DK165565B - Braendere til vaeskeforstoevere til flydende braendstof - Google Patents

Description

DK 165565 B

Opfindelsen angår et apparat af den i krav 1's indledning angivne type.

US-patentskrifterne nr. 3.421.692, 3.421.699 og 3.425.058 an-5 går en type væskeforstøvningsapparater, som er særlig velegnet til brændere til flydende brændstof. Det princip, der anvendes i disse apparater, og som nu ofte omtales som Babington-prin-cippet, går ud på at forberede en væske til forstøvning ved at bringe den til at blive spredt ud i en f r i tstrømmende tynd 10 film hen over den udvendige overflade på et plenum eller et trykkammer, som har en ydre væg, der afgrænser en forstøv-ningsbulb eller en løgformet forstøvningsdel og indeholder i det mindste ét hul. Når der ledes gas ind i dette plenum, strømmer den ud igennem hullet og frembringer en yderst ens-15 artet stråle af små væskepartikler. Ved at variere antallet af huller, hullernes form, overfladens form og karakteristika, hastigheden og mængden af den væske, der leveres til overfladen, og ved at regulere gastrykket inden i plenumet, kan den resulterende stråles kvantitet og kvalitet justeres efter 20 ønske til en speciel brænderanvendelse. I andre US-patent- skrifter, nemlig US-patentskrifterne nr. 3.751.210, 3.864.326, 4.155.700 og 4.298.338, er der beskrevet forskellige arrangementer ved sådanne forstøvningsapparater.

Fig. 1 i den foreliggende ansøgning viser et forstøvnings- apparat til flydende brændstof og af den generelle type, der er vist i de ovenfor nævnte patentskrifter, og som fungerer i overensstemmelse med Babingtonprincippet. Et indesluttet hus 10, som typisk har en cylindrisk form afgrænser et for- støvningskammer 12, som har en front- eller skillevæg 14, 30 hvorigennem der strækker sig en konisk udstrømningsåbning 35 2

DK 165565 B

eller udstrømningskegle 16. Huset 10 har også en bagvæg 18, som understøtter en forstøvningsbulb 20, der omfatter en ind-hyllende væg 22, der afgrænser et indre plenum eller kammer 5 (ikke vist) og er tilspidset i retning imod et forreste hul 24. I en typisk kendt anvendelse, i hvilken forstøvningsbulben 20 har en kugleformet spids med en diameter på ca. 12,7 mm, var hullet 24 placeret i en afstand på ca. 6,35 mm fra udstrømningskeglens 16 forreste flade. I et sådant tilfælde var keg- 10 lens 16 indløbsdiameter ca. 20,83 mm, og udløbsdiameter ca. 14,73 mm.

En højtryksluftkilde 26 er forbundet med plenumet, der afgrænses ved hjælp af den ydre væg 22, ved hjælp af en ledning 15 28, således at en strøm af luft under brug kan bringes til at passere igennem hullet 24. Oven over forstøvningsbulben 20 er der placeret et føderør 30 for flydende brændstof, og som tidligere havde et cirkulært tværsnit, og som også kan have andre tværsnitsformer, uden at man afviger fra den fore- 20 liggende opfindelses idé. Flydende brændstof, som hidrører fra en sump 32, pumpes ved hjælp af en pumpe 36 igennem en ledning 34, således at det strømmer igennem en yderligere ledning 38 og derfra ind i føderøret 30. Herfra strømmer brændstoffet ud over forstøvningsbulben 20 og danner en film af 25 væske, som fuldstændigt dækker bulbens 20 overflade. Af det brændstof, som strømmer hen over forstøvningsbulbens overflade, strømmer den del, der ikke forstøves, ned fra den nedre side af bulben 20 i form af en strøm 40, som ledes tilbage til sumpen 32 via en ledning 42, således som vist. Efterhånden 30 som der strømmer luft igennem hullet 24, brydes den film af væske, som kontinuerligt dannes ved åbningen, kontinuerligt 35 5 3

DK 165565B

i små væskedråber, som strømmer væk i form af en fin, i hovedsagen konisk stråle 44 af forstøvet brændstof.

I sådanne kendte systemer omfatter strålerne 44 enkelte omstrejfende eller forvildede dråber eller satellitdråber, som strømmer væk fra den koniske viste strømningsbane. Som følge heraf har udstrømningskeglens 16 koniske væg tendens til at blive fugtig, og en lille mængde af flydende brændstof strømmer derfor tilbage og ned i forstøvningskammeret 12 og herfra tilbage til sumpen 32 via ledningen 42. For at fuldende den skematiske illustration af en sådan kendt brændstofbrænder, viser fig. 1 også en antændingsstyreindretning 45 og en tænder 46, hvoraf sidstnævnte er placeret ved den ydre periferi af strålen 44 på et sted, der er placeret nedstrøms for at antænde brændstoffet på en måde, der er beskrevet mere udførligt i de ovenfor nævnte patentskrifter. Antændelsen af brændstoffet foregår således inden i et flammerør 48, hvoraf der er 2Q vist en i høj grad afkortet version i fig. 1.

For at minimere den mulighed, at forbrændingen kan foregå inden i forstøvningskammeret 12, en situation, der kendes under betegnelsen "bagud-brænding", er det kendt at tilveje-__ bringe en strøm af luft ved et tryk, der er lidt større end det atmosfæriske tryk inden i kammeret 12, hvilken strøm af luft passerer forbi .forstøvningsbulben 20 og ud igennem udstrømningskeglen 16 sammen med strålen 44. Til at tilvejebringe denne strøm af luft, kan der anvendes et par åbninger 50, som 30 står i forbindelse med en blæser, der opererer ved et betyde ligt lavere tryk end højtrykskilden 26, som leverer luft til forstøveren 20. I et sådant kendt apparat er flammefronten F, dvs. det punkt, ved hvilket en flamme først er synlig, undertiden blevet observeret ved et punkt inden for udstrømningskeglen 16, således som vist.

