FI93271B - Sykkivä poltin - Google Patents

Description

93271

SYKKIVÄ POLTIN - PULSERANDE BRÄNNARE

Keksintö koskee kuumavesikattilaa, johon kuuluu sykkivä poltin, joka on asennettu kattilan vesiti-5 laan, ja johon polttimeen kuuluu palamistila, jossa on kaula, joka on järjestetty ilmanottoaukoksi, vastavent-tiili, joka säätää ilman virtausta ilmanottoaukosta palotilaan, ja johon vastaventtiiliin kuuluu istukka, joka on ilmanottoaukon kanssa samankeskeinen, ainakin 10 yksi ilmanottoaukko, tasomainen, litteä, suhteellisen ohut pyöreä venttiilirengas, joka on elastisesti taipuisa ja venttiilin suljetussa asennossa on kosketuksissa istukkaan ja pitää ilmanottoaukon suljettuna, mutta voidaan saada auki-asentoon palotilan alipaineen 15 avulla.

Patenttijulkaisussa DE 933 651 on esitetty kattila, jossa on sykkivä poltin, johon kuuluu palo-tila, jossa on kaula järjestettynä ilmanottoaukoksi ja vastaventtiili, joka säätää ilman virtauksen ilmanotto-20 aukon läpi palotilaan.

Patenttijulkaisussa SE 435 098 on esitetty, miten vastaventtiili voidaan rakentaa ja miten edellä mainittuun sykkivään poltintyyppiin voidaan järjestää ilmanottoaukko. Venttiilin istukkaan kuuluu kaulan toi-25 sessa päässä oleva laipoitettu osa toisen pään ollessa yhdistetty palotilaan. Kaulassa on venttiilirunko, johon on järjestetty venttiilin istukka ja venttiili-rengas ja kaulaan on järjestetty polttoaineen suihku-tussuutin, johon on järjestetty sytytyselektrodit. On 30 huomattava, että kaula akselin suunnassa on huomattavan pitkä siitä syystä, että vastaventtiilin tulee olla etäisyyden päässä palotilasta, jotta vältytään venttiilin istukan likaantumiselta ja hiilikarstan muodostumiselta. Siten myös suihkusuutin on suhteellisen suuren 35 etäisyyden päässä palotilasta, mikä on edullista sillä tämän seurauksena se saatetaan vähemmän alttiiksi likaantumiselle ja palamistilan lämpösäteilylle, mutta 93271 2 toisaalta johtuen tällaisesta suuttimen sijainnista saadaan huono polttoaineen jakautuminen palotilassa.

Pitkän kaulan suurin haitta on kuitenkin, kuten tässä tunnetussa sovellutuksessa, että ilmanotto-5 aukko edustaa kuollutta tilavuutta palotilassa, so. tilavuutta, joka ei ole tarpeellinen varsinaiselle palamiselle. Kuolleen tilavuuden ollessa suuri venttiilienkään liike ei tapahdu niin nopeasti ja tarkasti kuin on toivottavaa. Vastaventtiilin aukioloajasta 10 tulee suhteellisen pitkä ja kun vastaventtiili on auki, voi tapahtua kaasun takaisinvirtausta palotilasta il-manottoaukon läpi, jolloin pöly (noki) kulkeutuu ylös venttiilinistukkaan ja venttiililautaseen aiheuttaen näiden likaantumisen. Kun vastaventtiili ei toimi tar-15 kasti, polttimen toiminnasta tulee epäluotettava.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa tai ainakin huomattavasti vähentää mainittuja haittoja pienentämällä palotilan kuollutta tilavuutta ja sijoittamalla vastaventtiili lähemmäksi palotilaa.

20 Keksinnön mukaisesti sykkivä poltin, joka on edellämainittua tyyppiä, on tämän takia saanut patenttivaatimuksen 1 mukaiset tunnusomaiset piirteet.

