전술한 본 발명의 목적은, 연소용 공기를 공급하는 급기팬과, 급기팬으로 부터 공급되는 공기와 가스노즐에서 공급되는 가스를 혼합하는 매니폴드와, 유입되는 예혼합기를 연소시키는 버너를 구비하는 예혼합 메탈화이버 버너에 있어서, 버너입구(15)로 부터 유입되는 혼합기를 반경방향으로 통과시키는 관통공(3)이 천공되며 상단이 버너플랜지(7)에 의해 고정된 원통형의 외부분배기(2)와, 외부분배기(2) 외측으로 밀착되어 관통공(3)을 통과하는 혼합기를 연소시키는 메탈화이버 매트(1)와, 외부분배기(2) 및 메탈화이버 매트(1)의 끝단에 고정되어 버너출구를 폐쇄시키는 엔드캡(6)을 구비하는 것을 특징으로 하는 예혼합 메탈화이버 버너를 제공함에 의해 달성된다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 외부분배기(2) 내측으로 이격되게 형성되며 버너입구(15)로 부터 유입되는 혼합기를 외부분배기(2)에 분배공급하는 관통공(5)이 천공된 원통형의 내부분배기(4)를 구비한다.
전술한 본 발명의 목적은, 연소용 공기를 공급하는 급기팬과, 급기팬으로 부터 공급되는 공기와 가스노즐에서 공급되는 가스를 혼합하는 매니폴드와, 유입되는 예혼합기를 연소시키는 버너를 구비하는 예혼합 메탈화이버 버너에 있어서, 버너입구(15)로 부터 유입되는 혼합기를 분배공급하는 관통공(4a)이 천공된 평판형의 내부분배기(44)와, 내부분배기(44) 상방으로 아아치형으로 형성되며 혼합기를 분배공급하는 관통공(2a)이 천공된 외부분배기(22)와, 외부분배기(22) 외측으로 밀착되며 관통공(2a)을 통과하는 혼합기를 연소시키는 메탈화이버 매트(11)와, 염공부(20a)가 절취되며 가장자리의 연장편(20b)에 의해 메탈화이버 매트(11)를 외부분배기(22)에 압착고정하는 버너하우징(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 예혼합 메탈화이버 버너를 제공함에 의해 달성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 따라 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 원통형 예혼합 메탈화이버 버너의 사시도이다.
급기팬(8)으로 부터 공급되는 연소용 공기와 급기팬(8)의 입구 또는 출구부근에서 미도시된 가스노즐을 통하여 공급되는 연료가 매니폴드(9)에서 혼합되어 탑플레이트(10) 중앙의 버너입구(15)를 통해 버너로 유입된다. 버너에 유입된 혼합기는 최종적으로 외부분배기(2)의 외측면에 밀착된 메탈화이버 매트(1)를 통과한 직후 점화되어 연소된다.
혼합기가 버너에 유입되어 메탈화이버 매트(1)를 통과하기 전까지 동심원으로 이격되게 설치된 내부분배기(4) 및 외부분배기(2)를 순차적으로 통과하게 되며, 이때 유량이 각각의 분배기(2,4)에 형성되어 있는 사각형, 원형, 모서리가 둥근 사각형, 이들을 조합시킨 것중 어느 하나로 형성되는 관통공(5,3)을 통과하면서 메탈화이버 매트(1) 전면에 균일한 유속으로 분배되어 공급되는 것이다.
이때, 버너의 입구는 버너플랜지(7)쪽이 되며 반대쪽은 엔드캡(6)으로 막혀있어 혼합기는 메탈화이버 매트(1)만을 통과하게 된다.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도로서 내부 및 외부분배기의 결합된 구조를 나타낸다.
버너입구(15)로 유입된 혼합기는 유동방향의 유속을 갖게 되므로 반경방향으로 유동하여 균일한 유속이 되도록 하기 위해서 내부분배기(4)를 설치하되, 내부분배기(4)의 재질은 일반적으로 스테인레스스틸 등이 사용되고, 사각형, 원형, 모서리가 둥근 사각형, 이들을 조합시킨 것중 어느 하나로 형성되며, 관통공(5)을 천공하여 혼합기가 이들을 통과할 수 있도록 하였다.