3 5

Medens denne form for kendt brænder til flydende brændstof har vist sig at være en i praksis velegnet og effektiv brænder til både privat og industriel anvendelse, har der fort-

DK 165565B

4 sat eksisteret nogle problemer eller noget, der er blevet opfattet som problemer. Der er blandt andet opstået nogen 5 bekymring for, at der under særlige uheldige forhold stadig væk kan forekomme nogen bagudbrænding ind i forstøvningskammeret 12. Hvis f.eks. trykket og dermed strømmen af luft igennem forstøvningsbulben 20 aftager i forbindelse med utilstrækkelig ventilation af kammeret 12, kan flammefronten F i prak-sis bevæge sig ind i forstøvningskammeret 12. Dette forhold kan medføre bagudbrænding under brug eller umiddelbart efter slukning. En pludselig reduktion eller total indstilling af strømmen af luft, som strømmer igennem ledningerne 50, hvilket kan forekomme, hvis blæserens indløb ved en fejltagelse luk-kes, kan også resultere i en bagudbrændingssituation. Da en del af det brændstof, der anvendes i disse brændere kontinuerligt recirkuleres, kan bagudbrænding forårsage, at brændstoffets temperatur øges til et niveau over flammepunktet. Også trykbølger i flammerøret 48, forårsaget f.eks. ved nedslag 2Q i et hjemligt fyr, er blevet foreslået som en mulig årsag til bagudbrænding i forstøvningskammeret 12, især hvis et sådant nedslag forekommer samtidigt med de ovenfor nævnte uregelmæs s igheder.

Strømmen af trykluft igennem ledninger 50 ind i forstøvnings-kammeret 12 er i nogen tid blevet betragtet som et middel til bekæmpelse af disse potentielle årsager til bagudbrænding. Denne strøm igennem forstøvningskammeret hjælper med til at reducere brændstoffets temperatur, tilfredsstiller 3Q de medrivningsbehov, der er forbundet med den højhastigheds- luftstråle, der udsendes fra hullet 24, fremmer blandingen af brændstof og luft samt har tendens til at fremme en mere styrbar placering af flammefronten F. Når hastigheden af den luft, der strømmer hen over forstøvningsbulben 20, vokser i nogle kendte brændere, kan der imidlertid forekomme krus-3 5 ninger og andre strømuregelmæssigheder i den film, der strømmer hen over forstøvningsbulben, hvilket kan resultere i en u-ønsket overførsel af rent brændstof til flammerøret 48 og en

DK 165565B

5 uregelmæssig forstøvning, som frembringer store dråber. Undertiden kan begge situationer forekomme. Det kan også tænkes, at der rives noget brændstof væk fra strømmen 40, hvorfra 5 det føres ind i flammerøret 48, når luftstrømmen igennem forstøvningskammeret er for kraftig. I et forsøg på at styre hastigheden af den luft, der passerer hen over forstøvningsbulbens 20 spids, er spidsen af forstøvningsbulben blevet anbragt i en afstand på op til 6,35 mm fra udstrømningskeglens 16 udgangsflade, således som tidligere angivet. Der har imidlertid været udvist forsigtighed med ikke at bevæge spidsen af bulben så langt væk fra udstrømningskeglen, at flammefronten F bevæger sig ind i forstøvningskammeret, eller for megen brændstof rammer imod keglens 16 vægge.

15

For at sådanne kendte brændere til flydende brændstof samt væskeforstøvere kan få størst muligt anvendelsesområde, har et andet kontinuerligt forekommende problem været at tilveje-bringe maksimalt mulig variation i den volumetriske strømhastighed i det forstøvede brændstof eller anden væske i strålen 44 imellem de lavest krævede og højst krævede strømhastigheder. F.eks. kan strømhastigheder, der er så lav som 0,3785 liter pr. time være krævet til nogle anvendelser, og strøm-2^ hastigheder, der er så høje som 3,785 liter pr. time, være krævet til andre anvendelser.

Når først der er blevet valgt en speciel geometri for et givet kendt forstøvningsapparat, må ændringer i den forstøvede væskes strømhastighed i strålen 44 primært opnås ved at justere væs-3 0 kens strømhastighed frem til forstøvningsbulben. Ved de lavest ønskede hastigheder vil væskefilmtykkelsen ved hullet fortrinsvis være den tyndest opnåelige samtidig med, at der stadigvæk opretholdes en kontinuerlig film hen over forstøvningsbulbens ydre overflade. For at tilvejebringe højere strøm-3 5 hastigheder af forstøvet væske er det på den anden side set nødvendigt at øge filmens tykkelse ved hullet uden at øge tykkelsen så meget, at der dannes uønskede store væskedråber.

DK 165565 B

6 I kendte forstøvere af den type, der er vist i fig. 1, er der placeret et enkelt væskeføderør over hver forstøvnings- bulb i en afstand på ca. 3,175 til 9,25 mm, så at der har 5 kunnet opnås en variabel strømhastighed med forstøvet brændstof fra ca. 0,757 til 2,271 liter pr. time. I et sådant til-fælde kræves der ca. 0,56 til 0,7 m /m med hensyn til forbrændingsluft i flammerøret 48. Ca. 10% af denne mængde opsuges ved hjælp af forstøvningsbulbens strålepumpevirkning. På grund 10 af tilstedeværelsen af en relativ høj hastighed af luft over forstøvningsbulbens overflade, hvilken hastighed kan være så høj som 9,14 til 10,67 m/sek., har det været vanskeligt at opnå en betydelig tyndere eller tykkere film på forstøv-ningsbulben uden, at der fremkommer uønskede krusninger i filmen. Der har imidlertid foreligget forskellige anvendelser i forbindelse med hvilke forstøvede væskestrømshastigheder over og under det ovenfor nævnte interval har været ønsket, men ikke har kunnet opnås på pålidelig måde.

