FI56734C - Braennkammaranordning med roterande braenslespridare av kopptyp - Google Patents

Description

1 rft1 .... KUULUTUSJULKAISU - c n 0 A

B 11 UTLÄGG NI NGSSKRI FT 5 67 34 c Patentti myönnetty IC 03 1930 ^ Patent ni^ddelat 'S'^y ^ (51) Kv.ik.*/int.ci.· F 23 D 11/06 SUOMI — FINLAND (21) -P«t«nt»n»öknlng 2687/7^ (22) Hakamltpllvl — AnsBknlngadtg 13·09.7^

(23) AtkupSWS—GHtlghmdag i3.O9.7U

(11) Tullut Julkliekil — Bllvlt offantlig 20.03*75

Patentti. Ja rekisterihallitus NU,a»ik.ip«on ). kuul.julk.iam pvm. -

Patent- och ragisterstyrelsen ' Antttlon utltgd och utUkrtton publicerad 30.11.79 (32)(33)(31) Pyydrtty stuoikaus —Begird prloritct 19.09-73 0U.07.7U Ruotsi-Sverige(SE) 7312760-7, ( 7U0883U-5 - (71) Volvo Flygmotor AB, Box 136, S-U61 01 Trollhättan, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Karl-Axel Zetterström, Trollhättan, Börje Brengdahl, Sjuntorp,

Ruotsi-Sverige(SE) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Pyörivällä, kuppityyppisellä polttoaineen hajottimella varustettu poltto-kammiolaite - Brännkammaranordning med roterande bränslespridare av kopptyp

Esillä oleva keksintö koskee pyörivällä, kuppityyppisellä polttoaineen hajottimella varustettua polttokaimniolaitetta, kuten patenttivaatimuksen 1 johdannosta ilmenee.

Kuten tunnettua on, nestemäiset polttoaineet on muutettava kaasufaa-siin ennen kuin niitä voidaan polttaa syötetyn ilman avulla. Melkein täysin vallitsevana menetelmänä tämän saavuttamiseksi on polttoaineen hajottaminen pieniksi pisaroiksi, jotka johdetaan polttovyöhykkeeseen, „ jossa ne höyrystyvät ja palavat tullessaan kosketukseen ympäröivän, happipitoisen kuuman kaasun kanssa, joka ilma-polttoaineseoksen alku-sytytyksen jälkeen sopivalla tavalla palautetaan polttovyöhykkeeseen.

Niistä monenlaisista laitteista, joita käytetään tämän menetelmän soveltamiseen, mainittakoon pyörivä levy tai sylinteri tai jokin näiden välimuoto, johon polttoainetta johdetaan niin, että se jakautuu pitkin kehää ja muodostaa nestekalvon, joka sinkoutuu kehältä ulos ja hajoaa hyvin pieniksi pisaroiksi. Esimerkkeinä tästä mainittakoon ruotsalainen patenttijulkaisu n:o 192 925, US-patenttijulkaisu n:o 1 970 1^5 ja ranskalainen patenttijulkaisu n:o 527 537· Tämäntyyppisiä 2 S6734 laitetta on hyvin tuloksin sovellutettu monissa tunnetuissa rakenteissa, ennen kaikkea suurehkoissa polttokammiolaitoksissa, myös sellaisissa, jotka toimivat korkeaviskööseillä nesteillä, esimerkiksi raskailla öljyillä. Jos kuitenkin polttokammion mittoja, varsinkin sen sädettä on pienennettävä alle tietyn rajan, käy varsin vaikeaksi ehtiä höyrystää polttoainepisarat ennen kuin ne saapuvat polttokammion seinälle, mikä jos näin käy, saa aikaan huonomman palamisen, joka tapahtuu sysäyksin, joita on vaikea hallita, ja jotka useimmiten aiheuttavat täysin sietämättömän, voimakkaan ja häiritsevän melun.

Brittiläisen patenttijulkaisun n:o 709 *199 mukaan johdetaan polttoaine pyörivään polttoainekammioon moottorin akselia pitkin ja jaetaan useampaan ruiskutussuuttimeen. Tämäntyyppinen laite soveltuu suurempikokoisiin polttimiin esim. ' keskuslämmityslaitteistossa. Tässä polttimessa on vaikeutena suuttimien tukkeutuminen varsinkin laite-kokoa pienennettäessä ja kuten asiantuntijalle varmaan on ilmeistä esiintyy tällaisessa pyörivässä yksikössä, jossa polttoaine johdetaan pyörimisakselin kautta melkoisia tiivistysongelmia.

