DK177564B1 - Impulsforbrænder og kedel dertil - Google Patents

Abstract

En impulsforbrænder af den type, der har et forbrændingskammer i midten mellem to adskilte vægge (12, 13) og et udstødningsområde (15) mellem pladerne, som omkranser forbrændingskammeret og strækker sig udad derfra. Forbrænderen har en første (12) og en anden (13) af to adskilte vægge, som hver især er dannet af et hult rør, der er viklet i en spiral ud fra forbrændingskammeret, og har et brændstofindløb i forbrændingskammeret. En tændstang har en elektrode, som strækker sig ind i et mundstykke ved en indgang til forbrændingskammeret tæt på en indgang til det indkommende brændstof, og antænder brændstoffet til at starte med for at sætte forbrændingen i gang.

Description

DK 177564 B1

Denne opfindelse omhandler en impulsforbrænder.

Baggrund 5 En impulsforbrænder er en anordning, hvori en blanding af luft og brændstof er antændt af for eksempel en tændstang til at begynde med De antændte gaser udvider sig hurtigt med en tilhørende hurtig forøgelse af tryk og temperatur til følge En resulterende trykbølge bevæger sig ned gen-10 nem anordningen og uddriver de afbrændte gasser ud gennem et udstødningsområde En varmeudveksling sker ved væggene af anordningen og køler gasserne og forøger det trykfald, der finder sted efter passagen af trykbølgen Dette trykfald, der skyldes udvidelsen af gasserne kombineret med '15 kølningen på grund af varmeudvekslingen ved væggene, bevirker at nye gasser bliver suget ind i forbrændingskammeret På det samme tidspunkt vender strømmen i udstødningsområdet og komprimerer den nye blanding af luft og gas, og da temperaturen i forbrændingskammeret stadigvæk 20 er højf sker der en antændelse endnu engang U S patent nummer 4 968 244, som er udstedt til opfinderen af denne opfindelse, Mehrzad Movassaghi, beskriver en impuls forbrænder med et radiært udstødningskammer og en 25 karburator, der er koblet til forbrændingskammeret, til at indsprøjte en forudbestemt fordeling af en brændstofs-blanding ind i forbrændingskammeret Opbygningen af huset til udstødningskammeret indeholder en indre skive og en ydre skive, som er sidestillede dertil, med en indre ski-30 ve og en ydre skive placeret på hver sin side af forbrændingskammeret Udstødningskammeret har en spiralformet rille i den indre skive, der er dækket af den ydre plade, og som derved danner en kølende passage. Benyttelsen af en skive og en plade, som er forbundet sammen med en spi-35 ralformet rille i skiven, gør konstruktionen besværlig og dyr Desuden belaster den hurtige opvarmning og afkøling 2 DK 177564 B1 bindingen mellem skiven og pladen, hvilket gør at anordningen er modtagelig for at kølemiddelet lækker Endelig bidrager den noget komplekse opbygning af karburatoren til omkostningen af anordningen.

