KR19990040861U

KR19990040861U - 증기,연료혼합 건 타입 버너장치

Info

Publication number: KR19990040861U
Application number: KR2019980007533U
Authority: KR
Inventors: 표성철
Original assignee: 표성철
Priority date: 1998-05-09
Filing date: 1998-05-09
Publication date: 1999-12-06
Also published as: KR200209805Y1

Abstract

본 고안은 증기,연료혼합 건타입 버너장치에 관한 것으로, 연소실에 인입된 케이싱의 외주연을 중심으로 배관이 케이싱과 이격되도록 복수회 감겨진 열교환부와; 열교환부를 보지하되, 버너에 의한 화염전파를 방해하지 않도록 양단이 개방되고 표면에 다수의 관통공이 형성된 가열 케이싱으로 구성되고, 열교환부의 양단 인입구와 토출구는 가열 케이싱의 관통공을 통해 돌출하되, 연소실의 내벽과 인접된 열교환부의 인입구는 물펌프에 의해 물이 가압공급되도록 물탱크와 연통되고 인입구와 대향되며 분사노즐에 인접된 열교환부의 토출구는 안전장치가 부설된 과열증기탱크와 연통되고, 과열증기탱크와 분사노즐의 단부가 연통된 것을 특징으로 하는 증기,연료혼합 건타입 버너장치를 제공함으로써, 분사노즐로부터 비산되도록 분사되는 연료에 과열증기 피막을 형성하여 화염에 의한 연소체적을 증가시켜 연료의 완전연소를 구현할 수 있는 특징이 있다.

Description

증기,연료혼합 건 타입 버너장치

본 고안은 증기,연료혼합 건타입 버너장치에 관한 것이다.

특히, 본 고안은 분사노즐로부터 비산되도록 분사되는 연료에 과열증기 피막을 형성하여 화염에 의한 연소체적을 증가시켜 연료의 완전연소를 구현하도록 한 버너장치에 관한 것이다.

통상적으로, 건타입 버너장치는 오일펌프에 의해 가압된 연료를 분사노즐로부터 보일러의 연소실(火室)내로 분사시킴과 동시에 점화플러그의 점화에 의해 연료를 최초 착화시켜 연소하고, 이 때 연료의 연소를 필요한 공기를 강제송풍방식으로 공급하는 구조로 이루어져 있다. 그러나, 이러한 건타입 버너장치는 별도의 장치를 부설하지 않는 한 공연비를 최적화시킬 수 없기 때문에 연료의 완전연소를 기대할 수 없고 따라서, 연소효율의 저하는 물론 인체에 유해하고 대기오염을 유발하는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 유황산화물(SOx) 등이 배출되는 단점이 있었다.

여기서, 건타입 버너장치는 통상적으로 가정용 보일러와 같이 소용량 저가의 보일러에 사용되는 것으로, 연료의 지속적인 완전연소를 위하여 버너장치에 전술된 고가의 공연비 최적화장치를 부설하기 곤란함은 물론 그와 같은 장치를 부설할 작업공간이 확보되지 않는 구조를 갖는다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 그 목적은 분사노즐로부터 분사되는 연료에 과열증기 피막을 형성하여 화염에 의한 연료의 연소체적을 증가시켜 연료의 완전연소를 구현하기 위한 증기,연료혼합 건(GUN)타입 버너장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 의한 증기,연료혼합 건타입 버너장치를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 건타입 버너장치를 구비한 보일러 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 의한 증기,연료혼합 건타입 버너장치를 나타내는 단면도.

도 4는 도 3 분사노즐 부분을 확대하여 나타내는 좌측면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 연료탱크 2 : 연료공급관

3 : 연료펌프 4,22 : 분사노즐

4a : 돌기부 5 : 보일러

5a : 연소실 6 : 점화플러그

7 : 케이싱 8 : 송풍기

9 : 열교환부 9a : 인입구

9b : 토출구 10 : 가열케이싱

10a : 관통공 11 : 플로트(float)