Aikaisemmin on yritetty aikaansaada poltettavan nestemäisen polttoaineen alustava höyrystys, mutta tällöin on ollut vaikeata saavuttaa täysin hyvää sekä höyrystyksen että sitä seuraavan polton hallintaa. Joissakin tapauksissa tällöin on höyrystämisessä käytetty hyväksi huokoisia kappaleita tai sentapaisia, joihin polttoaine imeytetään ja sitten höyrystetään kappaleen pinnalta. Tarvittavan höyrystymisen aikaansaamiseksi on tällöin toivottavaa, että huokoinen kappale tai vastaava lämmitetään palamislämmön avulla, mutta tällöin esiintyy helposti taipumusta kappaleessa olevien huokosten tukkeutumiseen, bensiiniä polttoaineena käytettäessä bensiinin krakkautumisen johdosta.

Näin ollen on olemassa yhä suurempi tarve saada aikaan polttokammio-laite, jossa pystytään saavuttamaan polttoaineen tehokas höyrystys ilman edellä mainittuja varjopuolia. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan tällainen laite, ja keksinnön pohjana oleva ajatuskulku on se, että kuppityyppinen polttoaineen hajotin sijoitetaan tahallisesti pääasiassa polttoaine-ilmaseoksen polttovyöhykkee-seen mutta samalla, tehokkaalla ja tarkoin lasketulla jäähdytyksellä mahdollistetaan tarpeellinen höyrystys- ja polttotapahtumien täydellinen hallinta.

3 56734

Esillä olevalle keksinnölle tunnusmerkillistä on se, että hajotin-kuppi on ulkosivultaan tietyn välimatkan päässä kupin aukossa olevasta vapaasta reunasta, varustettu liekinpitimenä toimivalla elimellä, joka on säteen suunnassa ulkonevan kehälaipan muodossa, jotta poltto-aine-ilmaseoksen paluuvirtausvyöhyke, so. primääripolttovyöhyke tämän laipan vaikutuksesta suuntaansa muuttaneen, jäähdytysilmaverhosta tulevan ilman avulla saataisiin stabiilimmaksi ja paremmin määritellyksi laajemmalla käyttöolosuhteiden vaihtelualueella.

Siis esillä olevan keksinnön polttokammio on kiinteä ja vain polttoaineen hajotin pyörii. Vielä esim. päinvastoin kuin brittiläisen patentin 709 ^99 pyörivä polttoainejohto, esillä olevan keksinnön mukaan polttoainejohto on kiinteä ja polttoaineen hajottimen kanssa samansuuntainen.

Erotukseksi useimmista ennestään tunnetuista, johdannossa mainitunlaisten laitteiden polttoaineen levittimistä, joiden on oltava sijoitettuna virtaussuunnassa laskettuna polttovyöhykkeen eteen, jotta polttoaine saataisiin hyvin hienojaetuksi haitallisen ylikuumenemisen vaaratta, esillä olevan keksinnön mukaisella laitteella saavutetaan nyt hienojakamiseen verrattuna huomattavasti tehokkaampi polttoaineen höyrystys pienemmissäkin ja hyvin kompakteissa polttokammiolaitteissa. Lisäksi palamistapahtumaa voidaan keksinnön mukaisessa laitteessa hallita niin hyvin, että ne palamistapahtuman heilahdukset, jotka muuten voisivat aiheuttaa haitallista melua, saadaan käytännöllisesti katsoen kokonaan estetyiksi. Sen ansiosta, että kaikkia palamistapahtuman parametreja voidaan hallita näin hyvin, keksinnön mukainen laite sopii erityisesti käytettäväksi hyvin pienikokoisten polttokammioiden, esimerkiksi moottoriajoneuvojen nk. pysäköintilämmittimien yhteydessä.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin oheisen piirustuksen yhteydessä, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti pituusleikkausta keksinnön mukaisesta laitteesta ja kuvio 2 esittää erästä erityisen edullista polttoaineen hajotinkupin ja sitä ympäröivän kuvun muotoilua.