5

Den Europæiske Patentmyndigheds publikation nummer 0 317 186, hvor Davair Heating Limited er ansøger, omfatter en forbrænder, der har et forbrændingskammer med en lavkapacitetskedel placeret omkring En temperatursensor er for-10 bundet til en udstrømning af opvarmet vand fra kedlen, og en anden temperatursensor er koblet til en returdel med afkølet vand, som skal ind i kedlen Temperaturmålmgerne fra temperatursensorerne bliver sendt videre til en elektrisk styreenhed En hastighedsstyreenhed til en motor, 15 som er forbundet til den elektriske styreenhed, svarer på en forhøjet temperaturforskel ved at lade motoren til en blæser sætte hastigheden op, hvorved mængden af luft i luftkammeret øges. Et rør til en lufttryksensor, som munder ud i luftkammeret, måler lufttrykket ved at trykregu-20 lere en side af en membran Membranen ændrer gasstrømmen tilsvarende ved brug af en gasregulatorventil. I den Europæiske Patentmyndigheds publikation nummer 0 317 186, benytter midlerne til at styre gas- og luft brændstofs-forholdet ikke et tilbagekoblingssystem, selvom dette er 25 relativ simpelt, til at reducere unøjagtigheder, som skyldes faktorer såsom en ikke-lmeær stigning i lufttrykket som en funktion af øget hastighed af blæseren eller positionen af luftindløbet 30 Der er ikke nogen måling af luft- eller gasstrømmens tryk og ikke nogen kon-30 trol eller regulator for gasmængde til at kontrollere disse tryk eller deres forhold som en funktion af sådanne målinger Til sidst blander Davair ikke luft og benzin på forhånd En ende af luftkammeret vender ad til forbrændingskammeret Gasledningen indfører gas direkte md i en 35 flammering uden en blanding af gassen med luften på forhånd 3 DK 177564 B1 I den Japanske Patentmyndigheds publikation nummer 58 085 016, hvor patenthaveren er Matsushita Denki Sangyo KK, har en kedel en luftsensor og en gassensor til at måle 5 henholdsvis den mængde af luft og gas, der bliver forsynet til en forbrænder Mængden af gas, der bliver forsynet til forbrænderen, bliver ændret i forhold til den mængde af overskydende luft, som bliver forsynet Hastigheden af blæseren bestemmer mængden af luft, som bliver 10 forsynet, og blæseren er styret af signaler fra en tempe-ratursensor, der er koblet til outputtet af varmeveksleren Målingerne fra luft- og gassensoren bliver sendt til en styringsenhed af hastigheden af en gasstrømning, der styrer åbningen og lukningen af en styreventil i gasled-15 ningen I den Japanske Patentmyndigheds publikation nummer 58 085 016 er styringen af luft- til gasstrømningsforholdet mere præcist end i Den Europæiske Patentmyndigheds publikation nummer 0 317 186 Gas bliver sprøjtet ind i luftstrømmen, der fører til en forbrænder Siden 20 gasledningen udleder gas i et område af luftstrømmen, hvor trykket bliver målt, så kan luftstrømssensoren estimere mængden af luftstrømmen til at være for meget Det er også åbenlyst at forbrændersysternet mister en betydelig mængde varme på grund af udstråling og konvektion, 25 hvilket ikke er styret af varmeveksleren I mange Kendte varmegenerenngssystemer, som benyttes i kedler og fyr, er styring opnået ved at tænde og slukke varmegenereringssystemet Når temperaturen overstiger en 30 forudmdstillet grænseværdi, så bliver systemet slukket og får lov til at køle af På tilsvarende måde bliver systemet startet igen, når afkølnmgen har fået temperaturen ned under en anden grænseværdi Det er indlysende, at opvarmning over opvarmningsgrænseen og nedkølningen under 35 nedkølningsgrænseen er uundgåelig i sådant et styresystem Denne konstante gentagelse mellem temperaturer ved 4 DK 177564 B1 slukning og tænding bidrager til høje termiske belastninger, der mindsker den forventede holdbarhed af materialet 5 I beskrivelsen til EP patent ansøgning nr EP A 0 317 .178 af Michael Palmer og overdraget til Davair Heating Limited, offentliggjort den 24. maj 1989, beskrives en gasbrænder, der anvendes til at opvarme fluider i et fluidkammer Forbrænderen har en flairurLermg 5, der befinder 10 sig ved bunden af et forbraindingskamraer, der er koblet til et udløb for en gaslinie, og gas antændes efter at have forladt flamineringen En forbrændermotor driver en blæser, der driver forbrændingsluften opad forbi flamineringen Et tryksensorrør udtager prøver på lufttrykket 15 inde i røret nær blæserudlsbet, hvor røret udmunder i et kaminer, der er forbundet til den ene side af en membran Membranen driver en gasreguleringsventil 38 Således er hastigheden af blæseren bestemmende for både luftrykket i forbrændingskammeret og hastigheden af brændstofstrømmen 20 inde i flammeringen Således styrer blæseren både hvilken mængde forbrændingsluft og hvilken mængde gasformigt brændstof, der leveres til forbrændingskammeret Med Davairs udstyr blandes luften ikke forud med brændstof, men det afmåler ganske enkelt hver især inde i 25 forbrændingskammeret/ således at brændstoffet og luften ikke blandes ensartet inden forbrænding I JP patentansøgning nr JP 58085016 overdraget til Ma-tushita Denka Sangyo KK beskrives en indretning til stv-30 ring af forbrænding, hvormed temperaturen af fluidet i varmeveksleren, der forlader en varmeveksler, fastlægger hastigheden af en blæser og dermed hastigheden af en luftstrøm Strømningshastigheden for gas justeres omkring luf tstrømnmgshastxgheden Såvel hastigheden af luft-35 strømmen og hastigheden af gasstrømmen måles individuelt og sammenlignes med henblik på at beregne en for høj 5 DK 177564 B1 1uftstrømningshas11ghed En styreventil vil, som svar på den for høje luftstrømningshastighed, justere gasstrømningshastigheden Gas udsendes fra et mundstykke i en kanal inden en forbrænder, og luft blæses opad forbi mund-5 stykket Det japanske patent omtaler kun en brænder og ikke en forbrænder Blandet gas og luft passerer gennem et antal mundstykker og blandingen antændes ved mundstykkerne med henblik på at opvarme en varmeveksler 10 I JP patentansøgning nr JP A 60029516 overdraget til M Denki Sangyo KK beskrives styring af rotationshastigheden af en blæser i overensstemmelse med en temperaturindst.il-Img og styring af gasstrømmen med en luft/brændstof-styreenhed i kombination med en differentialtryk-15 detektor Hvis differentialtrykket af luft/gas stiger, vil dette bringe en luft/brændstof-styreenhed til at udsende et signal, der bevirker, at en ventil til styring af gasandelen udsender mere gas Luften og gassen blandes og ledes derefter til en forbrænder, som opvarmer en 20 varmeveksler I EP patent ansøgning nr EP 0 532 339 Al af Paloma Kogyo Kabushiki Kaisha beskrives opvarming af vand i en gryde under anvendelse af en impulsforbrænder til at holde den 25 indenfor et forud fastlagt optimalt interval, f eks mellem 97°C og 98°C Gasstrømmen og blæserhastigheden styres separat af en styreenhed baseret på vandtemperaturen 1 fransk patent nr. FR A 589096 udstedt til Hallot be-30 skrives en gasbrænder, der anvendes til at opvarme vand, der strømmer gennem et spiralformet viklet rør Mellemrum mellem viklingerne tillader udstødningsgasser at passere mellem vindingerne Spiralrøret fungerer blot som varmeveksler, idet spiraludformningen er valgt udelukkende for 35 at matche forbrænderens rumlige udstrækning 6 DK 177564 B1 I beskrivelsen til US patent nr 4 968 244 til nærværende ansøger beskrives en skiveformet forbrænder, hvis vægge hver især er udformet som to plader, der er lagt sammen omkring kanaler tildannet i en af pladerne Det angives 5 den, at mellemrummet mellem de forreste og bagerste plader og diameteren af forbrændingskammeret sammenlignet med udstødningsområdet er kritiske for opnåelse af det nøjagtigt påkrævede volumen for såvel forbrændingskammer som udsGødningsområde I patentet blev der angivet en ud-10 stødningsområdesafstand på 0,32 cm (1/8 inch) og en bredde af forbrændingskammeret på 0,63 cm (1/4 inch} Det siger sig selv, at der kræves tætte tolerancer

