FI86470C - Gasbraennare. - Google Patents

Description

1 86470

Kaasupoltin Tämä keksintö koskee suurinopeuksisia kaasupoltti-mia, joilla on tehostettu liekin stabiliteetti. Nimenomaan 5 keksintö koskee sellaisia suurinopeuksisia kaasupolttimia, joissa liekin stabiliteettia on tehostettu laajoilla toiminta-alueilla ja joita käytetään sulatusuuneissa ja vastaavissa .

Teollisuuden kannalta on hyvin tärkeää, että se saa 10 käyttöönsä tehokkaan kuumennuksen ja sulatuksen takaavia polttimia, erityisesti tällä hetkellä, jolloin energiakustannukset nousevat ja polttoainevarastot ovat ehtymässä. Tähän liittyen polttimia on voitava käyttää uuneissa sekä määrällisesti pienissä että suurissa toimintaolosuh-15 teissä säilyttämällä sulatettujen metallituotteiden valmistus tällöin kaupallisesti hyväksyttävänä, toisin sanoen vapaana saastumiselta.

Käsiteltävän keksinnön mukaista tyyppiä olevia kaasupolttimia voidaan käyttää useissa erilaisissa uuneissa 20 tai yksiköissä, joissa vaaditaan suurta lämpötasoa. Nyt käsiteltävät kaasupolttimet on todettu tehokkaiksi sulatusuuneissa, esimerkiksi pystysuorassa sulatusuunissa, jota selostetaan ja havainnollistetaan kuvien avulla US-patenteissa 3 199 977 ja 3 366 465. Näiden patenttien mu-. 25 kaan kaasupolttimet on sijoitettu jokaiseen sivuseinämä- aukkoon ja kiinnitetty paikalleen pulteilla, jotka pitävät jokaisen poltinrungon asennuslevyn tiiviisti kiinni uunin vaipassa, niin että saadaan käytännöllisesti katsoen kaa-sutiivis kiinnitys.

30 Vaikea probleema poltintekniikassa, nimenomaan käy tettäessä polttimia uuneissa, esimerkiksi edellä mainittu-. . jen US-patenttien mukaisissa pystysuorissa sulatusuuneis- sa, on ollut stabiilin liekin muodostaminen laajoissa toi- t I · mintaolosuhteissa. Muodoltaan nyt käsiteltävän keksinnön 1 |· 35 mukaisessa polttimessa liekki palaa sekä polttokammion 2 86470 sisä- että ulkopuolella, ja kammion muoto rajaa liekin muodon kammiossa liekin ollessa kammion ulkopuolella pääasiassa kartiomainen. Polttimissa on tyypillisesti syty-tintanko sytytinosastossa polttokammion halkaisijan ol-5 lessa suurempi kuin sytytinosaston ulostulo. Liekki pysyy välittömästi sytytintangon myötävirtapuolella ja leviää sen ohi menevään palamattomaan seokseen. Liekkiä pidetään lisäksi yllä sen pyöreän alueen avulla, jonka olake muodostaa sytytinosan ja polttokammion yhtymäkohtaan. Näin on 10 saatu kaksi liekkirintamaa, joista toinen leviää ulos sy-tytintangosta ja toinen leviää pyöreästä, olaketyyppisestä liekinpito-osastosta.

Valitettavasti liekin leviäminen pyöreästä olak-keesta voi olla kuitenkin epävakaata, koska se muodostuu 15 kokonaan olakkeeseen ja muodostaa näin ollen mustan tai kylmän pisteen olakkeen tälle alueelle. Tämäntyyppinen liekki on epävakaa ja värisee ja lepattaa sekä muodostaa kuparin sulattamiseen käytettävässä pystysuunissa olakkeeseen tälle alueelle kylmän pisteen, johon voi kerääntyä 20 sulamatonta kuparia. Tämä metallin kerääntyminen poltto-kammioon ja/tai epävakaa liekki vaikuttaa haitallisesti uunin toimintaa, koska se muodostaa suleen kupariin epäpuhtauksia, niin että uuni joudutaan mahdollisesti sulkemaan puhdistusta varten. Liekin epävakaisuus on erittäin . V 25 voimakasta poltinta käynnistettäessä, kun uuni ja poltin ovat kylmiä, mutta sitä esiintyy valitettavasti myös "va-*:1 kaatilaisessa" toiminnassa.