20 Et primært formål med opfindelsen er at tilvejebringe et for bedret apparat af ovennævnte type til at brænde brændstof, og som minimerer enhver tendens til bagudbrænding fra flammerøret og ind i forstøvningskammeret.

25 Dette opnås ved, at det indledningsvis nævnte apparat ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at der findes et afskærmningsorgan, som i det mindste delvis omgiver det i det mindste ene indelukkede plenum til beskyttelse af den tynde film over for luftstrømme i omgivelserne, hvilket afskærmningsorgan be-30 finder sig i en sådan afstand fra den ydre overflade, at der åbnes mulighed for fri strømning af den tynde film hen over den nævnte overflade, og at afskærmningsorganet omfatter en første åbning, som ligger på linie med det nævnte hul, og hvorigennem luften og det forstøvede brændstof kan strømme.

35 7

DK 165565B

Særligt hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen afskærmningsorganet omfatte en anden åbning, hvorigennem strømmen af brændstof dirigeres, samt en tredje åbning, hvorigennem strømmen af ikke-forstøvet brændstof strømmer væk fra rummet 5 imellem afskærmningsorganet og den ydre overflade.

I tilfælde, hvor på i og for sig kendt måde det i det mindste ene plenum og afskærmningsorganet er indesluttet i et forstøvningskammer, der findes midler til at dirigere en yderligere 10 strøm af trykluft igennem forstøvningskammeret, kan der ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt være tilvejebragt en udstrømningsåbning i en væg i forstøvningskammeret på et sted, der ligger på linie med åbningen i afskærmningsorganet og forstøvningshullet, så at der åbnes mulighed for en strøm af gas og for-15 støvet brændstof fra forstøvningskammeret og imod tændingsorganet, hvilken udstrømningsåbning befinder sig i en sådan afstand fra forstøvningshullet, at flammefronten forbliver uden for forstøvningskammeret.

2o Ved hjælp af apparatet ifølge opfindelsen opnås en række fordele. Bl.a. er det muligt at opnå en væsentlig øgning med hensyn til forholdet imellem maksimale og minimale strømings-hastigheder forstøvet brændstof med henblik på at minimere dannelsen af forvildede dråber eller satel i tdråber af væske 25 for at undgå forkulning og fernisering af brænderdele og minimere overførslen af rent brændstof til flammerøret, så brænderens virkningsgrad øges. Samtidigt bliver strømmen af brændstof hen over forstøvningsbulben og den returstrøm, der strømmer væk fra bulbens underside, mindre følsom over for den 30 strøm af luft, der strømmer igennem forstøvningskammeret. En delig sker der en væsentlig reduktion af temperaturen af det brændstof, der strømmer hen over forstøvningsbulben under brug.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegning- 35 .

en, hvor fig. 1 viser en skematisk afbildning, set delvis i snit, af en kendt brænder til flydende brændstof, og som fungerer i 8 overensstemmelse med Babington-princippet,

DK 165565 B

5 fig. 2 en skematisk afbildning, set delvis i snit, af en bræn der til flydende brændstof og af fundamentalt samme type som den, der er vist i fig. 1, men som er blevet forbedret i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen og udgør apparatet ifølge opfindelsen, 10 fig. 3 viser en del af en plan afbildning, set delvis i snit, af en brænder til flydende brændstof ifølge opfindelsen, og som omfatter to forstøvere for flydende brændstof, der fungerer i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen og svarer til apparatet ifølge opfindelsen, fig. 4 en brænder til flydende brændstof ifølge opfindelsen, set forfra, dvs. fra flammerøret, med dele for tydeligheds skyld skåret væk, 20 fig- 5 et vandret snit efter linien 5-5 i fig. 4, fig. 6 et lodret snit efter linien 6-6 i fig. 5, og 2g fig. 7 et lodret snit efter linien 7-7 i fig. 4.

Som nævnt viser fig. 1 et kendt brænderapparat til flydende brændstof, og som fungerer i overensstemmelse med Babington-princippet. I fig. 2 er et sådant apparat blevet modificeret i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse. I én udførelsesform er et hul 24 aksialt placeret i en afstand på ca. 3,81 til 4,57 mm fra en udstrømningskegles 16 udgangsside 52 i stedet for 6,35 mm, således som i det hidtil kendte system. Som følge af denne placering er flammefronten F bevæget 35 fremad ind i flammerøret 48, således som vist, hvilket med fordel reducerer den potentielle mulighed for bagudbrænding. Generelt set er det ønskeligt at holde den aksiale afstand imellem udgangssiden 52 og hullet 24 ved et minimum for at eliminere muligheden for fugtning af åbningen i siden 52, 9

DK 165565B

såsom udstrømningskeglens 16 overflade, og derved reducere den potentielle mulighed for forkulning på dette sted. Med g denne konstruktion er det også muligt at eliminere keglen 16 fuldstændigt, så at der blot anvendes en cirkulær åbning i væggen 14 i stedet for en konisk åbning, således som vist i fig. 2. En sådan nærmere placering tillader også, at der i modsætning til, hvad der er tilfældet ved det kendte sy-10 stem, at der anvendes et mindre udgangsareal i væggen 14 eller i keglen 16 for luft, som skal passere igennem et forstøvningskammer 12 og ind i flammerøret 48 via begge de nævnte typer af åbninger i væggen 14.