Ideen at anvende Hallots spiralviklede rør i en impuls-15 forbrænder i stedet for de i US patent nr 4 968 244 angivne plader ville højst sandsynligt ikke falde en fagmand indenfor dette fagområde ind, En udformning med rørformet spiralvikling ville udgøre en markant afvigelse fra opfinders tidligere US patent nr 4,968,244, hvortil 20 der anvendes adskilte plader med glatte mdervægge til at definere områderne for forbrænderen og endestykket Selve beskaffenheden af impulsforbrænding og de krav den stiller, ville i sig selv gøre, at en rørformet varmeveksler ville blive anset for at være et utraditionelt valg af 25 design

Tre underliggende parametre, som - såvel individuelt som samlet. - er bestemmende for ydelsen af impulsforbrændere, er hastigheden af udstødningsgasser, radius af forbræn-30 dingskammeret samt radius af enderøret Disse tre parametre er afhængige af hinanden Ved udformningen af en radial impu1sforbrænder vil kapaciteten af forbrænderen bestemme det påkrævede volumen Volumen afhænger af dybden og radius af forbrændingskammeret. De resulterende 35 forbrændingsprodukter (udstødningsgasser) passerer gennem enderørsområdeet, hvilket vil sige gennem det mellemrum, 7 DK 177564 B1 der befinder sig mellem de to plader eller viklinger Forholdet mellem radius af forbrændingskammeret i forhold til enderøret og mellemrummet mellem skiverne identificerer den tid, det tager udstødningsgasserne at nå skivens 5 yderste kant. Disse parametre skal være sådan, at når udstødningsgasserne når frem til skivernes vderste kant, vil der blive dannet et negativt tryk inde i forbrændings kammeret, hvorved en del af udstødningsgasserne bringes til at returnere til farbrændingskammeret i en 10 fortyndingsbølge De returnerede forbrændingsprodukter forud komprimerer det nye luft- og gasvolumen, inden sidstnævnte forbrændes Hvis den returnerende udstødningsgas ankommer for tidligt, blot en brøkdel af et sekund for tidligt, vil det forhøjede tryk i fcrbrændings-15 kammeret forhindre, at et tilstrækkeligt volumen af ny luft og gas ankommer i kammeret Således vil returgasserne effektivt ’kvæle' forbrænderen, eller i bedste fald kun tillade utilstrækkelig forbrænding Hvis udstødningsgasserne ikke returnerer til udstødningskammeret, for ek~ 20 sempel fordi mellemrummet er for snævert eller enderøret er for kort, vil det nye volumen af luft og gas, der induceres i forbrændingskammeret, ikke blive komp.rim.eret forud og resultatet vil være ufuldstændig forbrænding Derfor vil en hvilken som helst ændring i radius af for-25 brændingskammeret og enderøret - eller i mellemrummet mellem to skiver - have en betydelig indvirkning på for-bræn dingsp ro ce s s en.

Hvis der nu tænkes anvendt en rørformet vikling i stedet 30 for en flad, cirulær plade (skive), ville der skulle introduceres en række ukendte parametre i processen For det første ville kontaktfladen mellem udstødningsgasser og varmeveksleren ikke længere være ensartet På hinanden følgende ikke-lmeære overflader ville resultere i vane-.35 rende friktionskoefficienter mellem varmeveksleroverfladen og udstødningsgasserne i bevægelse For det andet, vil 8 DK 177564 B1 ae varierende ikke-.lineære overflader have som resultat,, at der genereres turbulens i gasserne i bevægelse, hvilket vil influere på gassernes hastighedsprofil og hastighedens omfang, Hertil kommer, at der er designings sige be~ 5 grænsninger på den indvendige diameter af viklingen eller røret, som ville skulle spiralvikies med henblik på at danne hver af forbrænderens to vægge Hvis diameteren var for stor ville overfladearealet blive begrænset og effektiviteten af varmevekslerprocessen ville falde Hvis dia-10 meteren var for lille, ville tryktabet gennem varmevekieren blive rorøget til det punkt, hvor der ville skulle bruges store pumper for at gøre forbrænderen operationel

Som følge af ovenstående vanskeligheder, er det ikke 15 åbenlyst - selv for en ekspert indenfor området - at det ville være muligt at erstatte cle i US patent nr 4 968 244 med spiralviklede rørvægge og dermed nå frem til en funktionsduelig forbrænder I overensstemmelse hermed så er det et formål med denne 20 opfindelse at tilvejebringe en mindre omkostningskræven-de, mere effektiv og pålidelig radiær impulsforbrænder, end det tidligere har været kendt. Det er desuden et formål med opfindelsen at tilvejebringe en impulsforbrænder med andre elementer til fremstilllmg af kedel, i hvilken 25 der udføres en kontinuert styring af temperaturen

Resumé af opfindelsen grænsegrænse Ifølge opfindelsen tilvejebringes der en impulsforbrænder med et centralt forbrændingskammer omgivet 30 af et udstødningskammer, hvor en del af forbrændings- og udstødningskamrene er udformet mellem to adskilte vægge af spiralformet viklet rørsystem til kølemiddel Kølerørsystemet, som udgør væggene, t ilve jebnnger et langt større varraeoverførmgsområde, samtidig med at forbrænde-35 rens opbygning forenkles betydeligt For at der vil kunne opstå en lækage af kølemiddel i denne udformning, ville DK 177564 B1 9 selve rørsystemet skulle være perforeret En brændstof-mundstykke er tilvejebragt ved et indløb til forbrændings kammeret og en gnistgenerator er tilvejebragt inde i forbrændingskammeret og nær ved mundstykket med henblik 5 på at antænde det brændstof, der kommer md i impuls-forbrænderen efter opstart.