Juoksuttamalla vettä, jota poistetaan kattilan vesitilasta pitkin palotilan kaulan ulkopuolta, kaula 25 jäähtyy. Öljy, jota suihkutetaan kaulaan polttoaine-suuttimesta pysyy tällä tavalla niin kylmänä kaulassa, sen jäähdyttämisen ansiosta, ettei öljy höyrysty il-manottoaukon seinämiin, minkä seurauksena olisi hiili-karstan muodostumista. Vyöhyke, jossa öljyn höyrystymi-30 nen tapahtuu, on siirretty alas palotilaan palotilan yläosan sisälle, missä hiilikarstan muodostuminen el aiheuta mitään haittaa; olemassa oleva hiilikarsta poistetaan värähtelyn ja/tai polttamisen avulla. Kuollut tilavuus, jota on pienennetty lyhyemmällä kaulajär-35 jestelyllä, mahdollistaa venttiilirenkaan nopean ja tarkan liikkumisen, ja polttoainesuihkusuuttimen alemman sijoittamisen ja siten polttoaineen edullisemman li 3 93271 jakautumisen palotilassa.

Seuraavassa keksinnön sovellutuksia kuvataan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 5 kuva 1 esittää kohtisuoraa poikkileikkausta keksinnön mukaisesta sykkivästä polttimesta, joka on sovitettu osittain esitettyyn kuumavesikattilan vesiti-laan, kuva 2 esittää osittaisen pystysuoran poikki-10 leikkauksen sykkivästä polttimesta, joka on muunnettu kaasun käyttöä varten.

Kuvassa 1 on esitetty osittain kuumavesikatti-la 10, jossa on säiliön 11 muodostama vesitila 12, ja vesitilaan on järjestetty sykkivä poltin 13. Sykkivään 15 polttimeen kuuluu pallomainen palotila 14, jossa on aukko 15, joka on yhdistetty savukaasun poisjohtoput-keen kanavan 16 avulla, ja savukaasun poisjohtoputki muodostaa Helmholz-resonaattorin yhdessä palotilan kanssa ja lisäksi siinä on sen yläpäähän sovitettu 20 sylinterimäinen kaula 17, joka on kiinnitetty seinämään 11 ja joka kannattaa vastaventtiiliä 18. Tähän venttiiliin kuuluu venttiilirunko, joka koostuu alaosasta 19 ja kannesta 20, jotka ovat irrotettavasti liitetty yhteen pulttiliitoksien avulla. Alaosa on sovitettu 25 kaulaan 17 lieriömäisen istukan 21 avulla, istukan ja kaulan väliin on sovitettu tiivistäviä O-renkaita 22, ja alaosa on kiinnitetty kaulaan 17 jousilukon 23 avulla, joka sulkee sisäänsä ulkopuolella olevat ulkonevat reunat 24 ja 25 alaosassa ja vast, kaulassa. Alaosa 30 muodostaa pyöreän venttiili-istukan 26, joka yhtyy istukkaan 21 kaareutuvalla sisäpintaosalla 27, joka yhtyy kaulan 17 lieriömäiseen sisäpintaan.

Istukkaan on järjestetty joukko ilmanottoauk-koja 28 ja niiden läpi kulkevan ilmavirran säätämiseksi 35 on järjestetty suhteellisen ohut, pyöreä venttiiliren-gas 29, jonka tulee olla joustavan taipuisa ja voi olla metallia tai muovia tai jotain komposiittiainesta.

4 93271

Aukot 28 on sijoitettu ympyrän kehää pitkin ja aukkojen molemmille puolille on järjestetty joustavia O-renkaita 30 ja 31, joita vastaanottaa rengasurat istukassa. Venttiilirenkaan ympyränkehän lähelle on myös järjes-5 tetty O-rengas 32, jota vastaanottaa rengasura istukassa ja venttiilirenkaan ulkoreuna on sovitettu kannen 20 ja viimeksi mainitun O-renkaan väliin. Kansi muodostaa yläsivullaan keskeltä ulkonevan sylinterimäisen osan, jossa on alaspäin aukioleva keskeinen kierteitetty 10 pohjareikä 34, johon suihkusuutin 35 on kierretty ja pohjareikään 34 on kierteytetty poikittaisporaus 36 putken 37 kytkemistä varten polttoöljyn syöttämistä varten, (kuva 1). Suihkusuutin ulottuu keskelle istukkaa 21 ja avautuu kanavassa istukan läpi menevään pin-15 nan 27 muodostamaan kuristumaan, joka muodostaa eräänlaisen suppilosuuttimen.