For at minimere tendensen til at hurtigere strømmende luft river brændstoffet væk fra overfladen af forstøvningsbulb 20, er der omkring denne bulb 20 anbragt en indesluttende skærm 54 ifølge opfindelsen. Denne skærm beskytter den tynde film af brændstof over for virkningerne af den hurtigtstrøm-2q mende luft. Skærmen tilvejebringer også beskyttelse over for strålevarme fra flammerøret 48, hvilket har tendens til at forårsage, at den maksimale brændstoftemperatur falder ca.

11°C i den udførelsesform, der er vist i fig. 2 og 3, hvis forstøvningskammeret er ventileret på passende måde. Spidsen 25 af bulben 20 er kugleformet og har et centrum ved et punkt B på bulbens akse. Skærmen 54 har en cylindrisk sektion 56, som strækker sig fremad til et lodret plan, der er placeret ca. 1,52 mm bag ved punktet B. Skæringspunktet imellem dette plan og bulbens 20 akse er vist ved henvisningstallet S. Den 3Q cylindriske sektion 56 strækker sig ca. 4,83 mm bagud fra punktet S til et plan, hvor både skærmen 54 og forstøvningsbulben 20 er lukket ved hjælp af en bagvæg 58. Den cylindriske sektion 56 løber over i en kugleformet del 60, som har dens centrum ved S og en radius på ca. 11,43 mm. Den kugleformede 35 del 60 går derefter over i en konisk del 62, som har dens toppunkt placeret ca. 11,43 mm aksialt foran punktet S og fortrinsvis har en toppunktsvinkel på ca. 65°. En toppunktsvinkel beliggende fra 50° til 80° er også acceptabel. Den koniske del kan eventuelt også elimineres fuldstændigt til 10

DK 165565 B

fordel for en fortsættelse af den kugleformede del 60 frem til en åbning 64 i skærmens 54 spids. Den udvendige overflade på den koniske sektion 62 og udstrømningskeglens 16 overflade afgrænser således en ringformet konisk åbning, hvorigennem en del af den luft, som passerer igennem forstøvningskammeret 12 skal strømme for at nå frem til flammerøret 48. I et typisk eksempel, hvor forstøvningsbulben 20 har en spids med en sfæ-risk diameter på ca. 12,7 mm, er diameteren i udstrømningskeglens 16 udløbsåbning øget fra ca. 14,73 mm til ca. 17,27 mm, og diameteren i udstrømningskeglens 16 indløbsåbning øget fra 20,83 til 29,2 mm. Den største diameter i den koniske sektion 62 er fortrinsvis lig med diameteren i udstrømnings-keglens 16 udløbsåbning. Den koniske sektion 62 og udstrøm-ningskeglens 16 vægge kan være parallelle, hvis det ønskes.

Den maksimale strømhastighed opnås fortrinsvis ved udgangssiden 52. Væggen 14 har fortrinsvis en tykkelse på ca. 3,3 mm, og udstrømningskeglens toppunkt s vinkel er ca. 60°. Hvis der i stedet for keglen 16 anvendes en simpel åbning i væggen 14, vil væggen 14 ganske enkelt kunne have form af en pladeformet metalbrandvæg, som adskiller forstøvningskammeret 12 fra flammerøret 48.

I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse kan strøm-men af luft igennem forstøvningskammeret 12 øges til ca. 50% mere end den, der kunne tolereres i det i fig. 1 viste apparat, uden at der dannes krusninger i den film af brændstof, som passerer hen over forstøveren 22. Denne øgede strøm af 3Q luft hjælper med til at afkøle brændstoffet under brug, men udgangshastigheden igennem åbningen i væggen 14 bør ikke være så høj, at den i unødvendig grad presser den kegleformede stråles 44 vinkel sammen. Den kegleformede stråle 44 har fortrinsvis en toppunktsvinkel på ca. 30° ved hullet 24. Den øgede strøm af luft reducerer .den potentielle mulighed for

v O

bagudbrænding. Hvis den koniske sektion 62 imidlertid befinder sig for tæt ved udstrømningskeglen 16, har skærmen en tendens til misfarvning eller fernisering på grund af de højere temperaturer, der skyldes den nærmere placering'i forhold

DK 165565 B

11 til forbrændingen i flammerøret 48. En alt for kraftig luftstrøm kan i praksis endvidere rive eller suge små dråber af 5 rent brændstof af bulbens 20 overflade og ud af strømmen 40 og medføre, at sådanne små dråber bæres igennem skærmens 54 åbning og ind i flammerøret 48, hvor deres tilstedeværelse reducerer forbrændingens virkningsgrad. Hvis, på den anden side set, den koniske sektion 62 befinder sig for langt væk jq fra udstrømningskeglen 16, falder luftstrømshastigheden igen nem den ringformede koniske åbning hurtigt. Som følge heraf foregår der en utilstrækkelig afkøling af den koniske overflade 62, og flammefronten kan risikere at bevæge sig for tæt til udgangsoverfladen 52. Begge disse forhold kan bidrage til j5 en uønsket overopvarmning af den koniske sektion 62 og mulig heden for ophobning af fernis.

Den frontale åbning 64 ligger aksialt set på linie med udstrømningskeglen 16 og hullet 24. I det viste eksempel har 2ø åbningen 64 en diameter på ca. 6,6 mm, og dens plan er pla ceret ca. 2,03 mm fra den forreste del af hullet 24. Åbningens 64 diameter skal være tilstrækkelig stor til, at den kegleformede stråle 44 kan passere, uden at åbningens 64 periferi fugtes. Hvis åbningen 64 imidlertid er for stor, er der fare 25 for dannelse af krusninger på brændstoffilmen på forstøvnings bulben 20, og noget af returstrømmen kan rent faktisk risikere at blive suget ud af skærmen 54, især hvis et stort luftvolumen passerer igennem forstøvningskammeret 12.

