KR950013965B1 - 가스버너 - Google Patents

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KR950013965B1
KR950013965B1 KR1019890003472A KR890003472A KR950013965B1 KR 950013965 B1 KR950013965 B1 KR 950013965B1 KR 1019890003472 A KR1019890003472 A KR 1019890003472A KR 890003472 A KR890003472 A KR 890003472A KR 950013965 B1 KR950013965 B1 KR 950013965B1
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르 메르 조세프
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샤포또 에 모리
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Abstract

내용 없음.

Description

가스버너
제 1 도는 제 2 도의 I-I선 축방향 단면도.
제 2 도는 본 발명의 따른 가스버너의 일실시예의 반평면도.
제 3 도는 제 1 도의 확대상세도.
제 4 도는 가스버너의 다공벽 외부면의 부분확대도.
제 5 도는 가스버너의 다공벽 내부면의 부분확대도.
제 6 도는 본 발명에 따른 가스버너의 또다른 실시예의 평면도.
제 7 도는 제 8 도의 VII-VII선 축방향 확대단면도.
제 8 도는 제 6 도의 가스버너의 부분확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 에어박스 2 : 원통형 회전측벽
3 : 다공벽 4 : 평형횡벽
5 : 밀접오리피스 6 : 덕트
7 : 가스이송탱크 8 : 연통
9 : 파이프 10 : 격벽
11 : 중공침봉 12 : 원형노즐
14 : 스폿스페이싱 15 : 중공홈
23 : 점화기 24 : 보충오리피스
25, 26 : 다공벽 27, 28 : 슬릿
29, 30 : 브리지
본 발명은 공기와 혼합되는 압축연료가스, 예를 들어 천연가스, 부탄가스, 프로판가스의 연소에 의해 발생되는 화염을, 다수의 노즐을 통해, 분배하는 형식의 가스버너에 관한 것이다.
이러한 버너는 예를 들어 물가열기, 욕조가열기, 가정용 또는 산업용 중앙난방보일러, 요리기구 등에 장치된다.
본 발명은, 이러한 버너들 중, 특히 에어박스(air-box), 수많은 밀접오리피스(orifice)가 형성되어지는 외부벽, 압축연료가스 공급장치에 연결되고 상기 벽과 격벽 사이를 공기가 자유롭게 유동하도록 에어박스의 다공벽의 반대편에 상기 다공벽에서 충분히 떨어져 있는 다공격벽이 설치되는 가스이송탱크, 및 격벽의 구멍단부와 밀폐상태로 연결되고 각 개구부가 다공벽의 오리피스의 입구의 중앙지역 내로 향함으로서 그것과 함께 화염생산실을 형성하는 공기-가스연료 혼합기 분배용노즐을 한정하는 다수의 중공침봉으로 구성되는 버너에 관한 것이다.
"대기" 버너로 불리우는 그런 버너들의 잘 알려진 실시예에서, 에어박스는 대기와 소통하고, 화염을 발생시키는 연료혼합기를 형성하는데 사용되는 공기는 침봉을 빠져나가는 압축가스에 의해 오리피스를 통해 구동되는데 이러한 목적을 수행하기 위하여 상기 오리피스는 아래로 모이는 형상을 취한다.
그래서, 화력이 약할 경우, 차례대로 위로 향하게 되는 화염이 소멸되는 것을 피하고 화력이 강할 경우, 분리됨으로해서 아래로 향하게 되는 화염이 소멸되는 것을 피해야 할 필요성이 존재하기 때문에 넓은 범위에 걸쳐 버너의 화력을 조절하는 것이 쉽지 않다.
추가로, 화염을 발생시키는 연료혼합기는 균질하지 않다. 공기에 대한 가스의 상대적인 비율이 각 분배노즐의 주변에서보다 각 침봉의 출구의 측부근의 지역, 즉 가스가 장애물에 의해 어떠한 방해도 받지 않고 유동하게 되는 지역에서 더 높아진다. 그 결과 상기 혼합기의 불완전 연소가 일어나고 연소가스에서 특히 일산화탄소와 산화질소와 같은 바람직하지 않은 유독가스가 생성된다.
본 발명의 목적은 특히 이러한 결점을 해소하는데 있다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 버너는 에어박스가 압축공기 공급장치에 연결되고 각각의 오리피스가 최소 한개의 원통형 구멍으로 형성되고 침봉을 빠져나가는 분출가스를 이 분출가스를 둘러싸는 공기쪽으로 편향시키기 위해 기계적인 장애물이, 대응하는 침봉의 축방향 연장선에서, 각 오리피스의 출구의 중앙지역을 가로질러 배치되는 것을 그 특징으로 한다.