Tämä probleema on ollut erittäin vakava kuilu-uuni-tekniikassa pyrittäessä suunnittelemaan sellainen uuni, 30 esimerkiksi kohtuullisen kapasiteetin omaava uuni, toisin sanoen sen kapasiteetti on alle 20 pientonnia tunnissa . . (STPH), jota voidaan hidastaa suhteessa 2,1:1 liekin py- *./ syessä polttimessa vakaana. "Hidastaminen" merkitsee täs- sä käytettynä uunin sulatusnopeuden alentamista vähentä-*:· 35 mällä polttimiin syötetyn polttoaineen ja hapen muodosta- 3 86470 man seoksen määrää. Kun uunille suunniteltu maksimikapa-siteetti on 20 STPH ja hidastussuhde on 2,5:1, uunin kapasiteetti on vain noin 8 STPH, toisin sanoen 20/2,5 = 8. Jotta uuni saadaan toimimaan hyvin näin laajalla toiminta-5 alueella, polttimen on pidettävä liekki vakaana myös hi-dastusalueella. Jos liekki on epävakaa alhaisella toimintanopeudella, sulanut kupari saastuu, metallia kerääntyy polttokammioon ja syntyy myös muita ongelmia.

Pienitehoisissa uuneissa on esimerkiksi käytetty 10 perinteisesti vain yhtä riviä uunin kehälle sijoitettuja polttimia, koska toisen poltin rivin on ajateltu muodostavan enemmän sulatuskapasiteettia kuin tarvitaan, jolloin syntyy ongelmia hidastettaessa uunin sulatusnopeutta eikä voida välttää metallin "painumista pohjaan" ja jäähtymistä 15 uunissa. Pienissä uuneissa lämmön saaminen jakautumaan tasaisesti yhdestä poltinrivistä on ollut vaikea probleema. Näissä yksirivisissä uuneissa metallia voi maksimikuumen-nusnopeuksia käytettäessä jäädä helposti poltinrivin yläpuolelle, jolloin syntyy metallin riippumisongelmia, kun 20 sulamaton panos ei laskeudukaan suuren halkaisijan omaavasta uunin yläosasta sen halkaisijaltaan pienempään alaosaan. Tällainen ilmiö muodostaa metalliin suuria happi-tasoja ja epätasaisia lämpötiloja sekä aiheuttaa uunin "vinkumista". Lisäksi syntyy "onteloilmiö", jolla tarkoi-25 tetaan metallipanoksen puuttumista uunin alaosasta ja joka ·:* johtuu mainitusta lämmön epätasaisesta jakautumisesta, ;· sekä tulenkestomateriaalien ylikuumenemistä, suuria vaih- teluita sulan metallin lämpötiloissa ja myös suuria vaihteluita uunista tulevassa metallivirtauksessa, kun käyte-30 tään suurinta tai melkein suurinta lämmönsyöttöä. Kaksirivisissä uuneissa ja myös yksirivisissä uuneissa pitkäaikainen hidastus voi aiheuttaa metallin "pehmenemistä” '· *· poltttoaineen syötön laskiessa, jolloin lämmönsyöttö vä- *.* * henee ja aiheuttaa mahdollisesti metallin painumista poh- 35 jaan uunissa.

4 86470

Keksinnön eräänä tavoitteena on saada aikaan suurinopeuksinen kaasupoltin, jolla on tehostettu liekin stabiliteetti laajalla toiminta-alueella. Tähän tavoitteeseen päästään kaasupolttimella, jolla saadaan noin 2,5:1 hidas-5 tuskapasiteetti liekin pysyessä vakaana ja palamisen tapahtuessa tasaisesti ja täydellisesti tällä alueella ja joka käsittää sekoitusosaston happea sisältävän kaasuvir-ran ja polttoainevirran yhdistämistä varten, liekinpito-osaston, jonka ulostulokohdan halkaisija on D polttoai- Γ 10 neen ja hapen muodostaman seoksen sytyttämiseksi ja viereisen polttokammion palamisen pitämiseksi yllä ja palamisen tehostamiseksi, polttokammion ollessa muodostettu tulenkestävästä poltinlaatasta ja sen ollessa muodoltaan pääasiassa lieriömäinen ja sen halkaisijan ollessa Dg, 15 tehollisen pituuden Lg ja poltinlaatan kokonaispituuden LT, ja jolle keksinnön mukaan on tunnusomaista, että polt-timen mitat on korreloitu, jolloin Dg/Dp on noin 1,35 - 1,70 ja LE/Dg on noin 1,2 - 3,7.