12 : 물탱크 13 : 과열증기탱크

13a : 증기압력 안전핀 13b : 증기배출밸브

14 : 물펌프 15 : 물공급배관

16,16a : 콕 밸브 17,20,21 : 체크밸브

18 : 과열증기배관 19 : 과열증기배관 자동개폐밸브

24 : 마개부 24a : 과열증기 토출구

25 : 점화트랜스 B : 버너

P : 압력계

이러한 본 고안의 목적은, 분사노즐로부터 비산되도록 분사된 무화(霧化) 연료를 점화플러그의 착화에 의해 보일러의 연소실에서 연소시키고, 상기 분사노즐과 상기 점화플러그를 보지하되 상기 보일러의 연소실 내부로 인입된 케이싱의 외기에 노출된 단부와 연통된 송풍기에 의해 상기 연료의 연소시 필요한 공기를 강제송풍하는 건(GUN)타입 버너에 있어서, 상기 연소실에 인입된 케이싱의 외주연을 중심으로 배관이 케이싱과 이격되도록 복수회 감겨진 열교환부와; 상기 열교환부를 보지하되, 버너에 의한 화염전파를 방해하지 않도록 양단이 개방되고 표면에 다수의 관통공이 형성된 가열 케이싱으로 구성되고, 상기 열교환부의 양단 인입구와 토출구는 상기 가열 케이싱의 관통공을 통해 돌출하되, 상기 연소실의 내벽과 인접된 상기 열교환부의 인입구는 물펌프에 의해 물이 가압공급되도록 물탱크와 연통되고 상기 인입구와 대향되며 상기 분사노즐에 인접된 상기 열교환부의 토출구는 안전장치가 부설된 과열증기탱크와 연통되고, 상기 과열증기탱크와 상기 분사노즐의 단부가 연통된 것을 특징으로 하는 증기,연료혼합 건타입 버너장치에 의해서 달성된다.

여기서, 분사노즐은 공급되는 연료와 과열증기탱크로부터 공급되는 과열증기가 원활하게 혼합되도록 상기 분사노즐의 토출부에 인접된 내부에 돌기부가 선택적으로 다수개 형성되어 있다.

그리고, 본 고안의 다른 목적은 분사노즐로부터 비산되도록 분사된 무화(霧化) 연료를 점화플러그의 착화에 의해 보일러의 연소실에서 연소시키고, 상기 분사노즐과 상기 점화플러그를 보지하되 상기 보일러의 연소실 내부로 인입된 케이싱의 외기에 노출된 단부와 연통된 송풍기에 의해 상기 연료의 연소시 필요한 공기를 강제송풍하는 건(GUN)타입 버너에 있어서, 상기 분사노즐의 연료토출 단부의 외주연과 중공구조를 갖는 일단부를 밀폐되도록 나사결합하되, 상기 나사결합된 부분과 대향된 환형의 과열증기 토출구의 단부를 만곡되게 테이퍼 처리한 마개부와; 상기 연소실에 인입된 케이싱의 외주연을 중심으로 배관이 상기 케이싱에 이격되도록 복수회 감겨진 열교환부와; 상기 열교환부를 보지하되, 버너에 의한 화염전파를 방해하지 않도록 양단이 개방되고 표면에 다수의 관통공이 형성된 가열 케이싱으로 구성되고, 상기 열교환부의 양단 인입구와 토출구는 상기 가열 케이싱의 관통공을 통해 돌출하되, 상기 연소실의 내벽과 인접된 상기 열교환부의 인입구는 물펌프에 의해 물이 가압공급되도록 물탱크와 연통되고 상기 인입구와 대향되며 상기 분사노즐에 인접된 상기 열교환부의 토출구는 안전장치가 부설된 과열증기탱크와 연통되고, 상기 과열증기탱크와 상기 마개부의 중공된 부분이 직접연통되어 과열증기가 테이퍼 처리된 상기 열증기 토출구로부터 일정거리 이격되어 초점을 이루면서 분사되도록 하여 상기 분사노즐로부터 분사되는 연료와 혼합되도록 한 것을 특징으로 하는 증기,연료혼합 건타입 버너장치에 의해 달성된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 의한 증기,연료혼합 건타입 버너장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 건타입 버너장치를 구비한 보일러 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 연료탱크(1)에 충전된 경유, 중유 또는 등유 등의 액체연료(이하 "연료"라 한다)는 연료공급관(2)에 설치된 연료펌프(3)의 가압에 의해 분사노즐(4)을 통해 보일러(5)의 연소실(5a) 내부로 분사됨과 동시에 분사노즐(4)의 상단부에 이격설치된 점화플러그(6)에 의해 착화연소되고, 이 때 분사노즐(4)과 점화플러그(6)를 보지하는 케이싱(7)의 보일러(5)의 외부에 노출된 단부와 연통된 송풍기(8)에 의해 공기가 강제송풍된다. 여기서, 미설명번호 25는 점화플러그(6)와 전기적으로 연결된 점화트랜스이고, 미설명번호 16a는 콕 밸브이다.