Fortrinsvis har impulsforbrænderen en radial udformning med et cirkulært iorbrændingskammer og et cirkulær ende-10 rørsområde, som omgiver forbrændingskammeret Andre udformninger vil imidlertid også kunne anvendes, såsom et generelt rektangulært forbrændingskammer med rundede kanter og en lignende udformning for enderørsområdet, som omgiver forbrændingskammeret Hosliggende rør svejses, så 15 der ikke opstår lækager af udstødningsgasser mellem rørene

Det vil være en fordel, hvis der med styresystemet tilvejebringes en forud fastlagt blanding af luft og gas til 20 forbrændingskammeret Systemet omfatter en blæser med variabel hastighed, som. styrer luftstrømmen og en strømningsregulator til gasmassen, hvormed forholdet mellem luft og gas, der tilgår forbrændingskammeret, holdes konstant Der etableres en enkelt temperaturgrænse, således 25 at når temperaturen af det kølemiddel, der forlader kedlen, nærmer sig grænsen, vil blæserhastigheden blive sat ned, hvilket medfører, at gasmasseregulatoren reducerer gasstrømmen, således at strømningen af blandingen af luft/gas md i forbrændingskammeret reduceres, hvorved 30 energiproduktionen fra forbrændingen sænkes Således vil impulsforbrænderen ikke normalt lukke ned, men blot fungere med en styret masse af blandingen af gas og luft

Kort beskrivelse af tegningerne 35 10 DK 177564 B1

De nye træk, som menes at være karakteristiske for denne opfindelse, er fremsat i de efterfølgende krav Opfindelsen selv, såvel som andre træk og fordele heraf, kan bedst forstås med henvisning til den detaljerede beskri-5 velse i det følgende læst i saromenhæng med de tilhørende tegninger hvori

Fig 1 viser en vertikalprojektion set forfra af den radiale impulsforbrænder, 10

Fig 2 viser en vertikalprojektion af den radiale impulsforbrænder, som viser ind- og udløbsrørene til kølemid- 1 at· 15 Fig 3 viser en vertikalprojektion af den radiale impuls-forbrænder, som viser indløbsrørene til kølemidlet,

Fig 4 viser et udsnit af impulsforbrænderen, der viser mellemrummet mellem væggene af rørsystemet, 20

Fig 5 viser vertikalprojektion af en del af mundstykket,

Fig 6 viser en afbildning af mundstykket set fra enden af denne, 25

Fig 7 viser en vertikalprojektion set forfra af en kedelmontage, som indeholder forbrænderen med frontpanelet fj ernet, 30 Fig 3 viser en perspektivafbildning af kedlen, som viser ind- og udløbene til kølemidlet samt blæseren,

Fig 9 viser en anden perspektivafbildnmg af kedlen, som viser strømningsregulatoren og forbindelsen af den radia-35 le impulsforbrænder til forbrændingskammeret, 11 DK 177564 B1

Fig 10 viser et skematisk diagram, som. viser kedlens styresystem,

Fig 11 er en vertikalprojektion af mundstykkets montage, 5

Detaljerst beskrivelse med henvisning til tegningerne

Med henvisning til figurerne 1 til 4 er der vist den radiale impulsforbrænder 10, som. er dannet af et par af adskilte vægge 12 og 13, hvor hver væg er lavet af et spi-10 ral formet rør med kølemiddel, som er viklet udad fra et centralt udløbsrør 16 til et ydre indløbsrør 14 Røret til kølemiddel er lavet af rustfrit stål Væggene 12 og 13 er svejset til to centrale plader 17 og 21. En gasmundstykkeholder 18 er dannet gennem midten af en cir-15 kulær plade 17 (se også fig 4), og passer i midten af en væg 12 ind i et forbrændings kammer 20, der er afgrænset af pladerne 17 og 20 og en konisk del 82 af væggene 12 og 13 Flige 69 er svejset til ydergrænsen af hver væg 12 og 13 bestående af rør for at tilvejebringe midler til mon-20 tering af forbrænderen 10 og for at give plads mellem væggene 12 og 13 af en forudbestemt længde Mellem hver sæt af flige 69 er der indsat en afstandsklods (ikke vist}, som, giver det nødvendige mellemrum mellem pladerne 12 og 13 En indre overflade af pladen 21 har en konisk 25 overflade 11, som vender mod mundstykkeholderen 18 Den koniske overflade 11 spreder flammen udad gennem, forbræn-dmgskammeret 20 Et volumen 15 mellem væggene 12 og 13 er benævnt enderøret Vand kommer ind i hver rør 14 på væggene 12 og 13 ved ydergrænsen og kommer ud ved midten 30 gennem rør 16 for at tillade en modsat udvekslingsproces af varmestrømningen