Keksinnön mukaisen polttimen etuihin kuuluvat muun 20 muassa laattojen käyttöiän pidentyminen ja polttokammiossa olevien "kylmien" pisteiden aiheuttaman sulan metallin saastumisen minimointi.

GB-patenttijulkaisussa 850 907 ja edellämainitussa US-patentissa 2 806 517 esitetään kaasupolttimia, joissa V 25 on sekoitusosa, liekinpito-osasto ja viereinen polttokam-*:· mio. Kuitenkaan kummassakaan julkaisussa ei esitetä kriit- ·; tisiä suhteita D-./D-, ja D^/D^, jotka ovat välttämättömiä

.... Oi1 Cl O

liekin stabiilisuuden parantamiseksi. Näiden julkaisujen : mukaisissa polttimissa ei myöskään sekoiteta ilmaa ja . 30 polttoainetta sekoituskammioissa ennen polttokammiota, vaan pikemminkin polttokammiossa.

Keksinnön mukaisen polttimen "tehollinen pituus" L·,,, on laattaverhouksen pituus mitattuna polttokammion ja ··· C< liekinpito-osaston ("olakkeen") leikkauspisteestä kammion -·* 35 vastakkaiseen päähän. Halkaisijan Dg on pääasiassa vakio 5 86470 koko kammion osalla. Kammio koostuu ulommasta tulenkesto-laattaverhouksesta, jossa on mieluimmin lähinnä pyöreät aukot sen kummassakin päässä polttokaasujen sisääntulokoh-taa (Dp) ja ulostulokohtaa (Dg) varten ja joka on tehty 5 tavallisesti jostakin sopivasta, korkeaa lämpötilaa kestävästä tulenkestomateriaalista, mieluimmin SiC:stä. Poltto-kammion tehtävänä on polttaa pääasiassa kokonaan sinne tuleva polttoainekaasu ja happea sisältävä kaasu pitämällä jatkuvasti yllä etukäteen määrätyn lämpötilan pääasiassa 10 tasainen lämpötilagradientti, mieluimmin noin 550° C, kammion tehollisella pituudella. Tällaiseen suorituskykyyn päästään suunnittelemalla kammio useiden tärkeiden suhteiden perusteella: (1) polttokammion halkaisijan Dg suhde viereisen liekin-15 pito-osaston ulostulokohdan halkaisijaan Dp on noin 1,35 - 1,70, mieluimmin noin 1,43; ja (2) tehollisen pituuden Lg suhde polttokammion halkaisijaan Dg on noin 1,2 - noin 3,70, mieluimmin noin 1,56 tai 3,00. Eräässä suositettavassa suoritusmuodossa poltinyk- 20 sikön rakenne ohjaa polttokammion laatan kokonaispituuden L_ suhdetta kammion "teholliseen pituuteen" L_,, toisin 1 El sanoen kammion laattaverhouksen pituuteen mitattuna polttokammion ja liekinpito-osaston leikkauspisteestä kammion ulostulopäähän, niin että se on noin 1,20 - noin 2,00 ja ! 25 mieluummin noin 1,47.

Vaikka nyt selostetaankin polttimia, joissa on se-·· koitusosasto 50, alan asiantuntijat ymmärtävät, että polt- toaine ja ilma voidaan sekoittaa myös polttimen ulkopuolella ja siirtää sytytysosaston tai liekinpito-osaston 51 30 kautta polttokammioon 52. Tällä tavoin järjestettyinä nyt käsiteltävät polttimet toimivat sitten samalla tavalla, . . toisin sanoen niillä saadaan vakaa liekki laajalla toimin- '· " ta-alueella.