본 고안의 증기,연료혼합 건타입 버너장치는 연소실(5a) 내부로 분사, 착화되는 연료에 과열증기 피막을 형성하여 화염에 의한 연소체적을 증가시켜 연료의 완전연소를 구현하도록 보일러(5)의 연소실(5a) 내부에 인입된 케이싱(7)의 외주연을 중심으로 케이싱(7)에 이격되도록 배관이 복수회 감겨진(coiling) 열교환부(9)와, 열교환부(9)의 배관을 보지하고 버너(B)에 의한 화염의 전파를 방해하지 않도록 좌우 양단이 개방되며 다수의 관통공(9a)이 형성된 원통형상의 가열 케이싱(9)이 제공되어 있다.

여기서, 보일러(5)의 외부에는 버너(B)에 의해 열교환부(9)에 물을 공급하도록 플로트(float;11)에 의해 수량이 자동조절되는 물탱크(12)와, 버너(B)에 의해 열교환부(9)의 물이 과열증기로 된 경우에 과열증기를 충전하고 다시 분사노즐(4)로 과열증기를 공급하도록 과열증기탱크(13)가 제공된다. 또한, 물탱크(12)의 물을 열교환부(9)로 가압공급하도록 물펌프(14)가 물탱크(12)와 열교환부(9) 사이에 제공되고, 물펌프(12)의 좌우 양단에는 물공급배관(15)을 개폐하는 콕 밸브(16)와 물의 역류를 방지하도록 체크밸브(17)가 제공되어 있다.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 보일러(5)의 내벽과 분사노즐(4)의 인접된 열교환부(9) 배관의 인입구(9a)에 공급된 물은 배관을 경유하면서 버너(B)의 화염에 의한 열교환에 의해 과열증기가 되고, 이 과열증기는 버너(B)의 화염측 토출구(9b)를 경유하여 과열증기배관(18)을 통해 전술된 과열증기탱크(13)에 충전된다. 여기서, 과열증기탱크(13)는 원하는 과열증기의 압력을 조절할 수 있는 구조로서 보일러 사용자에 의해 증기압을 체크할 수 있도록 압력계(P)가 부설되고, 과열증기탱크(13) 내부의 증기압이 원하는 압력 이상인 경우에 과열증기탱크(13)의 파손을 방지하기 위하여 과열증기를 외기로 배기시키도록 증기압력 안전핀(13a)과 증기배출밸브(13b)와 같은 안전장치가 각기 구비되어 있다. 그리고, 버너(B)의 작동 또는 정지에 대응하여 과열증기탱크(13)의 토출측 과열증기배관(18)을 개폐하기 위하여 솔레노이드밸브인 과열증기배관 자동개폐밸브(19)가 버너(B)의 정지시 과열증기탱크(13)와 분사노즐(4)을 연결하는 과열증기배관(18)을 폐쇄하는 제1위치와, 버너(B)의 작동시 과열증기탱크(13)와 분사노즐(4)을 연결하는 과열증기배관(18)을 연통시키는 제2위치 사이의 범위 내에서 조절되도록 과열증기탱크(13)의 증기토출측에 설치되어 있다. 또한, 과열증기가 과열증기탱크(13)로부터 열교환부(9) 또는 분사노즐(4) 측으로부터 과열증기탱크(13)로 역류되는 것을 방지하도록 과열증기탱크(13)의 인입측과 과열증기배관 자동개폐밸브(19)의 토출측에 체크밸브(20,21)가 각기 설치되어 있다. 여기서, 상기 언급된 모든 체크밸브(17;20,21)는 버너(B)의 정지시에는 그에 대응되는 배관들(15;18)을 각기 폐쇄하고, 버너(B)의 정상작동시에는 물펌프(14) 또는 과열증기탱크(13)의 압력에 의해 그에 각기 대응되는 배관들(15;18)을 개방한다.