Kannessa 20 sen alasivulla on renkaan muotoinen syvennys, joka on rajoitettu kaarevan pinnan 38 avulla, jonka muoto on sovitettu kaarevaan pintaan 27 20 niin, että suihkusuuttimen 35 ympärille muodostuu rengasmainen kanava, joka ulottuu ilmanottoaukkokanavista 28 alas kaulaan 17, joka muodostaa ilmanottoaukon pala-mistilaan.

Vesitilan 12 sisäpuolella, aivan lähellä sei-25 nämää 11 kaulaa ympäröi sen ulkopuolella alaspäin avoin suoja 40, joka on yhdistetty 41, joka on järjestetty pitkin seinämää 11, putken 42 lämpimän veden lämmityskattilasta poistamiseksi ollessa yhdistetty kanavaan. Vesi, jota lämmitetään lämmityskattilan vesitilassa 12 30 sykkivän polttimen avulla, on näin pakotettu kulkemaan lämmityspatterijärjestelmään putken 42 kautta kosketuksessa suojan 40 sisäpuolella olevan kaulan 17 ulkopuoleen sillä tavalla, että tämä vesi jäähdyttää kaulaa, joka on tehty suhteellisen lyhyeksi, kuten kuvassa 1 on 35 esitetty.

Diametraalisesti kaulaa 17 vastapäätä paloti-laan alaosaan on järjestetty pidike 43, jossa on kier- li 5 93271 teitetty poraus 44, johon on kierretty pultti 45, joka ulottuu palotilaan sen keskustaa päin, mutta päättyy etäisyyden päähän siitä. Sen sisäänpäin olevassa päässä pultti tukee katkaistun kartion muotoista levyä 46, 5 jonka pienempi pää on ylöspäin. Levyn tulee olla lämpöä kestävää ainetta. Siten öljy, joka suihkuaa ulos suih-kusuuttimesta 35 on suunnattu palotilaan tätä öljyn sytytyskappaleena toimivaa levyä vastaan. Aikaisemmin käytettiin valurautalevyä sytytyskappaleena. Sellaisel-10 la levyllä on suuri lämpöhitaus ja kestää kauan tulla kuumaksi. Tästä on seurauksena, että saadaan huono palaminen sykkivän polttimen käynnistyksen jälkeen (lämmityskattila nokeentuu). Lisäksi rakenne on kallis ja antaa ei toivottua lämpösäteilyä vastaventiiliin 15 päin.

Palotilaan on myös järjestetty suojus 47 syty-tyselektrodin asennusta varten.

Optimaalisten olosuhteiden aikaansaamiseksi palamiselle sykkivässä polttimessa, kun tämä on tehty 20 edellä selostetulla tavalla vesijäähdytetyllä lyhyellä kaulalla 17, sykkivän polttimen mitoitus on kriittinen. Siten kriittisiä parametreja ovat suhde kaulan 17 sisä-halkaisijan ja palotilan 14 sisähalkaisijän välillä, suhde levyn 46 halkaisijan ja palotilan sisähalkaisijän 25 välillä, ja suhde levyn 46 etäisyyden palotilan yläosaan ja palotilan sisähalkaisijän välillä. Myös etäisyydellä suihkusuuttimen kärjestä palotilaan on merkitystä.

Palotilalle, jossa on sisäinen halkaisija 130 30 mm, voidaan antaa seuraavat esimerkilliset arvot:

Levyn 46 halkaisija voi olla 20 - 60 mm, josta saadaan levyn halkaisijan ja palotilan sisähalkaisijän välinen suhde 0,15-0,46.

