KR910007633B1

KR910007633B1 - 버 너

Info

Publication number: KR910007633B1
Application number: KR1019880008928A
Authority: KR
Inventors: 퓔레만 외르크; 보너 하인리히
Original assignee: 브이 티 에이취 악티엔 게젤샤프트 페어파렌스 테크닉 퓌어 하이쭝; 퓔레만 외르크
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1991-09-28
Also published as: US4957427A; CA1295230C; KR890013416A; DK136288D0; EP0283435A1; DK167127B1; FI92524B; ATE60419T1; FI881171A; EP0283435B1; GR3001732T3; DE3861600D1; ES2021465B3; DK136288A; FI92524C; FI881171A0

Abstract

내용 없음.

Description

버 너

제1도는 본 발명에 따른 버너를 도시한 도면.

제2도는 버너의 제1실시예의 단면도.

제3도는 제2도의 기화기를 오른쪽에서 도시한 측면도.

제4도는 제2도에 도시된 것과 다르게 실시된 부분들만 도시한 버너의 제2실시예의 측면도.

제5도는 제4도의 V-V선을 취한 단면도.

제6도는 제4도의 Ⅵ-Ⅵ선을 취한 단면도.

제7도는 기화기와 혼합헤드가 한 몸체내에 있는 버너의 제3실시예의 측면도.

제8도는 혼합헤드의 날개를 실시하기 위한 U형 슬릿의 형성을 도시한 도면.

제9도는 제7도에 도시된 콤포넌트 유니트의 왼쪽을 도시한 도면.

제10도는 기화기가 수직으로 배열된 버너의 제4실시예를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 모터 15 : 팬

17 : 기화기 19 : 연료관

21 : 화염관 27 : 콤포넌트 유니트

29 : 혼합헤드 31 : 배플판

39 : 전기히터 53 : 유입구

55 : 배출구 57 : 스포크

71 : 노즐 83 : 회전축

본 발명은 고속으로 회전하는 중공 기화기와 기화기를 회전시키기 위한 구동 유니트와 연료 공급 수단을 가진 버너에 관한 것이다.

분무버너와 기화버너 사이에는 큰 차이가 있다. 분무버너에 있어서, 연료는 노즐로 분무되고 공기가 공급되는 연소실내에서 연소된다. 노즐의 분무 출력은 작은 범위내에서만 변경 가능하기 때문에, 분무버너는 그 출력을 연속적으로 제어할 수 없는 단점이 있다. 그들은 또한 매우 적은 가열용량으로만 제조될 수 있다. 가장 작은 노즐은 시간당 대략 1.4킬로그램의 오일 출력을 가지도록 치수가 결정된다. 분무버너의 출력은 연속적으로 변화시킬 수 없으므로, 분무버너는 열이 조금 요구되는 곳에서만 간헐적으로 가동된다. 작동기간 사이의 간격이 용이하게 임의로 짧게 할수 없기 때문에, 비교적 큰 보일러가 에너지 저장수단으로서 필요하다. 간헐적인 작동은 스위치를 반복적으로 온·오프하기 때문에 보일러에 교번적인 심각한 온도 응력과 보일러·굴뚝과 환경에 많은 그을음과 독물질을 유발시키는 단점이 있다. 특히, 시동 단계에 발생하는 불완전 연소와 그을음의 형성은 가열 시스템의 전체 효율에 매우 유해하다. 큰 보일러에서의 방사손실은 전체 효율을 더욱 감소시킨다.

상기에 설명된 분무버너에 반하여, 대체로 기화버너는 요구되는 열에 따라 매우 낮은 출력까지 연속적으로 제어할 수가 있다. 기화된 연료의 연소에 있어서, 미연소 탄화수소, 그을음과 같은 독물질의 방사가 또한 상당히 감소된다.

기화버너의 여러 가지 장점에도 불구하고, 이들은 제한된 것에서만 사용된다. 그 주요한 이유중 하나는 대부분의 기화버너는 많은 보수 유지가 요구되기 때문이다. 기화버너에 있어서, 바람직하지 않은 퇴적이 기화실내에 형성되는 경향이 있고 이는 곧 기화 효율을 저하시키고 그러므로 버너작동이 상당히 어렵다.

유럽특허 제0 036 128호에는 전기적으로 가열 가능한 기화실을 가진 기화버너가 설명되어 있다. 이 기화실의 온도는 온도 센서에 의해 측정되고 연료의 탄화를 막기 위하여 제어장치에 의해 최적 값으로 유지된다. 탄화를 더욱 회피하기 위하여 기화실은 공기유입 구멍을 가지지 않는다. 더욱이, 와이퍼 형태인 회전청소장치가 기화실내에 내장되어 있다. 이 와이퍼는 가열된 기화기벽에 연료를 고르게 분배하도록 작용하고, 퇴적이 연료 증발에 미치는 유해한 영향을 회피하기 위하여 퇴적 형성을 방지한다. 기화실내에 형성된 가스는 비교적 고속으로 노즐을 통하여 기화실을 떠난다. 연소에 필요한 공기는 팬으로 제공된다. 설명된 버너는 연료의 기화를 위하여 비교적 많은 전기 에너지가 요구되는 단점을 가진다. 이러한 형식의 버너는 온도센서와 온도 제어기가 필요하기 때문에 비교적 비싸다. 다른 기화버너와 비교하여, 연소실내에서 연소되기 전에 연료와 공기가 혼합되는 곳에서 비교적 고속으로 노즐로부터 나온 가스의 연소는 비교적 큰 소음을 내는 단점을 가진다. 연소하기 전에 공기가 가열되지 않거나 많이 가열되지 않기 때문에 냉간시동의 문제점이 발생한다. 다른 단점은 차단시에 기화된 연료가 그을음이 있는 화염으로 계속 연소되는 것이다. 또한 차단후에 기화실로부터 아직 연소되지 않은 탄화수소가 나오는 것이 가능하다.