Tämän keksinnön mukainen poltin soveltuu erittäin -·· 35 hyvin pienitehoiseen, pystysuoraan kuilu-uuniin, toisin 6 86470 sanoen sellaiseen uuniin, joka sulattaa alle 20 STPH metallia, nimenomaan kuparia, mainitun uunin käsittäessä pääasiassa lieriön muotoisen, tulenkestotiilillä vuoratun kammion, jossa on useita kehän suuntaan toisistaan eril-5 leen sijoitettuja polttimia uunin alapään ympärillä, jokaisen polttimen ollessa tarkoitettu syöttämään riittävä määrä energiaa, tavallisesti noin 0,7 - noin 1,8 x 10^ BTU/hr 10^BTU/hr = 293 kW. Nämä uunit on suunniteltu niin, että ne takaavat lämmön tehokkaan jakautumisen alaslaskeu-10 tuvan kiinteän syöttöpanoksen, toisin sanoen mieluimmin kuparikatodien ja -romun, sulattamiseksi tasaisesti aiheuttamatta uunin tukkeutumista ja metallin jäähtymistä. Suurempia polttimia on edullista käyttää suuritehoisemmille uuneille.

15 Muita polttimia, joilla taataan liekin stabiliteet ti laajoilla toiminta-alueilla, käytetään tämän keksinnön mukaan 50 x 10^ BTU/hr tai tätä suuremmille energiataso!1- 5 6 le, mieluimmin noin 2 x 10 - noin 20 x 10 , esim. 30 x 10^ BTU/hr. Suositettava alue on 0,7 - 10 x 10^ BTU/hr tai 20 5 x 106 BTU/hr.

Piirustuksissa kuvio 1 on suurennettu pystyleikkaus ja esittää poltinyksikköä, kuvio 2 on leikkaus keksinnön yhteydessä käytet- «t · V 25 tävästä suositettavasta polttokammiosta, *:1 kuvio 3 esittää kuilusulatusuunin laitteistoa, *:1 kuvio 4 on pystyleikkaus uunista ja kuviossa 3 esi- ·“'· tetyn poistoputken osasta osan poltinyksiköistä ja poltto aineen syöttöputkistosta ollessa jätetty pois.

30 Kuten kuviosta 1 voidaan nähdä, poltinrunko 3 kä sittää sekoitusosaston 50 polttoainevirran ja happea si-. . sältävän kaasuvirran (ilmavirran) yhdistämiseksi, niin että saadaan yhtenäinen virta, ja tämän yhtenäisen virran ' syöttämiseksi liekinpito-osastoon 51. Poltinrunko on va- ·;· 35 rustettu myös polttokammio-osastolla 52, joka esitetään • · · · · • · ·

7 8 6 4 7 O

tarkemmin kuviossa 2 ja on asennettu laippaan 53 liekin-pito-osaston 51 olaketta vasten. Sytytintanko 58 voi olla sijoitettu kurkkuun ja tavanomainen sähkösytytystulppa 59 mainitun yhtenäisen virran sytyttämistä varten on asennet-5 tu osaston 51 sivuun sytytystulpan sisäpään ollessa lähellä tankoa 58. Kurkun ja tangon 58 yhdistelmä on erittäin edullinen yhtenäisen virran palamisen pitämiseksi yllä polttokammiossa 52, varsinkin suurilla polttoainenopeuk-silla. Osasto 51 on varustettu myös aukoilla 69 ja 70 10 näytteiden ottamiseksi yhtenäisestä virrasta.

Osastossa 50 on pyöreä jakoputkisto-osa 60, holkki 61, taiveosa 62, aukkolevy 63 ja tarkkailuaukko 64, joka on varustettu läpinäkyvällä tarkkailuosalla 65. Holkki 61, joka liittyy olakkeeseen 66 ja osaston 50 vasempaan pää-15 hän, toimii yhdessä pyöreän osan 60 kanssa ja muodostaa jakoputken, joka syöttää pienemmän kahdesta toisiinsa yhdistettävästä virrasta (tavallisesti polttoainevirran) putkesta 36 aukkojen 67 läpi yhdyskammioon 68; aukkojen 67 koko ja jakautuminen hoikin kehän osalle valitaan ohjaa-20 maan polttoaineen syöttämistä kammioon. Suurempi virta tulee kammioon 68 putkesta 29 levyssä 63 olevan aukon ja taiveosan 62 kautta.