30 Ved den øvre side af skærmen 54 er der tilvejebragt en åbning, hvorigennem der strækker sig et føderør 30. I den i fig. 2 og 3 viste udførelsesform, har føderøret 30 en udvendig diameter på 3,18 mm og en indvendig diameter på ca. 2,36 mm.

Røret er fortrinsvis udfladet med dets udstrømningsende, så-35 ledes at det har en oval form på tværs af udstrømningsaksen.

Denne ovale åbning har en lille akse med en længde på ca.

1,4 mm, således som beskrevet i en sideløbende ansøgning med benævnelsen forbedret udleveringsapparat og fremgangsmåde

DK 165565B

12 til brug af brændere til flydende brændstof og væskeforstøvere. Rørets 30 midterlinie strækker sig fortrinsvis i lodret 5 retning til et sted, der er placeret ca. 2,92 mm bagved hullet 24. Føderøret 30 er forsynet med en vandret placeret udstrømningsåbning, hvis bageste kant 66 er placeret ca. 2,16 mm fra den øvre overflade på forstøvningsbulben 20, set i lodret retning, for at hindre den ankommende strøm af brændstof i at komme i kontakt med den indvendige overflade på skærmen 54. En returstrøm 40 forlader fortrinsvis skærmens 54 indre via en retur ledning 68, som passerer igennem bagvæggen 58 og bagvæggen 18 og står i forbindelse med en retur ledning 42 nær ved en sump 32. Strømmen 40 kan imidlertid også strøm-^g me fra skærmen 54 ind i kammeret 12 ved bagpladen 58 eller ned langs bagvæggen 18 og ned i sumpen 32 via ledningen 42.

I det tilfælde, at noget brændstof skulle ramme imod udstrømningskeglens 16 overflade, har det tendens til at strømme tilbage og ind i forstøvningskammeret 12 og herved returnere 2q til sumpen 32 via ledningen 42. Da en forstøver til flydende brændstof af den type, der er vist i fig. 2, imidlertid frembringer meget små omstrejfende dråber eller satellitdråber af brændstof, strømmer der meget lidt væske tilbage og ind i forstøvningskammeret 12, og som følge heraf forbliver kam-25 meret i alt væsentligt tørt, hvorved yderligere reduceres muligheden for bagudbrænding.

Fig. 3 viser en del af en prototypeudførelsesform delvis i snit og med et par forstøvningsbulber 20. Frontvæggen 14 har 3Q form af et kuglesegment med en radius på ca. 69,85 mm. På hver sin side af en central luftåbning 70, hvorigennem en strøm af forbrændingsluft passerer fra forstøvningskammeret 12 og ind i flammerøret 48, som er antydet med punkterede linier, er der placeret to udstrømningskegler 16, som er pla-3g ceret ved en vinkel på ca. 17° fra apparatets aksiale midter linie. For yderligere at reducere opvarmningen af forstøvningskammerets 12 indre, er væggen 14 fortrinsvis af en hul konstruktion, idet den omfatter en forvæg 72 og en bagvæg 13

DK 165565 B

74, således som vist. For at forenkle fremstillingsprocessen kan der imidlertid også anvendes en enkel massiv væg 14.

5

Bagvæggen 18 er forsynet med en centralt placeret luftind-strømningsåbning 76, som i det mindste delvis er omgivet af en ringformet forgreningsdel 78, via hvilken der dirigeres luft til det indre plenum i forstøvningsbulberne 20. Forgreningsdelen 78 omfatter en ringformet bagplade 80 og en ringformet forplade 82, som har en fremadvendende bueformet fordybning 84, som er tildannet heri. Fordybningen 84 og bagpladen 80 samvirker således til afgrænsning af en ringformet strømpassage 86 herimellem, via hvilken der strømmer luft frem til det indre af forstøvningsbulberne 20. Igennem bagvæggen 18 er der tilvejebragt en passende indstrømningsfitting 88, som står i forbindelse med passagen 86, og som er vist drejet opad og ind i fig. 3*s afbildningplan. I den aktuelle udførelsesform er denne fitting 88 placeret symmetrisk ^ i forhold til de to forstøvningsbulber og fortrinsvis ved bunden af huset. Som vist i fig. 2 er der tilvejebragt en ventil 90 i en ledning 28 med det formål at styre strømmen af luft frem til det indre af hver forstøvningsbulb. Endelig er der tilvejebragt en indadtil konvergerende konisk læbe ^ 92, som omgiver åbningen 76 med det formål at dirigere luf ten frem imod åbningen 70 under brug. Som det vil blive beskrevet nedenfor, og som det f.eks. er vist i fig. 7, kan der anvendes en hul cylindrisk ledning 71 til at forbinde den bageste åbning 76 og den centrale luftåbning 70. Dette arrangement muliggør, at luftstrømmen igennem åbningen 70 kan styres uafhængigt af den luft, som trænger ind i forstøvningskammeret 12.

Selv om placeringen af en tænder 46 ikke er vist i fig. 3, vil fagmanden kunne forstå, at tænderen kan placeres på et 3 5 hvilket som helst passende sted for at igangsætte forbrændingen af de to kegleformede stråler 44. I praksis strækker tænderen 46 sig igennem væggen 14 på et sted over åbningen 70, således som vist i fig. 4.