유럽 특허 제0 067 271호에는 써모스탯에 의해 모니터되는 공기 유입구를 가진 전기 가열 기화장치를 가진 연속 제어가능한 오일버너가 설명되어 있다. 이 기화장치는 바닥에 공기 유입구가 있는 비이커 형태이다. 오일분배를 위한 회전 실린더는 이 비이커에 위치되어 있다. 이 실린더는 작은 갭을 제외하고 비이커내의 전체 기화실을 채운다. 오일 분배를 위하여, 오일은 중공 구동축을 경유하여 회전 실린더에 공급되고, 그 다음에 회전 실린더내의 방사상 구멍으로부터 기화실의 내벽에 원심력에 의해 분사된다. 그러나, 이러한 형식의 오일버너는 상업적 적용을 달성하지 못했다. 단점은 기화실이 공기의 출입 및 가스 혼합을 해치는 오염의 경향이 있다. 공기 유입구와 공기 및 가스혼합물 배출구 사이의 압력차가 매우 작기 때문에, 작은 오염일지라도 그을음 화염의 원인이 된다. 다른 단점은 회전 실린더가 실린더 표면을 거쳐 많은 양의 열을 흡수하고 이 열을 구동축을 통하여 구동 모터에 전달하고 구동 모터는 이에 의해 손상되므로 이를 위한 값비싼 보호장치가 만들어져야 한다. 기화기를 모니터하기 위한 써모스탯의 필요성은 버너의 초기 비용을 더욱 증가하게 한다.

미합중국 특허 제 3 640 673호에는 버너의 화염과 전기적으로 가열 가능한 기화실내에 위치된 팬이 있는 석유난로용 버너에 대하여 기술되어 있다. 팬의 외주와 기화실의 가열된 벽 표면 사이에는 비교적 큰 공간이 존재한다. 연료를 위한 분무판이 팬을 위한 구동축상에 위치되어 있다. 연료가 작동중에 분무판상에 분무될 때, 분무판은 연료를 작은 방울로 분배하고 작은 방울은 원심력에 의해 회전되어 외측으로 보내어진다. 이 과정에 있어서, 이들은 팬에 의해 기화실 안으로 유입하는 예열공기와 혼합된다. 팬의 외주와 기화실의 가열된 벽면 사이의 거리가 비교적 크기 때문에, 대부분의 연료 방울은 벽 표면과 접촉하지 않고 기화한다. 기화실의 가열된 벽에 부딪히는 약간의 연료방울은 거기에서 기화한다. 이는 벽상에 기화를 해치는 퇴적물을 형성하며, 특히, 시동 단계에서 오직 전기로만 기화실을 가열할 때 기화를 방해하는 퇴적물이 벽상에 형성하는 단점이 있다. 이것이 시동문제점의 원인이 될 수 있다. 더욱이, 미연소 탄화수소는 시동단계와 차단단계에서 발생한다. 상기 버너의 다른 단점은, 버너가 오직 석유로만 사용할 수 있으며, 실제적으로 대기 버너이며, 따라서, 보일러에 사용하기 부적당하다.

1986년 1월 2일 공개된 퓔리만의 유럽 특허출원 제 0 166 329호에는 기화실의 가열가능한 벽 근처까지 연장된 날개가 구비된 회전자를 가진 기화버너에 대하여 설명되어 있다. 기화실은 공기 유입구를 가진다. 회전자축을 거쳐 공급된 연료는 최종적으로 회전자에 의해 분배되고 압축공기와 혼합되고 기화실내에서 기화된다. 혼합물은 비교적 고압으로 버너판내의 구멍을 통하여 새어 나오고, 저소음, 파란 화염으로 연소된다.

완전을 위하여, 스위스연방 특허 제 628 724호에 설명된 오일버너는 이것이 비록 분무버너이기는 하나 기화버너의 특징을 가지고 있다는 것을 주목해야 한다. 이것은 넓은 출력범위에 걸쳐 제어가능하지 않는 분무버너의 본래의 단점을 가진다. 가장 낮은 출력 범위일지라도 이는 시간당 1.6 내지 2.1㎏의 오일의 비교적 높은 출력이 요구된다.

분무된 오일방울의 기화를 위하여, 혼합 튜브와 화염관이 노즐과 동축으로 구비되어 있다. 작동에 있어서, 오일은 노즐을 통하여 혼합튜브 안으로 분사되고, 그 안으로 연소에 필요한 공기가 또한 송풍된다. 화명은 혼합튜브의 단부에 형성된다. 일부의 고온 연소가스는 혼합튜브의 시초점으로 재순환되고 그 곳에서 분무오일의 혼합물과 열교환을 위한 공기와 혼합된다. 일부의 연소가스가 재순환되기 때문에, 이 버너는 혼합튜브내에서 오일방울의 광범위한 기화가 가능하고 따라서 적은 그을음을 내고 양호한 연소가 된다. 그러나, 이러한 장점은 산화질소(NO_X)의 형성이 증가하는 대가로 달성된다. 버너는 사실상 긴 화염관을 요구한다. 화염의 확장은 화염이 화염관으로부터 나온 후에 발생하기 때문에, 산화질소의 형성을 양호하게 하는 매우 높은 온도에서 비교적 큰 화염 영역이 있다. 상기에서 이미 설명한 바와 같이, 버너는 또한 광범위한 출력범위에 걸쳐 조정 불가능한 단점을 가진다. 가장 낮은 출력범위에서 시간당 1.6리터의 비교적 높은 오일 투입량을 요구한다. 이 버너는 시동과 차단 단계에서 부가적인 문제점을 가지는데, 그 문제점은 버너가 간헌적으로 작동되기 때문에 더욱 심각한 인자이다. 시동에서 하나의 문제점은 분무 노즐에서 나오는 오일방울을 점화하는 것이다. 종래의 분무버너와는 달리, 점화전극의 최적 배열은 공기 구멍판을 가진 벽에 의해 이 경우에서는 방지된다. 따라서, 반복된 시동시도에도 불구하고 점화가 일어나지 않는 위험이 있다. 시동에서 다른 문제점은 혼합튜브가 차고 그러므로 기화능력이 없는 것이다. 그러므로 화염은 혼합튜브가 고온으로 달성되었을 때까지 많은 그을음이 나고 혼합튜브에 부딪히는 오일을 기화시킬 수 있다. 버너를 차단했을 때 노즐로부터 떨어지는 오일은 많은 그을음을 내는 화염으로 계속 연소된다. 차단시에 노즐 근처에 위치한 혼합튜브가 아직 매우 고온이기 때문에, 많은 양의 열이 혼합튜브로부터 노즐로 방사되며, 이는 노즐에서 연료가 탄화하게 한다. 이것은 노즐을 고장나게 하며 특히, 노즐이 작을 때 더욱 심하다.