바람직한 실시예에서, 아래와 같은 배열의 하나 및/또는 다른 것이 추가로 수용된다 :
- 기계적인 장애물이 대응하는 오리피스를 동일한 두 부분으로 분리시킨다.
- 에어박스의 다공벽의 구멍지역이, 벽으로부터 외부로 돌출되는 스텝의 하단부의 형성되는 개구부와 이 벽의 작은 구멍의 최소 하나의 석세션(succession)에 의해 옆으로 한정된다.
- 보충 오리피스가 에어박스의 다공벽 내에 형성되고 상기 오리피스 사이에서 간격을 두고 떨어져 있고 이 오리피스의 단면보다 더 작은 단면을 갖는다.
- 에어박스의 다공벽 내에 형성되는 오리피스가 원형이고 상기 벽의 외측에 있는 스폿스페이싱(spot spacing)에 의해 한정된다.
에어박스의 다공벽 내에 형성되는 오리피스가 이 벽의 내부면 내에 형성되는 홈(groove)에 의해 서로 연결된다.
- 기계적인 장애물을 형성하는 브리지(bridge)가 상기 홈 내에 설치되는 세선(細線)으로 형성된다.
- 에어박스의 다공벽과 이송탱크의 다공격벽이 약 1cm의 거리를 두고 서로 떨어져 위치하고, 다공벽 내에 형성되는 각 오리피스의 직경이 4mm 정도이고, 각 침봉의 내경이 0.6-0.7mm 정도이고, 그 외경은 1.2-1.4mm 정도이고, 인접하는 침봉의 축간거리가 6-8mm 정도이고, 각 보충 오리피스의 직경이, 만일 제공된다면, 2-3mm 정도이고, 작은 구멍의 직경이, 만일 제공된다면, 2-3mm 정도이다.
- 에어박스의 다공벽이 나란히, 한 개는 내부에 다른 한 개는 외부에, 연결된 두 벽으로 구성되고 또한 외부벽으로 인해, 내부벽의 다공부분의 중간지역의 반대편에 기계적인 장애물을 구성하는 브리지가 형성되도록 하기 위해 서로 엇갈리는 다공부분을 갖는다.
- 상기 벽 내에 형성되는 다공부분이 평행한 단부를 갖는 신장형 형상을 갖고, 신장되는 방향으로 상호 정렬된다.
- 나란히 연결되는 두 벽이 원형으로 이루어지고 다공부분은 방사상으로 신장된다.
- 내부벽 내의 다공부분 사이에서 형성되는 브리지가, 나란히 연결되는 두 벽의 , 상기 벽의 축에 가장 밀접한 지역에서는 더 넓다.
- 내부벽이 외부벽보다 더 두껍다.
- 에어박스 내부의, 에어박스의 다공벽의 면이, 각 오리피스의 부근에서, 상기 오리피스를 통해 흡입되는 공기에 회전운동을 전하는 최소 한 개의 흡기구를 포함한다.
- 에어박스가, 원통형 케익과 같은 일반적인 형상을 취하고, 중공링이 에어박스와 동축관계인 가스이송탱크를 내부에 수용한다.
상기의 주요배열이 아니더라도, 본 발명은 되도록이면 동시에 사용되고 또한 앞으로 더욱 명백히 논의될 다른 배열을 포함한다.
이제, 본 발명에 따른 두 가지의 바람직한 실시예가 첨부도면을 통해 결코 제한되지 않고 구체적으로 서술되어진다.
제 1 도 내지 제 5 도에 도시된 가스버너는 두꺼운 케익형태로 된, 구체적으로 설명하면 원통형 회전측벽(2)과 2개의 평형횡벽(3, 4)으로 한정되는 에어박스(1)로 구성된다.
상기 평형횡벽 중 하나의 평벽(3)에는, 그 내부면이 회전원통형인 다수의 밀접오리피스(5)가 형성된다.
다른 하나의 평벽(4)에는, 팬(도시안됨)과 같은 외부압축 공기 발생기와 에어박스가 덕트(6)에 의해 연결이 이루어지는 통과수단이 나있다.
전방향에서 틈새를 갖는 가스이송탱크(7)가 에어박스(1) 내부에 설치되는데, 상기 가스이송탱크(7)는 에어박스(1)의 경우처럼 원통형 케익형태로 형성되지만 상기 에어박스보다는, 크기가 작고중앙에는 연통(8)이 설치된다.