Poltinrunkoa käytettäessä kahdesta toisiinsa yhdistettävästä virrasta suurempi virta johdetaan poltinrunkoon 25 yhdyskammioon johtavaan taiveosaan tulevan aukon kautta ja virran tarkka koostumus määrätään US-patentissa nro 3 199 977 julkistetulla tavalla.

Kuvio 2 esittää yksityiskohtaisesti polttimen polt-tokammion 52 suositettavaa rakennetta, kun se on kiinni-30 tetty paikalleen tulenkestouunin seinämään 5. Kaasumai- : " sesta polttoaineesta ja ilmasta koostuva yhtenäinen virta menee liekinpito-osaston 51 kautta sytytintangon 58 ohi, jolloin sytytystulppa 59 tai jokin muu tehokas sytytys-:*·.· laite sytyttää seoksen, ja tulee sitten polttimen poltto- 35 kammioon 52.

β 86470

Polttokammio 52 on mieluimmin pääasiassa kokonaan lieriömäinen ja alkaa "olakkeesta" 99, jonka polttokammion 52 ja viereisen liekinpito-osaston 51 yhtymäkohta muodostaa, sekä ulottuu poistokanavan 96 alkupäähän (mittaetäi-5 syys 94), jossa palavat polttoainekaasut tulevat uuniin ja sulattavat metallipanoksen. Kammio 52 on esitetty muodostetuksi poltinlaatasta 49, joka on tehty mieluimmin pii-karbidista, ja ohuesta lieriöhokkista 90, joka on mitoitettu etukäteen yhtenäiseksi, tavallisesti noin 1/2" vah-10 vaksi, ja valmistettu kovasta, tiheästä, kulutuskestävästä tulenkestomateriaalista, mieluimmin SiCrstä, joka pystyy kestämään jatkuvasti 550° C lämpötilaa. Vaikka keksinnön päärakenteessa suositetaankin käytettäväksi irrotettavaa SiC-holkkia, voidaan luultavasti päästä samanlaisiin tu-15 loksiin, jos koko poltinlaattarakenne ja holkki valetaan yhtenä kappaleena tai vastaavana edellyttäen, että rakenne vastaa seuraavassa selostettavia suhteita ja mittoja. Hoikin käyttö helpottaa syöpyneiden tai kuluneiden osien vaihtamista uusiin ja tekee myös mahdolliseksi muutokset 20 polttokammion mitoitukseen, mikäli toiminnan halutaan tapahtuvan erilaisilla tonnitasoilla. Hoikin "etukäteen määrätyllä mitoituksella" tarkoitetaan hoikin seinämän tiettyä, pääasiassa yhtenäistä vahvuutta. Holkki on keksitty aksiaalisesti kammion reiän halkaisijaan 92 nähden ja 25 kiinnitetty, mieluimmin oksidiliitoksena, viereiseen tu- .. . lenkestolaattaan 49.

' ; On todettu, että poltinta voidaan käyttää tietyllä toiminta-alueella, kun hoikin 90 käsittävä poltinlaatta 49 on mitoitettu niin, että se vastaa useita tärkeitä kam-30 mion parametrejä, nimittäin : '·· (1) polttokammion halkaisijan 95 (Dg) suhde liekinpito- : : : osaston ulostulokohdan halkaisijaan 97 (Dp.) ja (2) "tehollisen pituuden" (L ) suhde hoikin halkaisijaan Λ.: 35 Erään suositettavan rakenteen mukaan poltin on 9 86470 suunniteltu niin, että se vastaa kokonaislaattapituuden (LT) 100 suhdetta, kun mainittu pituus on mitattu kammion keskiviivaa pitkin laatan alkupäästä tietyn tason leikkauspisteeseen polttokammion laatan 49 ulostulopinnassa, 5 polttokammion "teholliseen pituuteen" (L_.) 94, toisin sa-

Ei noen laattaverhouksen pituuteen mitattuna sen ja liekinpi-toosaston (olakkeen 99) leikkauspisteestä holkkiverhouksen päähän kammion ulostulossa. Syitä juuri näiden parametrien ja suhteiden merkitykseen ei tunneta täysin, mutta seuraa-10 vat teoriat on esitetty, vaikka keksinnön tekijät eivät haluakaan olla niihin sidottuja.