Slukventilerne 22 og 22a tillader manuel lukning af strømningen md i og ud af kølerørene 14 Diameteren af 35 forbrænderen 10 er cirka 44 5 tommer og er valgt således at fortyndingsbølgerne, som når ydergrænsen af enderørets 12 DK 177564 B1 område 15 og vender tilbage til forbrændingskammeret 20, når forbrændmgskammeret 20 til præcis den tid som en ny ladning af luft/gas blanding er trukket md i forbrændings kammeret 20 Adskillelsen af væggene 12 og 13 er 5 cirka 0 4 tommer, mens siderne i forbrændingskammeret 20 er hældet med omkring 25 grader i forhold til en plan, der passerer gennem enderørsområdet parallelt med væggene 12 og 13 Bredden af forbrændingskammeret 20 er cirka 2 34 tommer, medens dets diameter cirka er 12.5 tommer 10

Hed reference til figurerne 5, 6, 8 og 9, så har mund stykket 19 en nedre del 54 med mindsket diameter, som passer ind i en nedre del af holderen 18 Mundstykkets indre har gevind 28 ved en ende, som passer med gevindet 15 (ikke vist) på en hanende af et reduktionsrør 61 (se fig 11) Reduktionsrøret 61 sammenkobler mundstykket 19 til et rør 31 En gevindforsynet endehætte 83, der har en gevindforsynet åbning, som passer med gevindet af tændstangen 32, bringer tændstangen 32 {jf fig. 9) på linie med 20 mundstykket 19 En lang isolerende stav 26 strækker sig fra og er en del af tændstangen 32 md i mundstykket 19 Fra enden af staven 26 stikker en elektrode 33 frem, som er bøl et forover til en udformning som en krog ved dennes ende, og hvor krogens endepunkt flugter med en af flere 25 radialt forskudte indsprøjtningshuller 35, som slutter i en indskæring 24, for at lave en øjeblikkelig forbrænding af luft/gas blandingen

Med reference til fig 7 så er er impulsforbrænderen 10 30 monteret inden i et hus 30 med dens udløbsrør 16 til vand passerende gennem et toppanel 36 på huset 30 Møtrikker og bolte (ikke vist) passerer gennem beslag 86 på for- og bagsiden af huset 30 og gennem fligene 69 og afstandsklodserne (ikke vist) På fig 8 og 9 sammenkobler et rør 35 4 8 et udløb 53 fra en blæser 4 0 til en T-sektion af et rør 49 Røret 49 er endvidere sammenkoblet med et rør 31 13 DK 177564 B1

Blandingen af gas og luft bliver foretaget i røret 49 En regulator for gasmængde 44 og en gassluknmgsventil 52 er placeret mellem en gasledning 42, der er sammenkoblet til en gasforsyningsledning (ikke vist), og en gasledning 59 5 Ledningen 59 er sammenkoblet til sammenkoblingen 55, der endvidere er forbundet med et rør 46 Røret 46 er forbundet til T-sektionen af røret 49 Strømningssensorerne 58 overvåger strømningen af kølemiddel gennem rørsystemet af hver væg 12 og 13 10

Ved toppen af huset 30 er ledningerne til kølemiddel 23 og 25 forbundet til de respektive udløbsrør 16 på impulsforbrænderen 10, mens ledningerne til kølemiddel 27 og 29 er forbundet til de respektive indløbsrør 14. En højtem-15 peraturs grænseomskifter 39 er koblet til et forgreningsrør 34 Forgreningsrøret 34 forbinder indbyrdes ledningerne til kølemiddel 23 og 25 Et termoelement 62 er koblet til forgreningsrøret 34 for at måle temperaturen af kølemidlet, efter at det har passeret gennem forbrænderen 20 10 Srømmngssensorerne 58 er koblet til indløbet af led ningerne til kølemiddel 27 henholdsvis 29 og måler strømningen af kølemiddel i ledningerne til kølemiddel 27 og 29 fra forgreningsrøret 36 En styreenhed 50 (se fig 10), som har plads inden i en elektrisk boks 87, er kob~ 25 let til blæseren 40, tændstangen 32, og forskellige relæer samt kontakter og styrer driften af systemet En kanal 47 (se fig 8) er forsynet ved midten af bagpanelet for at sørge for at forbrændingsprodukterne kan forlade huset 30 30 På fig 10 indeholder det komplette kedelstyresystem en blæser 40, som har et udløb 53 koblet til et rør 48, hvori der findes en munding 51, som forstærker blandingen af luft med gas Trykket bliver målt ved Al på den side 35 af mundingen 51, der er mod strømmen, og på A2, hvilket er på den side af mundingen 51, som er med strømmen En 14 DK 177564 B1 anden munding i en muffe 55, som er placeret på gas led-nxngen 59, der selv er forbundet til udløbet fra en strømningsregulator for gasmængde 44, bevirker en opbygning af tryk i gasledningen 59, hvorefter gas kommer ind 5 i røret 46 Trykket bliver målt ved GI før den anden munding i muffen 55 og G2 efter den anden munding Trykket ved disse punkter Al, A2, GI og G2 måles kontinuert af strømningsregulatoren, og baseret på forskellene Ά1-Α2 og G1-G2 så bliver strømningen af gas gennem regulatoren au-10 tematisk justeret med hensyn til det passende luft/gas forhold i blåndingskammeret inde i T-sektionen 49