. 14

DK 165565B

Fig. 4 til 7 viser en foretrukken udførelsesform for en brænder til flydende brændstof ifølge opfindelsen, og som er kon-5 strueret til at kunne erstatte de højtryksstrålebrændere, som det nu er almindeligt at anvende i private fyr og til andre lignende anvendelser. Konstruktionselementer, der svarer til dem, der er vist i fig. 1-3, er forsynet med samme henvisningstal. Udstrømningskeglerne 16 er blevet erstattet af enkle 20 cirkulære åbninger 16' i frontvæggen 14, som selv omfatter en bagudragende segment af en sfærisk flade, som er tildannet ved bunden af en metalskål 94. En mellemliggende radialt udragende flange 96 på skålen 94 er i indgreb med flammerøret 48, således som vist med stiplede linier. En radialt udragen-15 de bageste flange 98 på skålen 94 er i indgreb med en O-tæt ningsring 102, som er placeret på en periferisk forløbende flange 104 på en støbt og med boringer forsynet i hovedsagen cirkulær forgreningsplade 106, som danner forstøvningskammeret 12 bagvæg.

20 I denne udførelsesform er hullet 24 placeret i aksial afstand på ca. 4,1 til 4,3 mm fra åbningens 16' udgangsside·52 i stedet for 6,35 mm som i det kendte system. Som følge heraf bevæges flammefronten F fremad og ind i flammerøret 48, hvorved opnås 25 yderligere reduktion af den potentielle mulighed for tilbage brænding .

I denne udførelsesform for fig. 4 til 7, er bulbens 20 spids kugleformet, og den har et centrum ved punktet B på bulbens 30 akse. Skærmen 54 omfatter en cylindrisk sektion 56, som stræk ker sig fremad til et lodret plan, der er placeret ca. 10,5 mm foran punktet B. Dette plan skærer bulbens 20 akse ved punktet S. Den cylindriske sektion 56 strækker sig ca. 10,2 mm bagud fra punktet S til et sted, hvor både skærmen 54 og forstøv-2 g ningsbulben 20 er fastgjort til et ringformet monteringsstyk ke 108, som bæres af forgreningspladen 106 og er forsynet med en central luftledning 110, der står i forbindelse med det indre af forstøvningsbulben 20. Den cylindriske sektion

DK 165565B

15 56 går over i en konisk sektion 62, som har et toppunkt, der er placeret ca. 6,4 mm aksialt foran punktet S og fortrinsvis 5 har en toppunktsvinkel på ca. 65°. En toppunktsvinkel belig

gende i intervallet fra 50° til 80° er også acceptabel. Den udvendige overflade på den koniske sektion 62 og åbningen 16' afgrænser en ringformet åbning, via hvilken en del af den luft, som passerer igennem forstøvningskammeret 12, nød-10 vendigvis må strømme for at nå frem til flammerøret 48. I

et typisk tilfælde, hvor forstøvningsbulben 20 har en spids med en sfærisk diameter på ca. 12,7 mm, ligger åbningens 16' diameter i intervallet fra ca. 11,8 til ca. 12,0 mm. Den koniske sektions 62 større diameter er fortrinsvis ca. to gange 15 større end åbningens 16' diameter, og den frontale åbnings 64 diameter befinder sig fortrinsvis i intervallet fra ca.

5,2 til ca. 5,4 mm.

Strømmen af luft igennem forstøvningskammeret 12 kan øges 20 op til 50% mere i den i fig. 4 til 7 udførelsesform i sammen- 3 ligning med 0,56 til 0,7 m /m ved det i fig. 1 viste kendte apparat. Ligesom den i fig. 2 og 3 viste udførelsesform, hjælper den øgede strøm af luft til med at afkøle brændstoffet under brug, men den bør ikke være så kraftig, at den i unød-25 vendig grad komprimerer den kegleformede stråles 44 vinkel.

Den kegleformede stråle 44 har fortrinsvis en toppunktsvinkel på ca. 30° ved hullet 24. Den øgede strøm af luft reducerer også den potentielle mulighed for bagudbrænding. Hvis den koniske sektion 62 befinder sig for tæt ved åbningen 16', 30 har skærmen tendens til at blive misfarvet eller lakeret på grund af de højere temperaturer, der skyldes den tættere placering i forhold til forbrændingen i flammerøret 48. Derudover kan en alt for kraftig strøm af luft i praksis rive eller suge små dråber af rent brændstof væk fra bulbens 20 over-35 flade og fra strømmen 40 og bærer sådanne dråber ud igennem den frontale åbning 64 i skjoldet 54 og ind i flammerøret 48, hvor deres tilstedeværelse reducerer forbrændingens virkningsgrad. På den anden side vil en placering af den koniske i

DK 165565B

t 16 i ' i sektion 62 for langt væk fra åbningen 16' medføre, at luftstrømmens hastighed igennem den ringformede åbning falder for hurtigt. Som følge heraf foregår der en utilstrækkelig 5 afkøling af den koniske overflade 62, og flammefronten kan derved bevæge sig for tæt hen til udgangssiden 52. Begge disse forhold kan bidrage til en uønsket overopvarmning af den koniske sektion 62 og den eventuelle ophobning af lak eller fernis.

I den i fig. 4 til 7 viste udførelsesform, er den frontale åbnings 64 plan placeret ca. 1,65 til 1,85 mm foran hullet 24. Også her bør åbningens 64 diameter være stor nok til, , _ at den kegleformede stråle 44 kan passere, uden at åbningens 64 periferi vædes. Hvis imidlertid åbningen 64 er for stor, vil opstå krusninger på brændstoffilmen på forstøvningsbulben 20, og noget af returstrømmen 40 vil rent faktisk risikere at blive suget ud af skærmen 54, især hvis der strømmer et stort volumen af luft igennem forstøvningskammeret 12.