독일 연방공화국 특허 제 3 346 431호는 회전 기화컵을 가진 버너를 설명하고 있다. 이 회전 기화컵은 화염측이 폐쇄되어 있고 모터측에 기화된 연료를 위한 배출구를 가진다. 기화컵은 공기 공급을 위하여 환형의 반사실에 의해 둘러싸여 있다. 기화된 연료와 공기는 기화컵과 환형의 단면에서 두 동심 유동내의 화염관사이를 유동하고, 배플링에 부딪히고 혼합되어 화염을 형성한다. 단점은 기화실이 고온가스의 강제적인 유동에 놓이지 않고 거기에 퇴적물이 형성되고 곧 버너의 기능을 해친다. 특히, 미연소된 탄화수소의 주요한 방사는 버너를 차단할 때 발생한다.

프랑스 공화국 특허 제 2 269 029호는 또한 화염측에 인접한 회전 기화컵을 가진 버너에 대하여 설명하고 있다. 기화컵은 와이어 메쉬로 내측상에 연료의 유출을 방지하도록 작용하게 라이닝 되어 있다. 이 버너는 신선한 공기와 가스혼합물이 여러번 편향되기 때문에 비교적 많은 양의 에너지를 요구하는 강력한 송풍기가 요구된다. 버너 차단후의 문제점은 많은 양의 연료가 와이어 메쉬로부터 기화하며, 이는 공기로 청소되고 그러므로 비교적 차겁게 되고, 탄화수소의 주요한 방사의 결과가 된다.

미합중국 특허 제 2 535 316호에는 저속으로 회전하는 구형의 기화실을 가진 버너가 설명되어 있다. 라인을 통하여 유동하는 연료는 가벼운 마찰기화로부터 기화실 바닥에서 오일욕을 형성한다. 잔류 타르와 코우크스 잔류물은 기화실 벽상에 박막을 형성하고, 기화실이 저속으로 회전하여 이 박막이 상방으로 천천히 이동한다. 거기에서, 공기의 유동이 이 박막과 만나고 이것을 계속적으로 연소한다. 여기에서의 단점은 버너를 차단할 때, 오일욕은 그을음, 타르 및 미연소 탄화수소의 주요한 방사의 원인이 된다.

본 발명의 목적은 종래 버너의 상기 설명된 단점들을 적어도 부분적으로, 양호하게는 크게 극복한 버너를 제공하는데 있다. 저출력에서 작동할 수 있고 가열 요구에 따라 출력을 적응할 수 있고 또한 적은 보수유지가 요구되고 작동이 종속적인 버너를 의도하고 있다. 예를들면, 작동중에 작은 산화질소의 방출, 시동 및 차단시 미연소 탄화수소를 방출하지 않는 엄격한 환경보호 기준에 또한 맞아야 한다.

본 발명에 따른 기화기는 고속으로 회전하고 공기를 위한 유입구와 공기·가스를 위한 배출구를 가지고, 유입구에 고온 연소가스를 재순환하기 위한 수단이 구비되어 있다.

본 발명의 특징에 따라서, 기화기는 고속으로 회전하고, 이 때문에 분무 노즐이 기화기의 내벽에 연료를 분배하기 위하여 요구되지 않는다. 분무 노즐을 가진 버너의 단점은 이렇게 하여 회피된다. 연료를 분무하는 대신에, 연료는 예를들면, 기화기의 내벽에 유동의 형태로 유출할 수도 있다. 그 다음에 연료는 내벽에 부착되나 원심력이 이를 내벽에 대향하여 강하게 가압하고 이에 의해 전체 내벽에 박막으로 분배되고 연료의 기화를 촉진한다.

연속 운전에 있어서, 기화를 위하여 요구되는 열은 고온 연소가스의 재순환에 의해 공급된다. 이러한 고온 연소가스가 화염으로부터 후방으로 유동하고 기화기의 외벽을 통과하고 기화기의 유입구 안으로 가압된다. 기화기안이 고온이고 공기와 연소가스의 배출이 신속하기 때문에 연속적인 청소가 일어난다. 오일의 등급이 비교적 나쁜 것일지라도 만족스런 연소가 가능하다. 이는 또한 버너의 출력을 약 1대 3의 비율로 문제없이 제어할 수 있다.

제1도에 도시된 버너는 연료펌프(13)와 팬(15)과 회전가능한 기화기(17)(제2도 및 제3도 참조)를 구동하기 위하여 사용되는 모터(11)를 가지고 있다. 연료관(19)은 연료펌프(13)로부터 화염관(21)으로 둘러싸인 기화기(17)(제2도 참조)에 인도된다. 화염관(21)은 나사(23)를 풀어서 쉽게 제거할 수 있다. 볼루스탯(volustat) 또는 연료량 공급장치 즉, 마그네틱 밸브 또는 다른 적당한 장치(25)가 가열 제어 시스템(26)의 제어 명령에 따라 연료 공급을 제어하는데 사용된다.