En flammesonde 41 er placeret således, at dens sensor er inde i forbrændingskammeret 20 og er koblet med wire 37 15 til styreenheden 50. Flammesonden 41 detekterer tilstedeværelsen af en flamme i impulsforbrænderen 10 og sender et signal langs wiren 37 for at fortælle styreenheden 50 om dette 20 Styreenheden 50 forbindes gennem en lufttryks-differentialeomskifter 68, en vandstrømningsomskifter 70 og en højtemperaturs grænseomskifter 39 til en kontakt på et relæ 80 Den anden terminal på kontakten på relæet 80 er forbundet til en udgang på en transformer 7 6, der er 25 koblet til yderspænding Den anden udgangsterminal på transformeren 76 er koblet gennem termostaten 74 til sty— reenheden 50. En hastighedsstyreenhed 60 er koblet til blæseren 40, gennem en anden kontakt på relæ 80, til en udgang af en temperatur referencesignalsstyring 64 og til 30 yderspænding Temperatur referencesignalstyreenheden 64 er forbundet til et timer-relæ 66 og til termoelementet 62, som måler temperaturen af udløbskølemiddelet fra forbrænderen 10 Transformeren 76 neddeler yderspændingen til 24 V AC Den anden ende af den sidstnævnte kontakt på 35 et relæ 43 er forbundet til den anden cylinderspoleterminal på gasventilen .52. En kontakt på den sekundære spole 15 DK 177564 B1 på transformeren 7 6 er forbundet til et timer-relæ 66, mens den anden terminal direkte er forbundet til relæet 43 På denne måde er outputtet af transformer 76 anvendt i timer-relæet 66, når relæet 43 er aktiveret og dets 5 kontakter er lukkede Lige inden tiden går ud er outputtet af timer-relæet 66, som detekteret på linierne 57 af temperatur referencesignalstyreenheden 64, årsag til at blæseren 40 begynder at operere på et lavstrømningsbasis 10 En luft gas blanding, som kommer ind i forbrændingskammeret 20 gennem mundstykket 19, bliver antændt af en gnist fra den ene ende af en elektrode 33 Den resulterende eksplosion af luft/gas blandingen, forsager en pludselig stigning af trykket i forbrændingskammeret 20, 15 og på denne måde genereres trykbølger, som udvider sig radiært udad mod ydergrænsen af ringene, Denne hurtige udvidelse af gasserne, sammen med kølningen ved hjælp af midlerne til varmeudveksling med væggene 12 og 13 gennem strømningen af vand, er skyld i et negativt tryk {mindre 20 end atmosfæriske tryk) inde i forbrændings-kammeret 20 På samme tidspunkt kommer trykbølgerne, som bærer forbrændingsprodukterne, til et øjeblikkeligt stop ved ydergrænsen af ringene, skifter retning til modsat og bevæger sig radiært indad i form af fortyndingsbølger mod for-25 brændings kammeret 20 Disse fortyndingsbølger forkompresser den nye volumen af luft og gas, og da temperaturen i forbrændingskammeret 20 stadigvæk er høj, så bliver den nye luft/gas volumen antændt uden brug af antænding fra elektroden 33, og processen bliver gentaget 30

Ved opstart bliver vandstrømningen md i hver af rørene i væggene 12 og 13 påbegyndt ved først at lukke slukningsventilen 22 og åbne sluknmgsventilen 22a, således at kølemiddel bliver tvunget til at bevæge sig gennem kun en 35 væg af væggene 12 og 13, og derefter åbner ventil 22 for at tvinge kølemiddel gennem den anden af væggene 12 og 16 DK 177564 B1 13 Denne procedure sikrer, at der er strømning i hver væg af forbrænderen 10 Så snart vandet flyder, bliver afbryderkontakten 88 5 tændt Termostaten 74 vil så signalere om varme Terminaler 4 og 5 på relæet 80 vil lukke, og blæseren 40 vil starte Efter 45 sekunder lukker terminalerne 1 og 3 på relæet 80, og 24 volt bliver forsynet til antændingsstyreenheden 50 gennem højtemperaturs grænseomskifteren 39, 10 vandstrømnings-omskifteren 70, og lufttryksdifferentiale-omskifteren 68 Vandstrømnmgsomskifteren 70 er normalt åben Så snart vandet strømmer gennem begge ringe så lukker den På tilsvarende vis er lufttryksdifferentlaleom-skifteren 68 normalt åben, men så snart blæseren 40 tæn-15 der, så lukker lufttryksdifferentialeomskifteren 68 Højtemperaturs grænse-omskifteren 39 er normal lukket Så snart, vand-temperaturen overstiger den værdi, som slutbrugeren har sat, så åbner denne kontakt og stopper forbrændingen og lukker herved kedlen ned 20

Antændingsstyreenheden 50 sender 25 000 volt til elektroden 33 og 24 volt til cylinderspolevent ilen 52 gennem relæet 43, som starter strømningen af gas på samme tidspunkt som elektroden 33 er strømførende Gas strømmer 25 til gasmængderegulatoren 44 gennem den nu åbne cylmder-spoleventil 52 Fra regulatoren 44 strømmer gas ind i blandingskammeret inden i T-sektionen 49 Blandingen kommer md i mundingen 19 og forbrændingskammeret 20, hvor forbrændingen finder sted Ved antændelse vil gnisten 50 blive stoppet 2 sekunder efter, at flammen er blevet detektere!. af flammesensoren 41 Signaler fra flammesensoren 41 bliver sent til antændingsstyreenheden 50, og cy~ linderspoleventilen 52 forbliver åben sålænge disse signaler bliver modtaget 35 17 DK 177564 B1