Etäisyys levyn 46 yläosasta palotilan yläosaan 35 voi olla 64 - 85 mm, joka antaa tämän etäisyyden ja palotilan sisähalkaisijän väliseksi suhteeksi 0,49 -0,65.

6 93271

Kaulan 17 sisähalkaisija (ilmanottoaukon si-sähalkaisija) voi olla 20 - 60, mikä antaa tämän halkaisijan ja palotilan sisähalkaisijän väliseksi suhteeksi 0,15 - 0,35.

5 Etäisyys suihkusuuttimen kärjen ja palotilan välillä tulee olla 10 - 35 mm, mikä vastaa tämän etäisyyden ja kaulan sisähalkaisijän välistä suhdetta 0,17 - 1,75.

Sykkivän polttimen toiminta on hyvin tunnettu 10 ja siksi sitä ei enää selosteta tässä, sillä tässä selostetun sykkivän polttimen toimintamenetelmä ei periaatteessa eroa ennestään tunnetuista sykkivistä polttimista, joihin tässä on viitattu. Venttiilirengas 29 avautuu ja sulkeutuu ylipaineen ja alipaineen vai-15 heiden vaikutuksesta, joita palamistilassa saadaan sykkivän palamisen yhteydessä. Palamisolosuhteiden optimointi vaatii edellä mainitun lisäksi, että venttiili sulkeutuu äkkiä, kun se koskettaa venttiili-istukkaa ja sen jälkeen sulkeutuu tiiviisti istukkaa 20 vastaan. Hyvä sulkeutuminen venttiili-istukkaa vastaan saadaan aikaan, kun venttiilirenkaalla on suuri kosketuspinta istukkaa vastaan suljetussa asennossa, mikä kuitenkin sisältää riskin, että venttiilirengas juuttuu kiinni venttiili-istukkaa tukevaan pintaan. Toisaalta 25 jos venttiili-istukkaa tukevaa pintaa pienennetään, sulkeutumisesta tulee vähemmän tyydyttävä ja saadaan vaara, että venttiilirengas vioittuu siihen syntyvän suuren taivutusjännityksen takia. Edellä selostetussa vastaventtiilin sovellutuksessa, joka periaatteessa on 30 yhtäpitävä patenttijulkaisussa SE 435 098 esitetyn kanssa, johon kuuluu kahden tuen väliin niiden ulkopuolelle, nimittäin kannen 20 ja O-renkaan 32 väliin asennettu venttiilirengas, venttiili-istukkaa vastaan saadaan hyvä sulkeutuminen samalla kun vaara, että vent-35 tiilirengas tarttuu kiinni istukkaan, on poistettu venttiilirenkaan ollessa suljetussa asennossaan koskettaen kahta O-rengasta 30 ja 31, jotka on järjestetty n 7 93271 yksi kummallekin ilmanottoaukkokanavan sivulle. Tukien välissä venttiilirenkaan ulkoreunalla välyksen tulee olla niin pieni kuin mahdollista ja olla alueella 0 -0,5 mm; jos välys on suurempi kuin 0,5 mm, venttiili on 5 liian hidas. Normaalissa lepotilassaan venttiilirengas koskettaa O-renkaisiin ilman, että nämä huomattavasti vioittuvat ja sen vuoksi kosketuspinta venttiilirenkaan ja O-renkaan välillä on pieni. Venttiilirengas voidaan siten helposti nostaa O-renkailta ilman että se tarttuu 10 niihin. Kun venttiilirengas taas sulkemista varten laskeutuu O-renkaiden päälle, O-renkaat kuitenkin vääntyvät venttiilirengasta koskettavan pinnan suurentuessa, mikä antaa nopean ja selvän sulkeutumisen.

Selostettu sykkivä poltin on rakennettu öljyn 15 tai muiden nestemäisten polttoaineiden polttamiseksi, mutta voidaan myös järjestää kaasumaisten polttoaineiden polttamiseksi. Kaasumuunnelmassa sykkivä poltin voidaan rakentaa sinänsä tunnetulla tavalla niin kuin kuvassa 2 on esitetty.