Niin kuin piirustuksesta ja erityisesti sen kuviosta 1 ilmenee, keksinnön mukainen polttokammiolaite käsittää kuppityyppisen polttoaineen hajottimen 1. Hajottimessa 1 on pohja, johon liittyy pääasiassa suora, sylinterimäinen vaippapinta, ja hajotinta kannattaa sen symmetria-keskiviivalla pyöritettävä akseli 2, jota pyöritetään jollakin sopivalla tavalla jota ei ole esitetty. Polttoaineen hajotin 1 sijaitsee sa-manakselisena ilmansyöttökanavan 3 sisässä siten, että sen avoin pää on ylävirtaan pään, ja tämän kanavan 3 sisään ja polttoaineen hajotti- 4 ϋΰ734 men 1 sisustaan saakka ulottuu ainakin yksi polttoainejohto Poltto- ainejohto 4 on tarkoitettu tunnettuun tapaan syöttämään polttoainetta kupin muotoisen polttoaineen hajottimen 1 sisäpintaa vasten, joka tämän johdosta peittyy ohuella polttoainekalvolla.

Esillä olevan keksinnön mukaan polttoaineen hajottimen 1 on sijaittava polttokammiolaitteen palamisvyöhykkeessä japalämislämpö on käytettävä hyväksi hajottimen 1 sisäpinnalla sijaitsevan polttoainekalvon tarpeellisen höyrystymisen aikaansaamiseen. Tätä tarkoitusta varten polttoaineen hajotinta 1 ympäröi ulkopuolelta eristys 6, joka piirustuksen mukaisessa ensisijaisessa sovellutusesimerkissä koostuu limakalvosta, joka on muodostettu määrätyllä etäisyydellä polttoaineen hajottimen 1 ulkopuolella sijaitsevan kuvun avulla, ja mahdollisesti on täydennetty jollakin tunnettua lajia olevalla kuumuutta kestävällä aineella, esimerkiksi keramiikalla tai asbestilla. Jotta viimeksi mainitussa tapauksessa kävisi päinsä tuoda sisään tarpeellinen määrä ilmaa tämän jäähdyttävän limakalvon 6 ylläpitämiseksi, laitteeseen kuuluu lisäksi keskinen kanava 8, joka samanakselisena ympäröi hajottimen 1 akselia 2, sekä vähintään yksi reikä 17 hajottimen 1 pohjassa.

Polttoaineen hajotin 1 on sovitettu keskisesti sitä ympäröivän kammion sisään, jonka muodostaa määrätyllä etäisyydellä ilmantulokanavan 3 ympäröivän seinän sisäpuolella sijaitseva liekkiputki 9» joka ylävirran puolisesta päästään on suljettu, lukuunottamatta keskistä ilmakanavaa 8, ja jossa lähellä sen alavirran puolista päätä on toisaalta joukko kehän ympäri jaettuja jakoreikiä 10 ja toisaalta jäähdytysrako 11 kanavan 3 poistopään lähellä. Tämän sovituksen kautta saadaan polt-tokammiolaitteeseen palamisvyöhyke, joka on jaettu kahteen osaan, nimittäin primäärivyöhykkeeseen 12 lähinnä polttoaineen hajottimen 1 ympärillä ja sekundäärivyöhykkeeseen 13· Primäärivyöhykkeessä on tällöin tarkoituksena saada aikaan kuumien palamiskaasujen palautus, joka saa aikaan pyörivän polttoaineen hajottimen 1 tarpeellisen lämmityksen. Primäärivyöhykkeessä 12 on ylläpidettävä sekoitussuhdetta, joka on hiukan ylistökiömetrinen. Sekundäärivyöhykkeessä, johon tuodaan lisää ilmaa jakoreikien 10 kautta, tapahtuu sitten täydellinen loppupalaminen.