상기 가스이송탱크는 에어박스(1)와 동축상태로 배치되고 파이프(9)에 위해 압축연료가스 공급장치에 연결되고 다공벽(3)과 평행한 상기 탱크의 격벽(10)에 가스이송탱크(7)에 내부를 오리피스(5)의 중심부에 각각 연결하는 다수의 중공침봉(11)이 직립한다.
다공벽(3)과 격벽(10)의 마주보는 면간의 거리 D는 공기가 상기 두 요소 간에 생성되는 공간 내에서 자유롭게 유동할 수 있도록 매우 크다. 그리고 동일한 이유로 해서, 각 중공침봉 간의 간격 E는 충분히 크고 외경 de는 충분히 작다.
그리서 공간 Z를 차지하는 공기의 압력은 이 공간의 모든 지점에서 동일하다.
유사하게도, 환상 가스이송탱크(7)의 내부체적이 충분히 크기 때문에 파이프를 통해 탱크 내로 수용되는 가스는 상기 체적의 모든 지점에서 동일한 압력에 놓이게 된다.
그 결과, 각각의 중공침봉(11)의 출구에 분배되는 압축 가스유동은 그 모두가 서로 동일하게 되고, 침봉출구 근처에서 오리피스(5)를 통해 에어박스(1) 외부로 분사되는 압축공기유동 또한 서로 동일하게 된다.
그와 함께, 연소실에 분포되어 오리피스(5)와 침봉(11)의 출구에 의해 형성되는 각각의 노즐(12)을 지나 연소되는 공기-가스혼합기 성분은 서로 동일하고 에어박스(1) 내부로 유입되는 공기의 흡압 및/또는 이송탱크(7) 내부로 유입되는 가스의 흡입을 조정함으로서 매우 쉽게 조절되어진다. 그래서, 만일 연료혼합기의 두 가지 공기 및 가스성분이 지시된 자리에서 매우 잘 혼합된다면, 상기 자리에서의 상기 혼합기의 점화로 인해 다수의 화염(13)이 생성될 때에 그 자리에서 뛰어난 균질연소가 자동적으로 획득 되어진다.
상기와 같이 혼합기가 잘 섞이도록 하기 위해, 기계적인 장애물이 각각의 오리피스(5)의 중심부 내에, 다시 말해 각각의 침봉(11)의 축방향 연장부 내에 제공된다.
이 장애물은, 획득되는 혼합물이 대응하는 노즐의 출구에 분포되기 직전에, 장애물을 둘러싸는 압출공기와 잘 섞이게 하는 어떤 난류를 생성시킴으로서 침봉을 빠져나가는 가스를 편향시킨다.
제 1 도 내지 제 5 도에 도시된 실시예의 경우, 본 장애물은 특히 스테인레스강으로 형성되는 세선(16)으로 이루어지는데, 이 세선(16)은 에어박스의 다공벽(3)의 외부면에, 오리피스(5)의 직경방향으로 고정된다.
연소의 질과 균일성은 에어박스의 다공벽(3)을 하기와 같이 적응시킴으로서 더욱 개선될 수 있다 :
- 상기 벽의 외면상에서, 오리피스(5)가 스폿스페이싱(14)에 의해 한정된다.
- 상기 스폿스페이싱(14)이, 화염(13)의 보존뿐만 아니라 중간점화를 손쉽게하는 소형태널망을 형성하고 또한 그 일부는 화염 리테이너의 기능도 수행하는 상기 세선(16)을 수용하는 중공홈(15)에 의해 서로 연결된다.
-내부 및 외부에서, 벽(3)의 환상 다공지역이 상기 벽의 한쪽면에서 다른 쪽면까지 통과하는 작은 구멍(7)과 상기벽에서 외부로 돌출되는 스텝(step)(18)의 하단부분에 외부로 나있는 개구부에 의해 한정된다.
- 벽(3)의 다공지역 내에서 다수의 소원형 보충오리피스(24)가, 오리피스(5) 사이에서 균등하게 서로 간격을 두고 떨어진 상태로 형성되고 상기 오리피스(5)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는다.
- 벽(3)의 내부면에서, 각 오리피스(5)의 인접한 부근에서, 최근 한 개의 흡기구(19)(제 3 도 내지 제 5 도 참조)가 상기 오리피스를 통해 흡입되는 압출공기에 회전운동을 전할 수 있도록 형성되므로해서 중앙침봉(11)을 빠져나가는 연료가스와의 혼합이 개선되고 그로 인한 이익은 사용되는 가스가 부탄가스나 프로판 가스일 경우 특히 가치가 있다.