Ved begyndelsen af hver operation, vil timer-relæet 66 have et referencesignal, som svarer til en frekvens på 40 Hz, og som bliver givet til blæseren 40 Efter 30 sekunder vil referencesignalet blive flyttet, så det svarer 5 til en frekvens på 65 Hz. Når antændingsstyreenheden 50 bliver strømførende, så finder følgende sekvens af hændelser sted. Terminalerne 3 og 5 og 6 og 4 (ikke vist) på relæet 43 lukker, og giver derved energi til timer-relæet 66 I de første 30 sekunder vil timer-relæet 66 have et 10 referencesignal ved 40 Hz, hvorefter det flytter til 65 Hz Termoelementet 62 måler kontinuert vandets temperatur ved kedlens udløb, og disse signaler bliver sent til styreenheden 64 Hvis temperaturen målt af termoelementet 62 ligger under en grænsetemperatur, som er fastlagt af re-15 ferencesignalstyreenheden 64, så bliver tilsvarende signaler sent til hastighedsstyreenheden 60, der styrer blæserhastigheden. Blæseren 40 har i overensstemmelse hermed en hø] hastighed Hvis temperaturen målt af termoelementet 62 nærmer sig den grænsetemperatur, som er fast-20 lagt af referencesignalstyreenheden 64, så bliver tilsvarende signaler sendt til hastighedsstyreenheden 60, og hastigheden af blæseren vil mindskes tilsvarende Ved at detektere A1-A2/G1-G2 forholdet, resulterer et fald af A1-A2 i at gasmængderegulatoren reducerer gasstrømningen 25 En reduktion i gasstrømningen bevirker en tilsvarende reduktion af G1-G2, således at forholdet A1-A2/G1-G2 forbliver konstant Således tillader gasspjældssystemet en optimal kontinuert operation af kedlen, hvilket betydeligt reducere tænd/sluk cyklusserne 30

Skulle gnisten fejle med at antænde impuls forbrænderen 10, hvilket detekteres af flammesonden 41, indenfor 5 sekunder, bliver hele systemet lukket ned, hvor gasventilen 52 lukker, og sensorerne bliver deaktrveret 3 5 18 DK 177564 B1

Et eksempel på en anvendelse af det omtalte kedelsystem er til at forsyne en varmvandstank med varmt vand Termostaten 74 skulle benyttes til at måle temperaturen af vandet i tanken (ikke vist) Sa snart temperaturen af 5 vandet i tanken blev mindre en forudsat grænse, så vil termostaten 74 lukke og systemet vil påbegynde opstarten og siden den fulde operation. Termoelementet 62 vil de-tekterer temperaturen af vandet, som bliver forsynet til tanken af kedelsystemet Kedelsystemet vil så give vand 10 med den temperatur, der er givet ved temperatur referen-cesignalsstyreenheden 64

Selvom denne opfindelse er blevet beskrevet med henvisning til illustrative udførelser, så er denne beskrivelse 15 ikke tiltænkt til at blive fortolket på en begrænsende måde Forskellige modifikationer af de illustrative udførelser, såvel som andre udførelser af denne opfindelse, vil være nærliggende for fagitiænd med reference til denne beskrivelse Det er derfor påtænkt, at de vedlagte krav 20 vil dække alle sådanne modifikationer eller udførelser, som hører inde under det rigtige omfang af denne opfindelse

Claims (19)

19 DK 177564 B1 Patent krav 1

5. Impulsforbrænder af en type, som omfatter et forbræn- dingskammer (20) midt mellem en første og en anden af to adskilte vægge (12 og 13} samt et enderørsområde (15) mellem pladerne, som oragiver forbrændings kamme ret (20) og forløber udad derfra, omfattende den første og den anden 10 af to adskilte vægge (12 og 13), som hver især er udformet af hule Tørelementer, viklet i spiral, fra forbrændings kammeret (20) udad, idet hosliggende viklinger er tilgrænsende, et mundstykke (19) for brændstof koblet til en gasraundstykkeholder 18 for forbrændingskammeret (20), 15 samt en gnistgenerator (32) i forbrændmgskammeret og anbragt nær ved mundstykket (lgj, således at indkommende orændstof antændes ved opstart, og hvor rørsystemet i. nver af væggene (12 og lu) er indrettet til at fremføre kølemiddel

20. Impulsforbrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved at varmevekslerkølemidlet kommer lnd i rørsystemet i den første og den anden væg (12 og i3) ved dettes periferi og forlader det via rørsystemet, der udmunder nær forbrændingsk amme ret (20) 25

3 Impuls forbrænder ifølge krav lr kendetegnet ved at hosliggende viklinger i tørsystemet er svejst sammen, således at gas ikke kan lække fra enderørsområdet {15) 30. impulsforbrander ifølge krav ^ ksndetegnet ved at mundstykket (13! har et antal brændstofveje (35), der er anbragt i radial afstand om dennes akse, for fremføring af brændstof der igennem, og at galst,eneratoren (32) er en tændstang med en central isolerende stav 26, der for-35 løber ind i mundstykket (19) og lndeslutter en centrai elektrode (33), der forløber ud af en ende a( den 15ole_ 20 DK 177564 B1 rende stav og bøjer tilbage, således at spidsen deraf befinder sig i nærheden af en udgang for en af brændstofvejene {35} .