Tämän rakennesuhteen Dg/Dp tehtävänä on ohjata polttoaineseoksen suurentumisastetta, kun se tulee ulos liekinpito-osastosta ja siirtyy polttokammioon. Tämä oh-15 jattu suurentuminen mahdollistaa syttymisen ja liekin asettumisen olakkeesecn, jonka liekinpito-osasto ja polt-tokammio-osasto muodostavat. Aikaisemmissa polttimissa pa-lamisreaktiot tapahtuivat usein vasta noin kammion puolivälissä, minkä uskotaan johtuneen suurinopeuksisen polt-20 toainevirran äkillisestä huomattavasta suurentumisesta sen tullessa polttokammioon. Yllättäen on todettu, että syty-tinosastoon nähden oikein mitoitetulla polttokammiolla (Dg/Dp) voidaan saada aikaan ja pitää yllä "stabiili" liekki, jolloin polttimen sulatuskapasiteetti pysyy opti-25 maalisena ja saadaan liekki, joka sulattaa metallin ensi-sijaisesti konvektiomekanismin avulla.

! Vakaan liekin pitäminen yllä onkin erittäin toivot- tavaa, koska pitkä, epävakaa liekki on ominaista poltto-aineen ja hapen suhteellisen alhaiselle palamisasteelle. 30 Tällainen epävakaa liekki aiheuttaa nimittäin suuremman kuparimäärän kerääntymisen kammioon ja kuparin happipitoi-·,· · suuden lisääntymisen ei-toivotuille tasoille. Sen sijaan lyhyt, vakaa liekki on merkkinä kammiossa tapahtuvasta lähinnä täydellisestä palamisesta. Lisäseurauksena epä-35 täydellisestä palamisesta on tulenkestolaatan lämpötilo- ίο 86470 jen huomattava vaihtelu ja myös tulenkestorakenteen epätasainen kuluminen, jolloin laatan käyttöikä lyhenee.

On todettu, että suositettava polttokammion halkaisijan ja liekinpito-osaston ulostulokohdan halkaisijan 5 suhde (Dg/D^ on noin 1,35 - 1,70 ja mieluimmin noin 1,40 -1,45, esimerkiksi 1,43.

Polttokammion tehollisen pituuden L£ suhteen kammion hoikin halkaisijaan Dg on myös todettu olevan tärkeä polttimen suoritusparametri. Tämän uskotaan johtuvan sii-10 tä, että tällä suhteella polttokammiolle saadaan sopiva geometria, mikä tehostaa palamista ja pitää seinämät kuumina koko tällä pituudella. Tämän suhteen on todettu riippuvan polttimen käyttöenergia-alueesta (BTU/hr), niin että yleensä kasvavat käyttöenergia-alueet vaativat pienempiä 15 suhteita. Näin ollen noin 1,2 - 3,7 suuruista aluetta voidaan soveltaa keksintöön ja parhaisiin tuloksiin päästään, kun suhde (Lg/Dg) on noin 1,85 - 3,70 ja mieluimmin noin 2,5 - 3,5, esimerkiksi 3,0, kooltaan sellaisille poltti-mille, jotka ovat pienempiä kuin noin 10 x 10^ BTU/hr, 20 esimerkiksi noin 0,5 x 10^ - 4 x 10^ BTU/hr. Suuremmille polttimille, esimerkiksi noin 10 x 10^ BTU/hr suuremmille, suhteeksi suositetaan noin 1,2 - 1,7, esimerkiksi noin 1,3 - 1,6.

Polttokammiolaatan kokonaislaattapituuden (LT) suh-25 de "teholliseen pituuteen" L_, eli (L /L_), määrittää pää- O ib asiassa sen, millä hoikin pituudella tietylle polttimelle ; saadaan toivottu tulos. Parhaisiin tuloksiin on päästy, kun edellä mainittu suhde on noin 1,20 - 2,00 tulenkesto-laatan suositettavan pituuden ollessa noin 11" ja laattaan 30 liittyvän SiC-holkin pituuden ollessa noin 6 - 9", mieluimmin noin 7,5", jolloin suhde on 1,47.