이때, 관통공(5)의 기공율은 약 4∼10%로 하여 1차적인 유량분배와 연소맥동경감의 역할을 할 수 있도록 하였다. 그리고, 사각 또는 모서리가 둥근사각형인 관통공(5)의 가로 및 세로의 크기는 각각 4∼6mm와 0.5∼1mm로 형성하며, 원형의 관통공(5)을 천공하는 경우에는 그 직경을 0.5∼1.5mm으로 형성한다. 버너입구(15)로 부터 첫 번째 열의 관통공까지는 관통공이 형성되지 않으며, 첫 관통공이 형성된 지점은 메탈화이버 매트(1)에서 화염이 형성되는 선상을 유지하도록 하였다.
내부 분배기(4)는 내부분배기 플랜지(12)를 그 끝에 용접 또는 기타 방법으로 고정하여 버너플랜지(7)의 내부분배기 플랜지가이드(11)에 안착시켜 조립시 또는 사용중에 유동하지않도록 하였다.
외부분배기(2)의 경우에도 내부분배기(4)와 유사하게 사각, 원형, 모서리가 둥근 사각형, 이들을 조합시킨 것중 어느 하나로 형성되는 관통공(3)을 천공하여 혼합기가 이들을 통과할 수 있도록 한 구조로 형성하되, 이때 기공율은 내부분배기(4)보다 큰 약 20∼28%로 하였다.
실험한 결과에 의하면, 내부분배기(4)의 기공률이 20%이하인 경우에는 고유속, 고부하에 있어서 화염의 길이가 불균일하고 불어날림 현상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 사각형 또는 모서리가 둥근 사각형인 관통공의 가로 및 세로의 크기는 각각 4∼6mm와 0.5∼1mm로 형성하며, 원형 관통공을 천공하는 경우에는 그 직경을 0.5∼1.5mm로 형성하였다.
외부분배기(2)는 내부분배기(4)에서와 같이 버너플랜지(7)에 용접 등의 방법으로 고정하도록 하며, 외부분배기(2) 외부에 메탈화이버 매트(1)를 용접 등에 고정하였다.
도 3은 도 1의 B-B선에 따른 단면도로서 버너의 버너입구(15)의 반대쪽 끝단의 결합된 구조를 나타낸다.
버너입구(15)를 통해 유입되는 혼합기를 반경방향으로 분배공급하는 관통공(5)이 천공된 내부분배기(4)와, 내부분배기(4) 외측으로 이격되며 혼합기가 통과하는 관통공(3)이 천공된 외부분배기(2)와, 외부분배기(2) 외측면에 밀착되며 혼합기를 점화시켜 화염을 형성하는 메탈화이버 매트(1)는, 도 2에 도시된 것과 동일하게 적용되므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
버너 끝단에는 버너출구를 폐쇄하는 엔드캡(6)이 결합되어 혼합기의 유동방향이 버너의 반경방향으로만 향하도록 유도하며, 엔드캡(6)에 형성된 내부분배기 가이드(13)에 의해 내부분배기(4)가 유동하지않도록 고정된다. 이때 내부분배기(4)의 내부 직경은 내부분배기 가이드(13)의 직경보다 약간 크게 형성하여 억지끼워맞춤으로 고정하였다.
이와 같은 구조의 엔드캡(6)을 사용함에 따라 고온 연소가스에 의해 가열되는 엔드캡(6)을 냉각하는 효과를 얻을 수 있으며, 내부분배기(4)에 결합되는 엔드캡을 별도로 제작할 필요가 없어진다. 또한 내부분배기 가이드(13)가 계단형상으로 형성됨에 따라 버너의 점화시 고온으로 인해 엔드캡(6)의 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 4는 도 3에 도시된 엔드캡(6)의 또 다른 변형예로서 내부분배기(4)의 끝단이 내부분배기 가이드(13)의 안쪽에 결합되는 구조이다.
즉, 내부분배기(4)의 외경을 내부분배기 가이드(13)의 내경보다 약간 작게 형성하여 억지끼워맞춤으로 고정하였다. 이때 동심원을 이루어 이격되게 설치되는 내,외부분배기(4,2) 및 메탈화이버 매트(1)는, 도 2에 도시된 것과 동일하게 적용되므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략한 것이다.