5 Impulsforbrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved at 5 væggene (12 og 13) er i det væsentlige cirkulære

6 Impulsforbrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved at omfatte 10 (a) en blæser (4 0} for tilvejebringelse af en luft røm i en luftledning (48), som fører til forbrændingskammeret (20) , (b) en hastighedsstyreenhed (60) koblet til blæseren (40) 15 og som har som funktion at ege hastigheden af blæseren som svar på et fald i kølemiddeltemperaturen og reducere hastigheden af blæseren som svar på en stigning i kølemiddeltemperaturen, 20 (c) en gasledning (59) koblet til en gaskilde, (d) midler til reduktion af gasstrømningen (44) som. svar på en reduktion af luftstrømmen, 25 (e) midler til blanding af luft (49) fra luftledningen med gas fra gasledningen og til at sende blandingen i retning mod forbrænderen (20), i f) varmevekslerrør (14), der passerer over forbrændmgs-30 kammeret (20) for fremføring af kølemiddel, der absorberer varme fra forbrændingen deri, (g) en temperatursensor (62) til måling af kølemiddeltemperaturen, efter at dette er passeret gennem forbrænderen 35 (10) og overførsel af temperaturmålingen til hastigheds styreenheden (60) , 21 DK 177564 B1 hvor hastighedsstyreenheden (60) nødbremser hastigheden af blæseren (19), når kølemiddeltemperaturen nærmer sig en forud fastlagt grænse 5

7 Impulsforbrænder ifølge krav 6, kendetegnet ved at midlerne til reducering af gasstrøranmgen omfatter · en strømningsregulator ( 44 5 for gasmassen i gaslednm-10 gen (59), som har som funktion at måle et trykdifferenti-ale i hver af gas- og luftledningerne og styre strømningen af gas i afhængighed af forholdet mellem differentia-letrykmålingerne i luftledningen (48) med de, der laves for gasledningen, således at når strømningen af luft re-15 duceres, reduceres strømningen af gas ligeledes

8 Impulsforbrænder ifølge krav 6, kendetegnet ved at temperatursensoren er et termoelement (62) koblet til det kølemiddel, der forlader forbrænderen (10) 20

9 Impulsforbrænder ifølge krav 6, kendetegnet ved at omfatte midler til rensning af forbrænderen (10) for brugte udstødningsgasser inden antænding

25 IQ Impuls forbrænder ifølge krav 6, kendetegnet ved at omfatte en åbning (51, 55) i hver af luft- og gaslednin gerne og trykfølelinierne på hver side af hver af åbningerne til detektering at trykket og overførsel deraf til strømningsregulatoren (44) for gasmasse 30

11 Impulsforbrænder ifølge krav 6, kendetegnet ved at forbrænderen er af en type, som omfatter et forbrændingskammer (20) i midten mellem den første og den anden af to adskilte vægge (12 og 13) og et enderørsområde (15), der 35 omgiver forbrændingskammeret (20), ligeledes mellem væg- DK 177564 B1 Λ Λ ΔΙ gene, der omgiver forbrændingskammeret og forløber radi-a 11. udad derfra

12 Impulsforbrænder ifølge krav 10, kendetegnet ved at 5 den første og den anden af to adskilte vægge {12 og 13} hver især udgøres af et hult rørelement viklet i spiral fra forbrændingskammeret (20) udad, idet de hosliggende viklinger er tilstødende, et mundstykke (19) for brændstof koblet til et indløb for forbrændingskammeret, samt 10 gnistgenererende organer i forbrændingskammeret (20) anbragt nær ved mundstykket (19), således at indkommende brændstof antændes ved opstart, og hvor Tørelementet i hver af den første og den anden væg (12 og 13) fremfører kølemiddel 15

13 Impuls forbrænder ifølge krav 11, kendetegnet ved at varmevekslerkølemidlet kommer ind i rørsystemet i den første og den anden væg (12 og 13) ved disses periferi og forlader samme fra det rørsystem, der udmunder nær ved 20 forbrændingskammeret (20)

14 Impulsforbrænder ifølge krav 11, kendetegnet ved at hosliggende viklinger i rørsystemet er sve;jst sammen, således at gas ikke kan lække ud af udstødningsområdet 2 5

15 Impulsforbrænder ifølge krav 11, kendetegnet ved at mundstykket (19) har et antal brændstofveje (35) i radial afstand om dettes akse for fremføring af brændstof der igennem, og at det gnistgenerende organ er en tændstang 30 med en central isolerende stav (26), der strækker sig gennem mundstykket (19) og mdeslutter en elektrode (33), som strækker sig ud fra en ende af den isolerende stav og bøger tilbage, hvorved dens spids bringes til at befinde sig nær en af gasve]ene 35 23 DK 177564 B1

16 Impulsforbrænder ifølge krav 6, kendetegnet ved yderligere at omfatter midler til at standse antænding af elektroden {50 og 52) et forud fastlagt, tidsrum, efter at der er detekteret en forbrændingsf1amme 5

17 Impuls forbrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved at rørsystemet har et rundt tværsnit

18 Impulsforbrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved at en 10 væg (21) af forbrændingskammeret (20) modsat brændstof mundstykket (19) har en fremadragende konisk overflade (11), som spreder flammen udad gennem forbrændingskamme-ret 15 19 Impulsforbrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved at omfatte en sensor (58) til detektering af kølemiddel-strømningen i kølemiddelledningerne (27 og 29) , der fører til det spiralviklede rørsystem i hver af den første og den anden af to adskilte vægge (12 og 13) 20

20 Impulsforbrænder ifølge krav 1, kendetegnet ved at brændstofmundstykket (19) er integreret med en gnistelektrode (32) 25 21 Impulsforbrænder ifølge krav 6, kendetegnet ved yder ligere at omfatte (h) en flammesensor (41) anbragt i forbrændingskammeret (20) og som har som funktion at detektere forekomsten af 30 en flamme, og (i) midler til lukning af gasledningen (50 og 52) som svar på, at flammesensoren (41} ikke detekterer en flamme inden for et forud fastlagt tidsrum, efter at gasledmn- 35 gen (59) først er blevet åbnet