Alan asiantuntijat tietävät, että De:n, D_:n, L„:n

o r E

ja LT:n absoluuttiset arvot vaihtelevat halutusta poltin-koosta (BTU/hr) riippuen edellyttäen, että tässä mainitut 35 suhteet pidetään yllä. Yleensä mitä suurempi polttimen 1 ·

11 8647G

BTU-teho on, sitä suurempia arvot D_, D„, L„ ia Lm ovat.

b Γ Ct 1 Järjestelmän toinen tärkeä parametri on se nopeus, jolla polttokaasut menevät kammion läpi. On yllättävää, että parhaisiin tuloksiin päästään, kun ulos tulevien kaa-5 sujen nopeus on noin kaksi kertaa suurempi kuin aikaisemmissa polttimissa esiintyvät kaasun nopeudet. Tämän uskotaan johtuvan niistä tuloksista, jotka on saatu polttimen mittojen korreloimisesta edellä mainittujen suhteiden mukaan ja polttoainekaasujen tehostuneesta palamisesta.

10 Näin ollen polttimen mittojen korrelointi keksin nön mukaisesti oikealla tavalla mitoitetun polttokammion saamiseksi aikaan on osaltaan parantanut liekin stabiliteettia, kun hidastussuhde on noin 2,5:1, jolloin epäpuhtaustasot laskevat sulassa kuparissa ja polttokammion ku-15 luminen vähenee tuntuvasti.

Kuviot 3 ja 4 esittävät yksikköä, jossa on pystysuora kuilusulatusuuni 1, kouru 2 ja asianomaiset putket, joilla syötetään polttoainetta ja happea sisältävää kaasua (ilmaa) lukuisiin polttimiin 3, jotka on sijoitettu 20 kahteen kehän suuntaiseen riviin. Kuten kuviosta 4 käy selville, uunin 1 sivuseinämät ja pohja on varustettu tu-lenkestovuorauksella 5, jonka ympärillä on vaippa 6, joka on valmistettu sopivasta metallista, mieluimmin teräksestä, ja koottu asianmukaisella tavalla hitsaamalla, niin 25 että on saatu kaasutiivis vaippa. Uunin sivuseinämissä on useita aukkoja 7 polttimia 3 varten. Kuten kuviossa 4 esitetään, uunin alemmat sivuseinämät 8 kallistuvat sisäänpäin, ja uunin pohja 9 kallistuu kouruun 2 johtavaa pois-toaukkoa 10 päin.

30 Kuvion 3 esittämällä tavalla puhaltimesta 11 tule va ilma menee halutulla ylipaineella putkea 12 pitkin sää-töventtiiliin 13, joka syöttää ilman jakoputkiin 14, joista se syötetään halutulla ylipaineella eri polttimiin 3 eristetyillä putkilla. Sopivasta lähteestä syötetty kaasu-.·:1. 35 mainen polttoaine virtaa halutulla ylipaineella putkea 15 i2 86 4 70 pitkin, joka on kuumennin 16, johon syötetään lämpöä polttoaineen esikuumentamiseksi sopivalla tavalla, esimerkiksi lämmönvaihtimellä, jossa käytetään joko sähkökuumennusta tai kuumia palamistuotteita. Esikuumennettu polttoaine 5 menee sitten eristettyjen putkien ja säätöventtiilien 16A kautta eri polttimiin 3, jotka voi olla myös eristetty lämpöhäviön estämiseksi. Polttimet 3 on sijoitettu sivu-seinämässä oleviin aukkoihin ja ne pysyvät paikallaan niissä pulttien 17 avulla, jotka pitävät jokaisen poltti-10 men asennuslevyn 18 tiiviisti vaippaa 6 vasten, niin että saadaan käytännöllisesti katsoen kaasutiivis kiinnitys. Tällainen kiinnitys ja polttimien suljettu rakenne yhdessä melkein täydellisesti uunin ulkopuolella olevan ilman pääsemisen sinne polttimen aukoista. Kuten jo edellä mainit-15 tiin, useita polttimia on sijoitettu uunin seinämään jokaisen polttimen ollessa tällöin mieluimmin etukäteen määrätyllä etäisyydellä muihin uunin ympärillä oleviin polttimiin nähden.