20 Kuvan 2 mukaisesti sykkivä poltin on järjes tetty kaasun polttamista varten, jota tuodaan rengas-kanavan 48 kautta, joka on järjestetty alaosaan 19 ja jossa on joukko tasaisesti jaettuja ulosvirtausaukkoja 48A, jotka aukeavat alaosan kansipuolelle kanavaan 49 25 väliin, joka on määritetty alaosan alasivun ja levyn tai paneelin 50, joka on kiinnitetty alaosaan väliin. Porausreikä 36 on suljettu. Ilma palamistilan imetään vastaventtiilin kautta tämän kanavan kautta, jolloin kaasu sekoittuu imettyyn ilmaan. Yläosaan 20 on ripus-30 tettu varren 51 avulla niin sanottu sytytysnasta 52, joka on valmistettu lämpöä kestävästä aineesta, sytytysnasta sijaitsee sisääntulokanavan aukon alla 10 - 25 mm etäisyyden päässä palamistilan yläosasta, joka vastaa mainitun etäisyyden ja palamistilan sisäisen hal-35 kaisijän suhdetta 0,07 - 0,2. Varsi on kiinnitetty yläosaan eristeen 53 avulla ja on yhdistetty putken 54 avulla liekin valvontajärjestelmään. Sytytysnasta, 93271 8 jonka halkaisija on 20 - 30 mm toimii sisään virtaavan kaasuseoksen sytyttäjänä, mutta voi myös, kuten tässä on esitetty, toimia ionisaatiotyyppisena elektrodina valvomalla palamistilan palamista sinänsä tunnetulla 5 tavalla.

Jos varsi 51, jossa on sytytysnasta 52, poistetaan ja korvataan öljysuuttimella, sykkivä poltin voidaan helposti muuttaa kaasulämmitykseltä öljylämmitykselle.

Claims (5)

9 93271

1. Kattila, johon kuuluu sykkivä poltin, joka on asennettu kattilan vesitilaan (12), ja johon poltti- 5 meen kuuluu palamistila (14), jossa on kaula (17), joka on järjestetty ilmanottoaukoksi, vastaventtiili (18), joka säätää ilman virtausta ilmanottoaukosta paloti-laan, ja johon vastaventtiiliin kuuluu istukka (26), joka on ilmanottoaukon kanssa samankeskeinen, ainakin 10 yksi ilmanottoaukko (28), tasomainen, suhteellisen ohut pyöreä venttiilirengas (29), joka on elastisesti taipuisa ja venttiilin suljetussa asennossa on kosketuksissa istukkaan jä pitää ilmanottoaukon suljettuna, mutta voidaan saada auki-asentoon palotilan alipaineen 15 avulla, tunnettu siitä, että kuuman veden poistoaukko (40, 41) vesitilasta (12) on järjestetty kaulan (17) ympärille sen jäähdyttämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kattila, tunnettu siitä, että kaulassa (17) olevalla 20 ilmanottoaukolla on ympyränmuotoinen poikkileikkaus ja palotila (14) on sisältä pallomainen, ja että ilmanottoaukon halkaisijan ja palotilan sisähalkaisijän välinen suhde on suuruusluokkaa 0,15 - 0,35.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kattila, 25 tunnettu siitä, että ilmanottoaukkoon on järjestetty kuristus, jota kaareva pinta (27) rajoittaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kattila, tunnettu siitä, että venttiilin istukkaan (26) on järjestetty joustavat O-renkaat (30, 31) molemmille 30 puolille ilmanottoaukkoa tai vast, aukkoja (28) kosketuspinnoiksi venttiilirenkaalle (29).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kattila, tunnettu siitä, että polttoainesuuttimen (45) avautuessa ilmanottoaukkoon (17) polttoainesuuttimen 35 etäisyyden palotilan yläosaan ja kaulan (17) sisähalkaisi jän välinen suhde on 0,17 - 1,75. 10 93271