볼루스탯은 단위 시간당 공급관내의 저항에 실제적으로 영향이 없는 대응하는 공급량을 입력신호에 따라 공급하는 장치이다. 공급량은 또한 연료의 점도에 의한 영향을 실제적으로 받지 않는다. 볼루스탯은 예를들면 스위스 레겐스도르프 소재의 새트로닉사에 의해 제조된다.

제2도는 회전 가능한 기화기(17), 혼합헤드(29), 배플판(31), 기화기(17)를 위한 구동축(33), 공기 구멍판(35), 아답터 슬리브(37), 연료관 세그먼트(19'), 전기히터(39)와 점화전극(41)을 구비한 쉽게 교체 가능한 콤포넌트 유니트(27)를 도시하고 있다. 조립후, 콤포넌트 유니트(27)는 화염관에 의해 둘러싸인다. 화염관은 비교적 짧고 혼합헤드(29)에서 조금 돌출되어 있다.

혼합헤드(29)는 방사상 날개를 가진 팬 휘일을 구비하고 있다. 혼합헤드(29)의 다른 실시예는 제4도 및 제6도를 참고로 하여 설명하기로 한다.

구동축(33)은 예를들면 신터링된 두 개의 베어링(43,45)에 의해 아답터 슬리브(37)내에 지지되어 있다. 구동축(33)의 축방향 위치는 예를들면, 세팅링(47,49)에 의해 고정되어 있다. 공기 구멍판(35)은 지지체(51)에 의해 아답터 슬리브(37)상에 고정되어 있다.

기화기(17)는 중공 회전체로서 실현되고 유입구(53)와 배출구(55)를 가지고 있다. 도시된 실시예에 있어서, 기화기는 원통형의 튜브 세그먼트(56)의 형태를 취하며 스포크(57)의 형태로 배출구에 튜브 세그먼트(56)로부터 허브(59)까지 방사상 내측으로 인도하는 코넥터를 가지고 있다. 따라서, 기화기는 튜브 세그먼트(56), 스포크(57)와 허브(59)를 가지고 있고 허브는 기화기를 구동축(33)에 고정하기 위하여 사용된다. 기화기는 나사(61)에 의해 혼합헤드(29)와 배플판(31)과 함께 고정되고 이는 구동축(33)의 축방향의 나사이를 가진 구멍(63)안에 나사로 고정된다.

기화기(17)내의 표면적을 증가시키는 수단(65)을 제공하는 것이 이롭다는 것이 증명되었다. 이들은 예를들면 금속천으로 제조된 인서트(65)를 구비할 수도 있다. 이러한 종류의 금속천에 의해, 모세관 작용이 연료를 잘 분배해 준다. 그러나, 표면적을 증가시키는 수단으로서 기화기(17)의 내부벽상에 다수의 미세한 요홈의 제공이 가능할 수도 있다. 이들 요홈은 원심력에 의해 연료를 잘 분배하기 위하여 축방향 또는 나선식으로 연장되어야만 한다.

방사상 내측으로 향한 연장부(67,69)는 튜브 세그먼트(56)의 각 단부 즉, 유입구(53)와 배출구(55)에 구비되는 것이 양호하다. 이것은 원심력으로 인한 액체 연료의 유출을 방지한다. 연장부(67)은 금속천 인서트(65)를 보유하기 위한 수단으로서 또한 작용한다.

스포크(57)가 배출구에 위치되기 때문에, 연료관 세그먼트(19')는 유입구(53)를 통하여 기화기(17)의 내부로 연장될 수 있다. 노즐(71)은 기화기벽을 향해 있고 연료관 세그먼트(19')의 단부에 위치된 인서트(65)근처까지 연장되어 있고 이 때문에 배출 연료가 금속천과 즉시 접촉하게 된다.

공기 구멍판(35)에서 밀봉링(75)에 대항하여 가압하는 연장 링(73)은 화염관(21)상에 위치된다. 이것은 연소에 요구되는 공기가 공기 구멍판(35)내의 중앙구멍(77)을 통하여서만 유동할 수 있게 보장한다. 중앙구멍(77)에는 기화기(17)를 위한 재순환 유입구(79)가 있다. 이 재순환 유입구(79)는 기화기(17)로부터 어떤 거리에 공기 구멍판(35)을 위치시켜 형성된다. 그 결과로 공기 구멍판(35)과 기화기(17)사이에 재순환 유입구(79)인 갭이 형성된다.

버너는 하기와 같이 작동된다. 시동이 되면, 우선 전기히터(39)는 가열 제어 시스템(26)에 의해 약 2분동안 스위치 온된다. 이 시간동안에 인서트(65)와 함께 기화기(17)는 가열 코일의 방사에 의해 섭씨 약 550도까지 가열된다. 이 예열시간 후에 연료펌프(13)와 연소에 필요한 공기를 공급하기 위한 팬(15)을 구동시키는 버너의 모터(11)가 시동되고, 이 때문에 기화기(17)가 회전된다. 연료펌프(13)에 의해 펌핑된 연료가 연료관(19,19')를 통하여 노즐(71)까지 유동하고 금속천 인서트(65)를 습윤시킨다. 금속천의 모세관 작용과 원심력에 의해, 연료는 높은 온도로 기화되기 때문에 전 인서트(65)에 분배된다. 기화연료는 중앙구멍(77)을 통하여 들어온 공기와 혼합되고 배출구(55)에서 점화전극(41)에 의해 점화된다. 기화기의 배출구(55)와 배플판(31)사이의 환형갭에서, 화염관(21)의 단부에서 멀리 연장되는 파란 화염이 생성된다. 화염에 의하여 생성된 뜨거운 연소가스의 일부분은 화염을 기화기(17)와 화염관(21)사이의 배출구(55)로부터 재순환 유입구(79)로 후방 유동되며, 따라서, 기화기(17)를 가열한다. 그 다음에 전기히터(39)는 스위치 오프된다. 그 다음에 재순환된 뜨거운 가스는 유입구(53)로부터 배출구(55)의 후면까지 유동되고, 한편으로는 유입되는 신선한 공기와 혼합되고, 다른 한편으로는 기화된 연료가 혼합된다. 신선한 공기가 유입구의 중앙으로 유동되기 때문에, 기화를 방해할 수도 있고 기화기의 과냉각을 일으키지 않는다. 배출구(55)에 배열된 혼합헤드(29)는 공기와 재순환된 가스와 기화된 연료를 양호하게 혼합시키고 이에 의해 최적의 연소가 일어난다. 버너가 차단될 때 노즐(71)을 통한 연료의 공급은 즉시 중지된다. 기화기가 얼마동안 계속 회전하는 것은 팬(15)에 의해 공기가 계속 공급되기 때문이다. 기화기(17)가 정지될때까지, 금속천 인서트(65)에 있는 연료는 완전 연소될 때까지 기화된다. 기화기내의 찬 부분 즉, 구동축(33)과 스포크(57)와 허브(59)가 연료에 의해 습윤되지 않기 때문에, 버너를 차단한 후 기화기로부터 미연소된 탄화수소가 나오지 않는다. 시동 상태에도 상기 사항이 적용된다.