I den i fig. 4-7 viste udførelsesform, har føderøret 30 fortrinsvis en udvendig diameter på ca. 2,92 mm og en indvendig diameter på ca. 2,36 mm, idet føderørets udstrømningsende 2g 31 er fladtrykt på den tidligere beskrevne måde. Føderørets 30 midterlinie strækker sig fortrinsvis ved en vinkel på ca.

100° i forhold til vandret, frem til et sted, hvor dets forreste kant befinder sig ca. 5,3 til ca. 5,8 mm bagved hullet 24. Føderørets 30 udstrømningsåbning er parallel med bulbens 3Q 20 overflade 22, og befinder sig i en afstand på ca. 0,58 til ca. 0,74 mm fra bulbens 20 øvre overflade. Returstrømmen 40 forlader skjoldets 54 indre via en fordybning 69 i undersiden af skjoldet 54, hvorfra den strømmer ned af bagvæggen 18 til den i fig. 7, men ikke i fig. '6 viste retur ledning 42.

I det tilfælde, hvor noget brændstof skulle risikere at ram-me imod åbningens 16' indgangsflade, har det tendens til at strømme tilbage og ind i forstøvningskammeret 12 og derfra tilbage til sumpen 32 via ledningen 42.

17

DK 165565 B

Som vist i fig. 4 og 5 er der i den pågældende udførelsesform tilvejebragt et par forstøvningsbulber 20. Frontvæggen 14 • har som nævnt form af et segment af en kugleflade med en radius på ca. 69,85 mm. På hver sin side af en central luftåbning 70, via hvilken en strøm af luft passerer fra forstøvningskammeret 12 ind i flammerøret 48, er der placeret to udstrømningsåbninger 16', som hver er anbragt ca. 17° forsat i forhold til apparatets aksiale midterlinie. Åbningen 70 afgrænses af et centralt luftrør 71, som ved dets forreste ende er fastgjort til forvæggen 14. Ved dets bageste ende har røret 71 en radialt udragende luftafbøjningsflange 73, som i radial retning afbøjer en del af den luft, der trænger ind i kammeret 12 via indstrømningsåbningen 76 i forgreningspladen 106. Røret 71 har en længde på fra ca. 23,6 til ca. 24,0 mm, og flangen 73 er placeret i en afstand på fra ca. 4,2 til ca. 4,4 mm fra bagvæggen 18. Den afbøjede del af luften forlader kammeret 12 via åbningerne 16'. For at minimere den afbøjede lufts tendens til at medrive brændstof fra den strøm, der strømmer 20 frem til ledningen 42, er der tilvejebragten bueformet, aksialt udragende afbøjningskant 75 på bagvæggen 18 under indstrømnings-åbningen 76 og afbøjningsflangen 73, således som det fremgår af fig. 4, 5 og 7.

25

Forgreningspladen 106 omfatter støbte og borede passager, som afgrænser en ledning 38, som fører frem til føderørene 30, og ledninger 28, som fører frem til forstøvningsbulberne 20. For at lette installationen og fjernelsen af den modulbrænder, der er vist i fig. 4 til 7, har forgreningspladen 30 106 fremspring på bagsiden, hvorfra studser for ledningerne 28, 38 og 42 strækker sig, således som vist i fig. 5 og 7.

Den tilhørende bærekonstruktion, der er vist i brudstykker i fig. 7, kan omfatte hertil svarende fremspring med passende tætningsorganer til optagelse af sådanne ledningsstudser.

3 5

Som vist i fig. 4 og 7 bæres en tænder 46 af bagvæggen 14 og forgreningspladen 106, således at den let kan indføres og fjernes igen. Tænderen kan imidlertid placeres på et hvilket som helst passende sted til igangsættelse af de to kegle-

DK 165565B

18 formede strålers 44 forbrænding.

'5 Ved brug af brænderen til flydende brændstof eller væskefor støveren ifølge den foreliggende opfindelse, dirigeres en strøm af væske igennem føderørene 30 og ud over forstøvningsbulben 20, indtil der er etableret en tynd, kontinuerlig og fritstrømmende film af væske hen over hele bulbens overflade. Dette tager normalt kun et .sekund eller to, hvorefter luft lades strømme igennem ledningen 28 og åbningen 76 for at nå frem til det indre af forstøvningsbulberne 20 og forstøvningskammeret 22. Herved etableres der kegleformede stråler 44 af forstøvet brændstof, og forbrændingen begynder ved aktive-ring af tænderen 46. Når forbrændingen ikke længere ønskes, lukkes ventilen 90, og tænderen deaktiveres, medens strømmen af brændstof igennem føderørene 30 og luft igennem forstøvningskammeret 20 fortsætter. Disse kontinuerlige strømme af brændstof og luft har tendens til at reducere temperaturen 20 af de komponenter, som er placeret inden i forstøvningskamme ret, hvorved yderligere reduceres den potentielle mulighed for bagudbrænding inden i forstøvningskammeret og ophobningen af fernis eller lak.

__ En forstøver til flydende brændstof, og som er konstrueret

6 O

i overensstemmelse med de viste udførelsesformer, vil tilvejebringe en forstøvningshastighed på fra ca. 0,5678 til 3,785 liter pr. time baseret på brændstoftilførselshastigheder på ca. 11,36 til 30,28 liter pr. time igennem de to føderør.

3Q Forstøvere til flydende brændstof, og som er konstrueret og anvendes i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse, har vist sig at udvise denne forbedrede funktion, når udstrøm- -4 ningshullets tværsnitsareal er ca. 10,97 x 10 til 12,26 -4 2 x 10 cm , trykket i det indre af forstøvningsbulben 20 lig- __ ger i intervallet 1,02 til 1,6 bar, luftens totale strømnings- 3 9 hastighed igennem begge forstøvningsbulber ligger i intervallet fra ca. 0,0056 til 0,007 m^ pr. minut, og de flydende brændstoffer har en viskositet, der ligger i intervallet fra 2,0 til 10,0 centistoke.