Palamistapahtuman käynnistämiseksi laitteeseen kuuluu myös sytytys-tulppa 14, ja kupinmuotoisen hajottimen 1 vapaassa reunassa sisäpuolella on kohouma eli lista 15* Tämän listan paksuus säteen suunnassa on valittu siten, että hajotinkupin sisäsivulle saadaan riittävän 56734 paksu polttoainekalvo, jotta polttoaine saadaan tasaisesti jakautumaan ympäri kehää ja jotta lyhytaikaiset häiriöt polttoaineen syötössä eivät pääse vaikuttamaan. Huomautettakoon tässä, että sytytys-tulppa 14 ensisijaisesti on tarkoitettu käytettäväksi vain käynnistettäessä, koska palautuvat kuumat kaasut primäärivyöhykkeessä 12 käynnistyksen jälkeen pystyvät sytyttämään ja polttamaan hajottimesta 1 ulos virtaavan höyrystyneen polttoaineen. Huomautettakoon lisäksi, että keksinnön puitteisiin luonnollisesti kuuluu myös mahdollisuus ajaa polttokammiolaitetta erilaisilla polttoaineilla kuten bensiinillä, diesel-öljyllä ym. Jos käytetään dieselöljyä tai vastaavia vaikeasti syttyviä polttoaineita, ne on johdettava sisään erillistä, piirustuksessa katkoviivoilla hahmoteltua polttoainejohtoa 4a myöten, jolloin edellä mainittua polttoainejohtoa 4 käytetään bensiinin tai vastaavan helposti syttyvän polttoaineen syöttämiseen käynnistystä varten. On tietenkin myös mahdollista käyttää vain yhtä polttoainejohtoa 4, mutta varustaa se valinnaisella kytkentämahdollisuudella kahteen tai useampaan, erilaisia polttoaineita sisältävään säiliöön.

Tässä yhteydessä voidaan myös mainita, että polttokammiolaitetta varsinaisesti käynnistettäessä, so. kun polttoaineen hajotin 1 on kylmä, ei tietenkään mitään höyrytystä tapahdu, vaan sen sijaan polttoaineen hajotin 1 sinkoaa pyörintänsä johdosta vapaasta reunastaan, joka sopivasti on ulospäin laajeneva, polttoaineen ulos vapaina pisaroina, joilla kuitenkin voidaan saavuttaa hyvä sytytys, jos sytytystulppa 14 on sopivasti sijoitettu. H,äjottimen 1 ulospäin laajeneva vapaa reuna saa aikaan hajottimesta ulos tulevan polttoaine-ilmaseoksen ohjauksen sopivasti siitä ylävirtaan päin sijaitsevaa liekkiputken 9 päätyseinää kohti, joka muuttaa kaasuseosvirran suunnan ja saa aikaan liekehtivän takaisinvirtausvyöhykkeen muodostumisen, joka on primääripolt-tovyöhyke 12. Sen kautta, että hajottimen 1 ulkosivukin on vastaavasti ulospäin laajeneva, jäähdytysilmakalvon 6 ilma myötävaikuttaa tämän paluuvirtausvyöhykkeen ylläpitoon.

Joskin keksintö edellä on selitetty yksinomaan nestemäisten polttoaineiden käytön yhteydessä, on kuitenkin täysin mahdollista käyttää myös kaasumaisia polttoaineita, joko yksinomaan tai yhdessä nestemäisten polttoaineiden kanssa.

Hajottimen 1 akselia 2 voidaan käyttää jollakin (esittämättömällä) sopivalla moottorilla, mutta se voi myös olla varustettu siivekkeillä 6 SÖ734 ja pyöriä yksinomaan ilmansyöttöputkea 8 myöten syötetyn ilman vaikutuksesta.

Niin kuin johdannossa on mainittu, esillä oleva keksintö on lähinnä tarkoitettu käytettäväksi pienehkökokoisten polttokammioiden, erityisesti moottoriajoneuvojen pysäköintilämmitinten yhteydessä. Periaatteessa ei kuitenkaan mikään estä käyttämästä keksintöä myös suurempien polttokammiolaitteiden, jopa kaasuturpiinien yhteydessä. Keksinnön mukainen polttokammiolaitehan on periaatteeltaan nimittän renkaan muotoinen, ja renkaan muotoisia polttokammioita on jo kauan käytetty kaasuturpiineissa, ei kuitenkaan esillä olevan keksinnön mukaisella hajottimella varustettuna.