혼합헤드(29)와 배플판(31)이 배출구(55)로부터 나오는 가스 공기 혼합물을 편향시키기 때문에 화염은 화염관(21)의 내부벽쪽을 향한다는 것을 주목해야 한다. 환언하면, 화염은 생성된 직후 화염관과 접촉한다. 이것은 화염이 짧게 되도록 허용하고, 대다수의 다른 보일러에 버너를 사용하는 것을 허용하는 이점이 있다. 매우 중요한 인자는 화염은 화염이 형성되자마자 화염관을 떠나고 확장될 수 있다는 것이다. 그 결과로서 화염 온도가 하강한다. 낮은 화염온도는 산화질소를 조금만 생산하기 때문에 환경보전의 견지에서 매우 중요하다. 그러나, 짧은 화염관(21)에도 불구하고, 기화기를 가열하기 위한 적당한 재순환은 보장되는데, 왜냐하면, 화염이 화염관에 존재하고 화염관의 후부에 충분한 압력을 가하기 때문이다.

제4도 내지 제6도의 실시예는 제2도의 실시예와 기본적으로 혼합헤드(29)가 다르게 실시되었고 혼합프롱(18)이 공기 구멍판(35)상에 구비되어 있다는 점에서만 다르다. 그외에는, 제4도의 버너는 제1도와 제2도의 것들과 동일하게 실시되었고, 따라서, 이들 도면의 설명을 이에 참조할 수 있다.

제5도에 도시된 바와 같이, 혼합프롱(81)은 공기 구멍판(35)내의 중앙구멍에 관하여 동심적으로 배열되어 있다. 이들 혼합프롱은 기화기실내에서 와류를 일어나게 하고 이에 의해 공기와 기화된 연료의 양호한 혼합을 하게 한다.

혼합헤드(29)는 양호하게는 한 몸체로 되어 있다. 이는 기화기(17)쪽으로 연장된 날개(30)의 외주로부터 반사부(31')를 가진다. 이들 날개(30)는 회전축(83)으로부터 기화기(17)의 외주와 대략적으로 같은 거리에 위치되어 있다. 제6도에 도시된 바와 같이, 날개(30)는 혼합헤드의 회전방향(85)에 관하여 위치되어 있고 이들은 외부에서 내부로 공기를 공급하려고 하는 경향을 가진다. 그러나, 버너의 동작에 있어서, 공기가 기화기를 통하여 유동하기 때문에 이러한 경향에 반작용되는 경우는 없다. 날개(30)는 연료와 공기를 특히 잘 혼합해 주므로 안정된 화염이 혼합헤드(29)의 외주에 생성된다.

제7도 내지 제9도에 따른 제3실시예는 제2실시예를 실제적으로 단순화한 것을 나타낸다. 그외에는 버너는 제1도와 제2도의 것과 동일하게 실시되었으므로 이들 도면의 설명을 참조하면 된다. 콤포턴트 유니트(27)는 고속으로 회전하고 혼합헤드(29)와 반사부(31')를 가진 기화기(17)와 기화기(17)를 위한 구동축(33)과 공기구멍판(35)과 아답터를 슬리브(37)와 연료관 세그먼트(19')와 전기 히터(39)와 점화전극(41)을 실제적으로 구비한다. 조립후, 콤포넌트 유니트(27)는 화염관(21)에 의해 둘러싸인다. 참조번호(28)는 팬(15)(제1도 참조)상에 콤포넌트 유니트(27)를 나사로 조여서 고정하기 위한 플랜지(28)를 도시한다. 구동축(33)은 두 개의 베어링(43,45)에 의해 아답터 슬리브(37)내에 지지되어 있다. 베어링(45)는 기화기(17)로부터 비교적 멀리 이격되어 있고 이 때문에 이는 열로부터 잘 보호된다. 이를 달성하기 위하여, 나사(50)로 고정될 수 있는 조절 가능한 보조 지지체(51)는 공기 구멍판(35)을 지지하기 위한 아암 또는 이격부재(52)를 가진 아답터 슬리브(37)상에 구비된다. 작동에 있어서, 베어링(45)으로부터 떨어진 공기구멍판(35)의 이격은 베어링(45)과 기화기(17)사이의 구동축(33)을 신선한 공기에 의해 냉각되는 것을 보장한다. 이격부재(52)는 예를들면, 나사(46,48)에 의해 지지체(51) 또는 공기구멍판(35)에 연결되어 있다.