Claims (13)

1. Apparat til brænding af flydende brændstof, og som omfatter en første kilde med flydende brændstof (32), en anden kilde med trykluft (26), i det mindste ét indelukket plenum 15 (20), som har en glat, konveks ydre overflade (22) med et hul (24), som strækker sig fra dette i det mindste ene plenum igennem denne ydre overflade (22), midler (30) til at dirigere en strøm af brændstof fra den første kilde (32) og ud over den ydre overflade (22), hvorved en tynd film af brændstof dannes 20 på denne overflade (22) og ved det nævnte hul (24), midler (28) til at dirigere en strøm af trykluft fra den anden kilde (26) ind i plenumet (20) og igennem hullet (24), så at brændstof, der strømmer hen over hullet (24), så at brændstof, der strømmer hen over hullet (24) forstøves og danner en stråle 25 (44) af små brændstofdråber samt et organ (46) til at antænde det forstøvede brændstof, kendetegnet ved, at der findes et afskærmningsorgan (54), som i det mindste delvis omgiver det i det mindste ene indelukkede plenum (20) til beskyttelse af den tynde film over for luftstrømme i omgivel-30 serne, hvilket afskærmningsorgan (54) befinder sig i en sådan afstand fra den ydre overflade (22), at der åbnes mulighed for fri strømning af den tynde film hen over den nævnte overflade, og at afskærmningsorganet (54) omfatter en første åbning (64), som ligger på linie med det nævnte hul (24), og hvorigennem 35 luften og det forstøvede brændstof kan strømme. 20 DK 165565 B

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at afskærmningsorganet (54) omfatter en anden åbning, hvorigennem strømmen af brændstof dirigeres, samt en tredje åbning, hvorigennem strømmen af ikke-forstøvet brændstof strømmer væk fra 5 rummet imellem afskærmningsorganet (54) og den ydre overflade (22).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, og hvor det i det mindste det ene plenum (20) og afskærmningsorganet (54) er indesluttet 10. et forstøvningskammer (12), og der findes midler (50, 50) til at dirigere en yderligere strøm af trykluft ind i dette forstøvningskammer, kendetegnet ved, at der i en væg i forstøvningskammeret (12) findes en udstrømningsåbning (16) på et sted, der ligger på linie med den første åbning 15 (64) og det nævnte hul (24), så at der åbnes mulighed for en strøm af gas og forstøvet brændstof fra forstøvningskammeret (12) og imod tændingsorganet (46), hvilken udstrømningsåbning (16) befinder sig i en sådan afstand fra det nævnte hul (24), at flammefronten (F) forbliver uden for forstøvningskammeret. 20

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at afskærmningsorganet (54) konvergerer fra en større diameter, som befinder sig i afstand fra den første åbning (64), til en mindre diameter i umiddelbar nærhed af den første åbning (64), 25 hvorved der afgrænses en ringformet passage imellem udstrømningsåbningen (16) og afskærmningsorganet (54), og via hvilken en del af den yderligere strøm af luft skal passere.

5. Apparat ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, 30 at udstrømningsåbningen (16) konvergerer igennem væggen fra en større diameter nærmest afskærmningsorganet (54) til en mindre diameter længst væk fra afskærmningsorganet.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at ud-35 strømningsåbningen (16) og afskærmningsorganet (54) hver omfatter en konisk overflade, imellem deres større og mindre diameter. DK 165565 B 21

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at afskærmningsorganets (54) større diameter er lig med udstrømningsåbningens (16) mindre diameter. g

8. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at midlerne til at dirigere en strøm af brændstof omfatter et nedad forløbende rør (30), som har en udstrømningsåbning over det i det mindste ene indelukkede plenum (20) og inden for afskærmningsorganet (54). 10

9. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at midlerne (28) til at dirigere en strøm af trykluft omfatter et ledningsorgan (68), som strækker sig fra afskærmningsorganet (54) for at lede brændstof, som ikke er forstøvet fra rummet 15 inden for afskærmningsorganet (54) til et sted uden for forstøvningskammeret (12) uden at komme i kontakt med den yderligere strøm af trykluft i forstøvningskammeret.

10. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at 20 midlerne (28) til at dirigere en strøm af trykluft omfatter en ledning (71), som strækker sig igennem forstøvningskammerets (12) væg til et punkt inden i kammeret, samt et første afbøjningsorgan (73), som fungerer sammen med denne ledning med henblik på at dirigere en første del af den yderligere strøm 25 ind i forstøvningskammeret, medens en anden del passerer igennem ledningen.

11. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at det omfatter et andet afbøjningsorgan (75) til at afbøje den 3 0 første del af den yderligere strøm væk fra kontakt med den væske, som ikke er forstøvet.

12. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der findes to indelukkede plenumer (20, 20), som hver har et hul, 3 5 hvorfra der udsendes en kegleformet stråle langs en akse, hvor strålernes akser konvergerer. DK 165565B 22

13. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-11, kendetegnet ved, at der' findes midler (45, 90, 50, 50, 36. til afbrydelse af antændelsestrinnet og strømmen af luft 5 igennem det i det mindste ene plenum (20) samtidigt med, at strømmen af luft igennem forstøvningskammeret (12) og strømmen af brændstof ud over den ydre overflade (22) fortsætter, hvorved plenumet (20), afskærmningen (54), brændstoffet (40) og forstøvningskammeret (12) afkøles og den potentielle mulighed 10 for bagudbrænding i retning ind i forstøvningskammeret (12) reduceres ved afslutningen af forbrændingen. 15 20 25 30 35