 brændstof ind i et biandingskaæmer (24) og åbninger (21) åbnes, respektivt lukkes, for afgivelse af forbræn-dingsluf t-brændstof —blanding fra biandingskammeret (24) ud i varmekedlen (2), idet, i det mindste i ydeisesområdet mellem 10 og 100 7. af den nominelle ydelse, de åbnede 20 åbninger (13, 31) for indføring af forbrændingsluft og brændstof befinder sig i et sådant indbyrdes forhold, at der er tilsikret i det mindste et tilnærmelsesvis konstant mængdeforhold mellem forbrændingsluft og brændstof.

2. Brænder ifølge krav 1 kendetegnet 25 ved, at hulstemplet (19), der tjener til dosering af den udstrømmende gasblandings—mængde, er forsynet med en afslutningsbund (20), og at åbningerne (21) er anordnet i hulstempelkappen.

3. Brænder ifølge krav 1 eller 2 kendeteg — 30. s t ved . at der koaksiait i forhold til hul — stemplet (19), der tjener til dosering af gasblandingen, er anordnet et fast dykrør (14), og at dykrøret (14) er indrettet til at åbne for hulstemplets (19) åbninger (21)- il DK 163741B

4. Brænder ifølge krav 1, 2 eller 3 kendetegnet ved , at hulstemplerne er drejelig og/eiler forskydelig anbragt.

5. Brænder ifølge krav 1, 2, 3 eller 4 kende — 5 tegnet ved ? at et af hulstemplerne (15) på en del af dets længdeudstrækning er omgivet af en med åbninger (13) forsynet plade (12) som kappe. ό. Brænder ifølge krav 1, 2, 3. 4 eller 5 kendetegnet ved , at et af hul stempl erne (37) 10 omgiver et med åbninger (31) forsynet gasti Iførselsrør (30) .

7. Brænder ifølge krav 1, 2, 3, 4, 5 eller 6 kendetegnet ved , at der i et af hulstemplernes (15) indre er anordnet en blander (26).

8. Brænder ifølge krav 1, 3, 4, 5, 6 eller 7 kendetegnet ved , at et hulstempel er indrettet med et ind i kedlen (2) ragende brænderrør (19), der er forsynet med åbninger (21) i dettes kappe.

9- Brænder ifølge krav 1, 2, 3, 4, 5, ό, 7 eller 8 20 kendetegnet ved ? at der er indrettet en skabelon bestemt til tilpasning af luftmængden til blæser— karakteristikken for anbringelse på en kappeplade (12) hørende til et hulstempel (15).