모터(11)와 구동축(33) 사이의 커플링은 나사(38), 탄성중합체 물질의 몸체(40)과 나사(42)를 가진 커플링 세그먼트(36)를 경유하여 달성된다. 나사(38)는 혼합헤드(29)에서 회전에 의해 모터(11)(제1도 참조)축내의 축방향 나사로 조여진다. 기화기(17), 혼합헤드(29)와 반사부(31')는 구동축(33)에 나사(61)로 고정된 유니트(18)를 형성한다. 이 유니트는 튜브 세그먼트로 값싸게 제조할 수 있다. 유니트는 또한 판금을 튜브 세그먼트로 로울링하고 접하는 단부를 용접 또는 다른 방법으로 결합하여 제조할 수도 있다. 혼합헤드(29)를 형성하는 튜브 세그먼트 부분에 반사부(31')가 도입되고 튜브 세그먼트에 용접 또는 달리 결합된다. 혼합헤드(29)는 튜브 세그먼트의 정면부에 의해 형성된다. 혼합헤드(29)는 리스트릭션(69')에 의해 기화기(17)로부터 분리된다. 이 리스트릭션은 제2도의 연장부(69)에 대응하고, 액체 연료가 혼합헤드 안으로 기화되지 않은 상태로 흐르는 것을 방지하는 내측으로 향한 장벽을 형성한다.

혼합헤드(29)는 날개(30)를 가진다. 이들 날개(30)는 판금편 또는 벽에 U형 슬릿(32)(제8도 참조)을 형상하고 그 다음에 태브(30')위로 구부려 벽으로부터 형성될 수 있다. 날개는 안쪽으로 돌출하고 외측 안쪽으로부터 공기가 공급되는 경향을 가진 혼합헤드(29)의 회전방향에 관하여 위치되는 것이 양호하다. 작동에 있어서, 기화기를 통하여 유동하는 공기는 이러한 경향에 반대로 작용한다. 그 결과로, 날개(30)는 기화된 연료와 공기의 혼합을 달성하고, 이 때문에 안정된 화염이 혼합헤드(29)의 외주에 생성된다.

설명된 제조상의 하나의 이점은, 제2도와 제3도의 실시예와는 달리, 기화기(17)와 구동축(33)을 연결하기 위하여 스포크와 같은 부가적인 연결수단이 필요하지 않다는 것이다.

시험결과는 금속천의 인서트(65)(제2도에서)가 여러번 생략될 수 있다는 것을 보여준다. 이는 기화기(17)가 비교적 길다면 특히 유효하다. 짧은 기화기(17)는 상방으로 굽은 림을 가진 금속천 인서트(65)를 구비하는 것이 양호하다. 이 림은 기화기실 안으로 방사상으로 더욱 돌출된 방사상 플랜지(66)을 나타내고, 이는 연료 방울을 차단하기 때문에 연료 방울은 기화한다.

공기구멍판(35)에서 밀봉링(75)에 대향하여 가압하는 연장링(73)은 화염관(21)상에 위치되어 있다. 이것은 연소에 요구되는 공기가 중앙구멍(77)을 통해서만 유동될 수 있다는 것을 보장한다. 기화기(17)가 공기구멍판(35)으로부터 이격되기 때문에 재순환 유입구(79)가 형성된다.

유니트(18)와 화염관(21)용 재질로서 내화성 강철이 양호하다.

제10도의 제4실시예에 따른 버너는 제7도 내지 제9도의 실시예와 실제적으로 동일하므로 이의 상세한 설명은 상기 설명을 참조하면 된다. 제10도의 버너는 수평으로 배열되지 않은 수직으로 배열된 수직 버너이다. 기화기(17)는 약간의 원추형부(17')를 가지고 있다. 그 결과로 기화기(17)의 회전 원심력은, 연료에 작용하며 연료가 연료관 세그먼트(19')로부터 나온 후에 기화기(17)의 내벽상에서 연료가 아래로 흐르게 하는 중력을 상쇄시킨다. 기화기(17)가 수직으로 배열되었음에도 불구하고, 연료는 내부벽에 균일하게 분배되고 기화된다. 본 발명의 기본 개면에서 벗어남이 없는 어떤 수정도 가능하다. 예를들면, 버너는 또한 상방으로 향한 혼합헤드와 수직으로 배열할 수도 있다.

기화기는 기화기 제조를 용이하게 하는 원통형 튜브 세그먼트의 형태가 양호하다. 예를들면, 이것은 원통형 튜브 재료로 제조될 수 있다. 원통형 튜브 세그먼트는 또한 원심력이 전체 내벽에 걸쳐 원료의 양호한 분배를 양호하게 하는 이점을 가지고 있다. 이는 연료공급관이 튜브 세그먼트 안으로 약간 연장되도록 하기 위하여 충분하다. 연료공급관은 기화기의 유입구를 통하여 기화기의 내부 안으로 연장될 수 있고, 따라서 연료는 제조에 비교적 많은 비용을 요구할 수도 있는 기화기의 구동축을 통하여 공급될 필요가 없다. 필요하다면, 연료공급은 구동축을 통하여 자연적으로 행하여 질수 있다.

기화기벽을 향한 노즐은 기화기의 내부벽 또는 표면적을 증가하는 수단의 표면근처까지 연장된, 연료공급관의 단부에 적당하게 구비되어 있다. 노즐은 분무버너에 사용되는 것과 같은 일종의 분무노즐 보다는 약 1mm의 횡단면에서 연료관을 쉽게 제한한다. 연료가 튜브 세그먼트 단부에서 새는 것을 방지하기 위하여 방사상 내측으로 향한 연장부는 적어도 튜브 세그먼트의 배출구 단부상에 구비되어 있다.