특히, 분사노즐(4)은 과열증기와 연료의 혼합을 촉진하고자 도 1에 나타나 있는 바와 같이 과열증기배관(18)과 연통된 후단부의 내부에 상하 각기 한 쌍을 이루는 돌기부(4a)가 다수개 형성되어 있다. 여기서, 이러한 돌기부(4a)는 과열증기와 연료의 유속을 변화시키는 동시에 와류를 발생시켜 양자간의 혼합을 촉진하도록 한 것으로, 도면에 나타나 있는 형태에 한정되지 않고 상부 및 하부에 형성된 돌기부(4a)를 서로 어긋나게 형성할 수도 있으며 그의 형상에 있어서도 목적하는 바와 따라 변형실시될 수 있다.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 의한 증기,연료혼합 건타입 버너장치를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3 분사노즐 부분을 확대하여 나타내는 좌측면도이다. 여기서, 전술된 도 1 및 도 2의 실시예와 동일한 구성요소는 동일한 번호매김을 하였다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 고안의 다른 실시예는 분사노즐(22)의 연료토출 단부의 외주연을 나사가공하여 과열증기배관(18)과 연통된 중공구조를 갖는 마개부(24)를 밀폐되도록 나사결합한 구조이다. 그리고, 과열증기탱크(13)로부터 공급된 과열증기는 마개부(24)의 내벽면과 분사노즐(22)의 외주연 사이의 따라 유동되고, 도 4에 나타나 있는 바와 같이 분사노즐(22)과 나사결합된 부분에 대향되는 위치에 형성된 환형의 과열증기 토출구(24a)를 통해 토출되어 분사노즐(22)로부터 분사되는 연료와 혼합된다. 여기서, 과열증기 토출구(24a)는 도 3의 확대도면과 같이 과열증기가 과열증기 토출구(24a)로부터 일정거리 이격되어 초점을 이루면서 토출도록 그(24a)의 단부를 만곡되게 테이퍼 처리(tapering)함으로써, 분사노즐(22)에 의해 비산되게 분사되는 연료에 피막형성을 촉진토록 하였다. 보다 상세하게는, 과열증기 토출구(24a)는 도 3의 확대도면과 같이 분사노즐(22)의 토출단부와 인접되도록 테이퍼 처리되어 있다.

여기서, 본 실시예는 전술된 구조 외에 도 1 및 도 2의 기능 및 구조에 있어서 동일하기 때문에 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 본 실시예의 분사노즐(22)은 과열증기탱크(13)와 연통되지 않기 때문에 전술된 실시예의 돌기부(4a)가 형성되어 있지 않다.

하기되는 표 1은 국내에서 시판,사용되는 귀뚜라미 보일러에 통상적인 버너장치와 본 고안의 버너장치를 장착한 경우를 비교한 것으로, 본 고안의 버너장치를 장착한 보일러가 연료소모량과 열효율 측면에서 통상적인 보일러에 비하여 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 실시예는 연료와 과열증기의 혼합방식에 있어 내부혼합식과 외부혼합식으로 구분되고, 과열증기가 무화되는 연료에 과열증기 피막을 형성함으로써 버너에 의한 연소체적을 증가시켜 별도의 공연비 최적화장치를 구비하지 않아도 연료의 완전연소를 구현하여 인체에 유해하고 대기오염을 유발하는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 유황산화물(SOx) 등을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 통상 350∼450℃(최고 600℃)로 유지되는 과열증기는 연료의 연소시 증기에 의한 잠열손실을 보전할 수 있는 한편, 과열즈익로 인한 연료의 응고방지를 할 수 있다. 특히, 외부혼합식은 분사노즐로부터 분사된 무화(霧化) 연료와 과열증기가 일정거리에서 초점을 이루면서 혼합되도록 하여 과열증기에 의한 연료의 피막형성을 촉진함으로써 완전연소를 구현하도록 구성되어 있다.