Yksityiskohdat esimerkkinä olevasta pystysuorasta 20 kuilusulatusuunista ja polttimesta esitetään US-patentis-sa nro 3 199 977, jonka sisältö kuuluu tähän viitteenä.

Keksinnön mukainen suositettava, suurinopeuksinen poltinrakenne esitetään kuviossa 2 ja sillä on seuraavat mitat. Polttimien polttokammiolaatat 49 ovat neliön muo-25 toisia, ja niiden sivujen pituus on 9". Polttimien polt-·.·.·. tokammiolaatan 49 hoikin halkaisija Ds on noin 2,5", lie- kinpito-osaston 51 ulostuloaukon halkaisija D„ on noin Γ 1,75" ja suhde Dg/DF on noin 1,43. Poltin on yhtenäisen kaasuvirran sytyttämiseksi varustettu sähkösytytystulpal-30 la 59 ja sytytintangolla 58, joka edistää yhtenäisen virran palamista polttokammiossa 52. Tehollinen pituus L_ ·.·.· mitattuna liekinpito-osaston 51 päästä polttokammiolaatan 49 päähän on noin 7,5". Laatan pituus LT on noin 11", jol-: loin Lm/T_ = 1,47. Tehollisen pituuden L„ suhde hoikin * · X £j h :11: 35 halkaisijaan Dg, eli LE/Dg = 3,00. Tällä polttimella saa- · · • · • · i3 86470 daan vakaa liekki hidastussuhteen ollessa noin 2,5:1 US-patentissa nro 3 199 977 selostettua tyyppiä olevassa pystysuorassa sulatusuunissa, jonka rakenteellinen sulatus-kapasiteetti on noin 20 STPH.

5 Kuviossa 2 esitetyssä keksinnön mukaisessa suuri tehoisessa polttimessa, jonka teho on yli 10 x 10^ BTU/hr, hoikin halkaisija Dg on noin 10 1/4", ulostulokohdan halkaisija D_ noin 7,5", tehollinen pituus L„ noin 16" ja r L· laatan pituus L_ noin 23 3/16". Suhde De/D_ on 1,37, L-VD-, 1 or h. o 10 on 1,56 ja L^/L- on 1,45. Polttimella saadaan vakaa liek- 1 Ci ki noin 2,5:1 hidastussuhteella.

Claims (6)

1. Kaasupoltin, jolla saadaan noin 2,5:1 hidas-tuskapasiteetti liekin pysyessä vakaana ja palamisen ta- 5 pahtuessa tasaisesti ja täydellisesti tällä alueella ja joka käsittää sekoitusosaston happea sisältävän kaasu-virran ja polttoainevirran yhdistämistä varten, liekin-pito-osaston, jonka ulostulokohdan halkaisija on D , polttoaineen ja hapen muodostaman seoksen sytyttämiseksi ja 10 viereisen po.l ttokammion pa .lumisen pitämiseksi yllä ja palamisen tehostamiseksi, polttokammion ollessa muodostettu tulenkestävästä poltinlaatasta ja sen ollessa muodoltaan pääasiassa lieriömäinen ja sen halkaisijan ollessa Dc, tehollisen pituuden L£ ja poltinlaatan kokonaispituuden 15 LT, tunnettu siitä, että polttimen mitat on korreloitu, jolloin D_/D„ on noin 1,35-1,70 ja L^/D^ on noin 1,2-3,7.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen poltin, tunnettu siitä, että polttimen polttokammion mitat on 20 korreloitu, jolloin Lm/L on noin 1,2-2,0.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen poltin, tunnettu siitä, että D /D_ on noin 1,40-1,45. b E

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen poltin, tunnettu siitä, että L„/D on noin 1,85-3,7. ... lii b V 25

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen poltin, tunnettu siitä, että L„/D„ on noin 1,2-1,7. * - · - L· b

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai- nen poltin, tunnettu siitä, että polttokammio on sijoitettu aksiaalisesti yhteiselle keskiviivalle vierei-30 sen liekinpito-osaston kanssa. is 8 6 4 70