회전 기화기는 여러가지 방법으로 구동될 수 있다. 예를들면, 기화기는 기화기를 통하여 유동하는 공기 유동에 의해 구동될 수 있다. 그러나, 회전 가능한 기화기는 예를들면, 버너모터의 구동 유니트에 결합된 구동축을 가지는 것이 양호하다. 이것은 버너가 스위치 온될때, 기화기가 회전하는 것을 보장한다. 예를들면, 스포크 형태의 연결수단은 기화기를 구동축 또는 구동축 상에 장착된 허브에 연결을 적절히 제공해 준다. 스포크는 배출구에 적당히 배열된다. 이것은 연료관이 배출구로부터 기화기 안으로 돌출을 가능하게 해준다. 이 경우에 있어서, 실제적으로 전체 기화기는 금속천 인서트를 수용하기 위하여 사용될 수 있다. 기화기를 가열하기 위하여 버너가 스위치 온될때 고정 전기히터는 회전 기화기로부터 적당하게 이격위치된다. 기화기는 방사열에 의해 가열된다. 그 다음에 화염관은 가열기와 전기히터로부터 이격되고 동축적으로 배열된다.

공기가 관통하여 흐르는 기화기는 공기에 의해 너무 냉각되는 단점을 가진다. 전기히터가 연속적으로 기화를 위하여 필요한 에너지를 공급해야만 한다면, 이것은 상당량의 전기를 소모할 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 재순환 유입구가 기화기를 위하여 구비되어 있다. 이것은 버너가 가동된후 전기히터를 스위치 오프하게 하고 연소실내에 생성된 고온가스로부터 기화기열을 배출 가능하게 해준다.

양호하게는, 기화기의 유입구에 공기를 공급하기 위한 구멍을 가진 공기구멍판이 구비되어 있다. 이 공기 공급구멍은 중앙에 적절히 위치되어 있고 또한 기화기를 위한 구동축을 위한 통로로서 작용한다. 이에 의해 비교적 차가운 공기가 기화기의 중앙으로 편향된다.

기화기 안으로 돌출된 적어도 하나의 혼합프롱이 적절히 구비되어 있다. 이 혼합프롱은 기화된 연료와 공기의 혼합을 촉진하는 와류를 생성시킨다. 여러개의 혼합프롱이 공기구멍판의 구멍에 관하여 동심적으로 위치되는 것이 적당하다. 이러한 배열은 특히 기화된 연료와 공기의 양호한 혼합을 하게 한다. 공기구멍판은 기화기로부터 이격되어 적절히 위치되는데, 공기구멍판과 기화기 사이의 갭은 재순환 유입구를 형성한다. 이러한 배열은 재순환된 고온가스가 일차적으로 개화기의 내벽을 따라 일소하고, 한편 찬 공기가 기화기의 안으로 유동하게 하는 원인이 된다. 이에 의해 양호한 연료의 증발이 달성되고, 버너를 차단한 후 연료의 계속적인 증발이 회피된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 혼합헤드는 기화기의 배출구에 위치된다. 이 혼합헤드는 기화기와 함께 회전하고 기화된 연료와 공기를 잘 혼합하게 한다. 혼합헤드는 여러 가지 방법으로 실시할 수 있다. 예를들면, 배출구로부터 이격되어 위치되고 방사상 날개를 가진 팬 휘일로 형성될 수도 있다. 이러한 종류의 혼합헤드는 비교적 작은 판금을 사용하여 제조될 수 있다.

이것은 슬릿 배플판이 기화기의 배출구로부터 이격되게 하며, 이는 재순환을 촉진한다. 배플판의 분할은 양호한 냉각을 제공한다.

양호한 실시예는 혼합헤드가 기화기로부터 이격되고 기화기쪽으로 연장된 날개를 가진 반사부분에 의해 형성되어 있다. 날개는 혼합헤드의 외주상에 위치되고 그들의 피치는 외측에서 내측으로 공기를 공급할 경향을 가지도록 되어 있다. 그러나, 이는 작동중의 경우가 아니며 공기구멍판의 구멍을 통하여 공기가 유동하기 때문에 이러한 경향은 반대로 작용한다. 혼합헤드의 이러한 실시예를 특히 기화된 연료와 공기를 잘 혼합하고, 이 때문에 안정된 화염이 혼합헤드의 외주에 생성된다.

기화기는 금속천과 같은 표면적을 증가시키는 수단을 가지고 있다. 이는 연료막의 유효 표면적을 증가시키고 기화를 가속시킨다.

금속천 또는 소결된 다공 혼합물이 사용된다면, 기화기의 전체벽에 연료의 분배를 양호하게 하는 모세관 작용을 또한 양호하게 한다. 표면적을 증가시키기 위한 수단은 중공체의 내벽을 둘러싼 인서트에 의해 적당하게 구비된다. 이러한 인서트는 수리작업중에 필요하다면 쉽게 교체할 수 있다. 연료가 연료공급관으로부터 나와서 곧 금속천과 접촉하기 때문에, 표면적, 모세관 작용과 원심력은 연료를 기화기 내부의 전체 표면에 곧 배분할 경향을 가지게 한다. 따라서 연료방울이 기화기내에서 강제적인 공기유동에 의해 편승 및 외측으로 운반될 위험이 없다.

인서트는 실제적으로 방사상 내측으로 돌출된 플랜지를 가진다. 그 결과로, 어떤 오일방울도 인서트의 고온 표면상에서 차단되고 증발된다.

본 발명의 양호한 실시예는 기화기, 혼합헤드, 유니트를 형성한 반사부를 구비하고 있다. 이러한 유니트는 구동축에 하나의 나사로 쉽게 고정할 수 있으며 이는 버너의 보수작업을 용이하게 한다. 전문 지식이 없는 사람일지라도 기화기와 혼합헤드를 가진 유니트를 짧은 시간내에 교체할 수 있다. 예를들면, 공지의 분무버너의 노즐교체에는 해당안될 경우가 있다. 기화기와 혼합헤드는 예를들면, 튜브 세그먼트로 성형된 판금편의 단일 튜브 세그먼트로 제조할 수 있다. 이것은 더 값싸게 하고 제조를 상당히 용이하게 한다. 혼합헤드의 날개는 벽으로부터 형성될 수 있다. 이는 예를들면, 스탬핑 작업으로 달성할 수 있다.