Saattaa kuitenkin joskus osoittautua, että edellä selitetty poltto-kammio lait e toimii huonosti, jos tietyissä käyttöolosuhteissa esiintyy häiriöitä polttoaineen hajotinkupin ulkopuolisessa paluuvirtavyöhyk-keessä, jossa primääri polttovyöhyke sijaitsee. Nämä häiriöt voivat lähinnä aiheutua siitä jäähdytysilmasta, joka tulee ulos polttoaineen hajotinkupin. ja sitä ympäröivän kuvun välisestä raosta. Näiden häiriöiden ilmeneminen voidaan kuitenkin välttää muotoilemalla polttoaineen hajotinkuppi sopivasti niin kuin piirustuksen kuviosta 2 näkyy. Tällöin polttoaineen hajotinkuppi 1 on ulkopuoleltaan, tietyllä etäisyydellä vapaan päänsä reunasta, varustettu liekin pitimenä toimivalla elimellä, joka on säteen suunnassa ulkonevan, kehänmyötäisen laipan 20 muodossa. Tässä sovellutusmuodossa polttoaineen hajotinkuppi on puristettua levyainetta, ja tällöin laippa 20 voi olla muodostettu kaksoistaitetuksi syrjäksi kupin kehän ympärille. Tässä sovellutus-muodossa kupin ulkosivu voi myös, kehälaipan 20 ja vapaan reunan välisellä alueella sopivasti olla kovera, jolloin tämän alueen lähinnä akselia 2 oleva osa samalla voi muodostaa kynnyksen 15 kupin 1 sisäpuolella. Tämän ansiosta saadaan kaasuseoksen paluuvirtausvyöhyke olennaisesti paremmin määritellyksi ja kuvusta ulos tuleva jäähdytys-ilma saadaan tehokkaasti estetyksi vaikuttamasta häiritsevästi mainittuun paluuvirtausvyöhykkeeseen kaikissa käytännössä esiintyvissä käyttöolosuhteissa.

Keksintö on tosin selitetty ja esitetty edellä eräiden erityisen sopi-vina pidettyjen sovellutusmuotojen yhteydessä, mutta ammattimiehille on tietenkin selvää, että monia sovitteluja ja variaatioita voidaan ilman muuta suorittaa keksinnön puitteissa, sellaisena kuin tämä on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.

7 56734

Saattaa kuitenkin joskus osoittautua, että edellä selitetty poltto-kammiolaite toimii huonosti, jos tietyissä käyttöolosuhteissa esiintyy häiriöitä polttoaineen hajotinkupin ulkopuolisessa paluuvirtavyöhyk-keessä, jossa primääri polttovyöhyke sijaitsee. Nämä häiriöt voivat lähinnä aiheutua siitä jäähdytysiimasta, joka tulee ulos polttoaineen hajotinkupin ja sitä ympäröivän kuvun välisestä raosta. Näiden häiriöiden ilmeneminen voidaan kuitenkin välttää muotoilemalla polttoaineen hajotinkuppi sopivasti niin kuin piirustuksen kuviosta 4 näkyy. Tällöin polttoaineen hajotinkuppi 1 on ulkopuoleltaan, tietyllä etäisyydellä vapaan päänsä reunasta, varustettu liekin pitimenä toimivalla elimellä, joka on säteen suunnassa ulkonevan, kehänmyötäisen laipan 20 muodossa. Tässä sovellutusmuodossa polttoaineen hajotinkuppi on puristettua levyainetta, ja tällöin laippa 20 voi olla muodostettu kak-soistaitetuksi syrjäksi kupin kehän ympärille. Tässä sovellutusmuodossa kupin ulkosivu voi myös, kehälaipan 20 ja vapaan reunan välisellä alueella sopivasti olla kovera, jolloin tämän alueen lähinnä akselia 2 oleva osa samalla voi muodostaa kynnyksen 15 kupin 1 sisäpuolella. Tämän ansiosta saadaan kaasuseoksen paluuvirtausvyöhyke olennaisesti paremmin määritellyksi ja kuvusta ulos tuleva jäähdytysilma saadaan tehokkaasti estetyksi vaikuttamasta häiritsevästi mainittuun paluu-virtaus vyöhykkeeseen kaikissa käytännössä esiintyvissä käyttöolosuhteissa.

Keksintö on tosin selitetty ja esitetty edellä eräiden erityisen sopivina pidettyjen sovellutusmuotojen yhteydessä, mutta ämmättimiehilie on tietenkin selvää, että monia sovitteluja ja variaatioita voidaan ilman muuta suorittaa keksinnön puitteissa, sellaisena kuin tämä on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Claims (3)

1. 8 00734