Claims

분사노즐(4)로부터 비산되도록 분사된 무화(霧化) 연료를 점화플러그(6)의 착화에 의해 보일러(5)의 연소실(5a)에서 연소시키고, 상기 분사노즐(4)과 상기 점화플러그(6)를 보지하되 상기 보일러(5)의 연소실(5a) 내부로 인입된 케이싱(7)의 외기에 노출된 단부와 연통된 송풍기(8)에 의해 상기 연료의 연소시 필요한 공기를 강제송풍하는 건(GUN)타입 버너에 있어서,

상기 연소실(5a)에 인입된 케이싱(7)의 외주연을 중심으로 배관이 케이싱(7)과 이격되도록 복수회 감겨진 열교환부(9)와; 상기 열교환부(9)를 보지하되, 버너(B)에 의한 화염전파를 방해하지 않도록 양단이 개방되고 표면에 다수의 관통공(10a)이 형성된 가열 케이싱(10)으로 구성되고,

상기 열교환부(9)의 양단 인입구(9a)와 토출구(9b)는 상기 가열 케이싱(10)의 관통공(10a)을 통해 돌출하되, 상기 연소실(5a)의 내벽과 인접된 상기 열교환부(9)의 인입구(9a)는 물펌프(14)에 의해 물이 가압공급되도록 물탱크(12)와 연통되고 상기 인입구(9a)와 대향되며 상기 분사노즐(4)에 인접된 상기 열교환부(9)의 토출구(9b)는 안전장치가 부설된 과열증기탱크(13)와 연통되고, 상기 과열증기탱크(13)와 상기 분사노즐(4)의 단부가 연통된 것을 특징으로 하는 증기,연료혼합 건타입 버너장치.
제1항에 있어서,

상기 분사노즐(4)에 공급되는 연료와 상기 과열증기탱크(13)로부터 공급되는 과열증기가 원활하게 혼합되도록 상기 분사노즐(4)의 토출부에 인접된 내부에 돌기부(4a)가 선택적으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 증기,연료혼합 건타입 버너장치.
분사노즐(22)로부터 비산되도록 분사된 무화(霧化) 연료를 점화플러그(6)의 착화에 의해 보일러(5)의 연소실(5a)에서 연소시키고, 상기 분사노즐(20)과 상기 점화플러그(6)를 보지하되 상기 보일러(5)의 연소실(5a) 내부로 인입된 케이싱(7)의 외기에 노출된 단부와 연통된 송풍기(8)에 의해 상기 연료의 연소시 필요한 공기를 강제송풍하는 건(GUN)타입 버너에 있어서,

상기 분사노즐(22)의 연료토출 단부의 외주연과 중공구조를 갖는 일단부를 밀폐되도록 나사결합하되, 상기 나사결합된 부분과 대향된 환형의 과열증기 토출구(24a)의 단부를 만곡되게 테이퍼 처리한 마개부(24)와; 상기 연소실(5a)에 인입된 케이싱(7)의 외주연을 중심으로 배관이 상기 케이싱(10)에 이격되도록 복수회 감겨진 열교환부(9)와; 상기 열교환부(9)를 보지하되, 버너(B)에 의한 화염전파를 방해하지 않도록 양단이 개방되고 표면에 다수의 관통공(10a)이 형성된 가열 케이싱(10)으로 구성되고,

상기 열교환부(9)의 양단 인입구(9a)와 토출구(9b)는 상기 가열 케이싱(10)의 관통공(10a)을 통해 돌출하되, 상기 연소실(5a)의 내벽과 인접된 상기 열교환부(9)의 인입구(9a)는 물펌프(14)에 의해 물이 가압공급되도록 물탱크(12)와 연통되고 상기 인입구(9a)와 대향되며 상기 분사노즐(22)에 인접된 상기 열교환부(9)의 토출구(9b)는 안전장치가 부설된 과열증기탱크(13)와 연통되고, 상기 과열증기탱크(13)와 상기 마개부(24)의 중공된 부분이 직접연통되어 과열증기가 테이퍼 처리된 상기 열증기 토출구(24a)로부터 일정거리 이격되어 초점을 이루면서 분사되도록 하여 상기 분사노즐(22)로부터 분사되는 연료와 혼합되도록 한 것을 특징으로 하는 증기,연료혼합 건타입 버너장치.