기화기와 혼합헤드와 날개의 설명된 실시예는 두가지 기능을 가진다. 한편, 이들은 기화된 연료와 공기를 혼합하기 위한 수단으로 작용하고, 다른 한편으로는, 이들은 기화기와 구동축 사이의 연결가교로서 작용한다. 기화기와 혼합헤드가 부분으로 분리될 때 요구되는 것과 같이 분리 스포크는 분리될 수 있다.

날개가 내부로 적당히 돌출되면, 이는 혼합헤드에서 비교적 안정된 화염을 형성할 수 있다.

기화기내로 유동하는 공기의 냉각작용은 기화기와 베어링 사이에 기화기 길이와 대략적으로 동일한 이격을 가져서 구동축 베어링을 냉각하기 위하여 이용될 수 있다.

본 발명의 영역내에서 여러 변경 및 수정을 할 수도 있다.

Claims

고속으로 회전하는 중공몸체 형태인 기화기(17)와 기화기(17)를 회전시키기 위한 모터(11)와 기화기(17)의 내부에 연료를 공급하기 위한 수단(13,25,19,19')을 가진 버너에 있어서, 상기 고속 회전 기화기(17)는 공기를 위한 유입구(53)와 가스 공기 혼합물을 위한 배출구(55)와 유입구(53)에 고온 연소가스를 순환하기 위한 재순환 유입구(79)를 구비하는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 기화기는 원통형 튜브 세그먼트(56)을 가진 것을 특징으로 하는 버너.
제2항에 있어서, 환상의 방사상 내측으로 향한 연장부(67,69)가 적어도 튜브 세그먼트(56)의 배출구 단부상에 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 연료관 세그먼트(19')는 기화기(17)의 유입구를 통하여 기화기의 내부로 연장되는 것을 특징으로 하는 버너.
제4항에 있어서, 기화기벽을 향하는 노즐(71)이 기화기의 내벽 근처 또는 표면적을 증가시키기 위한 인서트(65)의 표면 근처까지 연장된 연료관 세그먼트(19')의 단부에 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 회전 가능한 기화기(17)는 구동축(33)을 갖는 것을 특징으로 하는 버너.
제6항에 있어서, 상기 구동축(33)은 적어도 하나의 베어링(43,45)내의 아답터 슬리브내에 지지되고 커플러 성분에 의해 구동 유니트인 버너 모터(11)에 짝결합되는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 구동축(33) 또는 구동축(33)상에 장착된 허브(59)에 기화기(17)를 연결하는 스포크(57)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 고정 전기히터(39)가 회전 가능한 기화기(17)로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제9항에 있어서, 화염관(21)이 기화기(17) 및 전기히터(39)와 동축으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 기화기(17)에 재순환 유입구(79)가 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 기화기(17)의 유입구(53)에 공기를 공급하기 위한 중앙구멍(77)을 갖는 공기구멍판(35)이 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 기화기(17)안으로 돌출하는 적어도 하나의 혼합프롱(81)이 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
제13항에 있어서, 다수의 혼합프롱(81)이 공기구멍판(35)의 중앙구멍(77)에 대하여 동심으로 위치하는 것을 특징으로 하는 버너.
제12항에 있어서, 상기 공기구멍판(35)은 기화기(17)로부터 이격되어 있고, 공기구멍판(35)과 기화기(17)사이의 갭은 재순환 유입구(79)를 형성하는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 혼합헤드(29)가 기화기(17)의 배출구(55)에 위치하는 것을 특징으로 하는 버너.
제16항에 있어서, 상기 혼합헤드(29)는 방사상 날개(30)을 가지며 기화기(17)의 배출구로부터 이격되어 위치된 팬 휘일에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 슬릿 배플판(31)이 기화기(17)의 배출구(55)로부터 이격되어 위치되는 것을 특징으로 하는 버너.
제16항에 있어서, 상기 혼합헤드(29)는 기화기를 향해 연장되는 날개(30)를 가지며 기화기(17)의 배출구(55)로부터 이격되어 위치하는 배플판(31)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 연료량 제어장치(25)가 연료공급을 제어하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 버너.
제16항에 있어서, 상기 회전가능한 기화기(17), 기화기(17)의 배출구에 혼합헤드(29) 및 배플판(31), 구동축(33), 아답터 슬리브(37), 공기구멍판(35), 전기히터(39)와 점화전극(41)이 버너를 위하여 쉽게 교체할 수 있는 콤포넌트 유니트(27)를 형성하는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 기화기(17)는 표면적을 증가시키기 위하여 금속천과 같은 인서트(65)를 갖는 것을 특징으로 하는 버너.
제22항에 있어서, 상기 표면적을 증가시키기 위한 수단은 기화기(17)의 내부벽을 적어도 부분적으로 덮는 인서트(65)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 버너.
제22항에 있어서, 상기 인서트(65)는 실제적으로 방사상 내측으로 돌출한 플랜지(66)를 가진 것을 특징으로 하는 버너.
제16항에 있어서, 상기 기화기(17), 혼합헤드(29)와 반사부는 단일 콤포넌트 유니트(18)로 형성되는 것을 특징으로 하는 버너.
제25항에 있어서, 상기 기화기(17)와 혼합헤드(29)는 단일 튜브 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 버너.
제26항에 있어서, 상기 혼합헤드(29)의 날개(30)는 튜브 세그먼트의 벽으로부터 스탬핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는 버너.
제27항에 있어서, 상기 날개(30)는 내측으로 돌출된 것을 특징으로 하는 버너.
제7항에 있어서, 상기 기화기(17)와 구동축(33)의 베어링 사이에 기화기(17)의 길이와 대략적으로 동일한 거리가 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 버너는 수직으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제30항에 있어서, 상기 기화기(17)의 적어도 한 원추형부(17')는 바닥쪽을 향해 위치된 작은 직경을 갖는 약간 원추형인 것을 특징으로 하는 버너.