도 5는 도 3에 도시된 엔드캡(6)의 또 다른 변형예로서, 메탈화이버 매트(1), 외부분배기(2)와 엔드캡(6)을 고정시 용접하지 않고, 엔드캡(6)의 가장자리에 형성된 U자형상의 결합편(17)에 의해 메탈화이버 매트(1)와 외부분배기(2)를 압착시키는 구조로 되어 있다. 이때 내부분배기(4)를 필요로 하는 경우에는 도 3 또는 도 4에 도시된 엔드캡(6)에 내부분배기 가이드(13)를 구비하도록 한다.
도 6은 버너플랜지(7)를 이용하여 메탈화이버 매트(1)를 고정시키는 일예로서, 버너플랜지(7)하측으로 연장형성된 결합편(18)을 외부분배기(2)에 대해 압착시켜 결합편(18)과 외부분배기(2)사이에 삽입되는 메탈화이버 매트(1)를 고정할 수 있게 된다. 이와 같이 메탈화이버 매트(1)를 외부분배기(2)에 용접하여 고정하지않고도 버너 제작이 가능하게 된다. 이때 내부분배기(4)를 필요로 하는 경우에는 버너플랜지(7)가 도 2에 도시된 내부분배기 플랜지가이드(11)를 갖도록 한다.
도 7은 도 3의 C-C선에 따른 단면도로서, 버너의 가장 안쪽에 내부분배기(4)가 설치되고, 내부분배기(4) 외측으로 동심원을 이루어 이격되게 외부분배기(2)가 설치되며, 외부분배기(2) 외측면에 메탈화이버 매트(1)가 밀착되어 설치된 것이다.
도 8(a,b)은 도 1에 나타낸 내,외부 분배기의 일부발췌도로서,외부분배기(2)와 내부분배기(4)에 형성되는 관통공(3,5)의 형태는 사각형, 원형, 모서리가 둥근 사각형, 이들을 조합시킨 것중 어느 하나로 형성되며, 기공률을 서로 다르게 하여 설계 및 제작할 수 있음은 물론이다.
한편, 내부분배기(4)는 보다 효율적인 유량분배와 연소맥동을 경감시키는 역할을 하게되며, 내부분배기(4)를 사용하지 않더라도 외부분배기(2)만으로 균일한 크기의 화염을 얻을 수 있도록 제작할 수 있음은 물론이다. 그리고 내부분배기(4)를 필요로 하지않는 용도의 버너에서는 버너플랜지(7)의 내부분배기 플랜지가이드(11)는 없는 구조로 제작할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 평면형 예혼합 메탈화이버 버너의 사용상태도이다.
미도시된 버너입구를 통해 유입되는 혼합기를 분배공급하는 관통공(4a)이 천공된 내부분배기(44)와, 내부분배기(44)에 대해 아아치형으로 형성되며 혼합기를 재차 분배공급하는 관통공(2a)이 천공된 외부분배기(22)와, 외부분배기(22) 외측면에 메탈화이버 매트(11)를 밀착하여 설치하되, 메탈화이버 매트(11)는 염공부(20a)가 절취된 버너하우징(20)의 연장편(20b)에 의해 외부분배기(22)에 대해 용접 등에 의해 밀착되어 설치된다.
이때, 외부분배기(22)에 천공되어 있는 관통공(2a)의 형상과 기공율은 전술한 원통형 메탈화이버 버너의 경우와 동일하므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
도 10은 도 9의 D-D선에 따른 단면도로서, 전술한 외부분배기(22)의 양쪽끝은 그 길이를 하방으로 연장절곡하여 내부분배기(44)를 지지하는 역할을 하게된다. 내부분배기(44)는 외부분배기(22)와 평면형 버너의 플랜지(20c)에 의해 유동하지않도록 지지하였고, 필요에 따라 용접에 의해 고정할 수 있음은 물론이다.
한편, 메탈화이버 매트(11)가 파손되거나 또는 사용하지 않는 경우에도 버너로서의 역할을 할 수 있으며, 내부분배기(44)를 사용하지 않더라도 균일한 크기의 화염을 얻을 수 있도록 하였다.