실제로, 원형노즐(12)의 구성품의 여러가지 다른 치수는 유익하게도 아래의 값들을 갖는다 :
- 격벽(10)에서 독출되는 각 침봉(11)의 길이에 사실상 대응하는 거리 D : 8-10mm, 되도록이면 9mm,
- 인접하는 침봉의 축간간격 E : 5-9mm, 되도록이면 6-8mm,
- 각 침봉의 내경 d1: 0.4-0.8mm, 되도록이면 0.6-0.7mm,
- 각 침봉의 외경 de: 1-1.5mm, 되도록이면 1.2-1.4mm,
- 다공벽(3)의 두께 : 2-5mm
- 각 오리피스(5)의 직경 T : 3-5mm, 되도록이면 4mm,
- 각 스폿페이싱(14)의 직경 L : 5-7mm, 되도록이면 6mm, 및 깊이 : 약 1mm
구멍(17)과 오리피스(24)의 직경은, 만일 상기 요소들이 제공된다면, 유익하게도 2-3mm 정도의 크기를 갖는다.
침봉의 수는 일반적으로 수십개, 경우에 따라서는 수백개 까지로 이루어진다.
각 침봉 개구부는 일반적으로 에어박스(1)의 다공벽(3)의 내부표면의 레벨보다 조금 낮게 축방향으로 위치한다. 즉 에어박스 내에 위치하게 된다. 그러나 벽(3)의 외부표면의 레벨을 초과하지는 않고, 내부표면의 레벨을 약간 넘어서서 외부를 향해 위치할 수도 있다.
하기와 같은 요소가 또한 도면에 도시될 수 있다 :
- 이송탱크(7)를 에어박스(1) 내부에 고정시키고 상기 이송탱크의 특별히 굵은 부분(22)내에 형성되는 나사구멍(21)에 결착되는 나사(20)(제 1 도 참조).
- 예를 들어 압전 스파크 형식의 점화기(23)(제 2 도 참조).
에어박스(1)는, 다공벽(3)을 포함해서 일반적으로 형단조 금속판으로 이루어지는데, 예를 들어 스테인레스 강이나 알루미늄으로 제작되지만 경우에 따라서는 금형 또는 소결 세라믹으로 형성될 수 있다. 반면에 이송탱크(7)는 금속제, 예를 들어 금형알루미늄 합금으로 제작된다.
제 6 도 내지 제 8 도에 도시된 버너는 에어박스의 외부 다공벽을 제외하면 전술한 실시예의 버너와 동일한 형태이다.
상기 벽은 다시 나란히 연결되는 두 개의 벽(25, 26)으로 이루어지는 원판의 일반적인 형상을 갖는데, 상기 벽 중 에어박스의 내부에 배치되는 벽(25)은 되도록이면 다른 하나의 외부벽보다 더 두꺼운 것이 좋다. 각각의 벽이 두께는 특별히 1-2mm 정도의 크기로 구성된다.
상기 벽 내에 형성되는 오리피스는 전술한 실시예와 같은 원형구멍으로 이루어지지 않고 내부벽(25) 내에 형성되는 첫번째 슬릿(slit) (27)과 외부벽(26) 내에 형성되는 두 방사상 슬릿(28)으로 형성되는 각각의 방사상 슬릿으로 이루어진다. 그리고 상기 슬릿의 내부측면은 모두 원통형으로 이루어진다.
두 방사상 슬릿(28)은 대응하는 슬릿(27) 중심의 반대편에 위치하는, 즉 대응하는 침봉(11)의 축방향 연장부 내에 위치하는 브리지(29)에 의해 분리된다.
브리지(29)는 편향장애물과 난류발생기의 기능을 수행한다. 또한 앞서의 실시예에서의 세선(16)이 담당했던 화염 리테이너의 기능가지도 수행한다.
슬릿(27)은, 압축공기가 공기상자를 빠져나오려 할 때 그 압축공기가 부딪히는 브리지(30)에 의해 분리된다.
두 벽의 서로다른 다공부분은, 상기 두 벽의 단순한 축방향 병립으로 인해, 적절히 한정된 상대각위치(角位置)에서, 각각의 슬릿(27)과 마주하는 브리지(29)가 존재하도록 설계되어진다.
제 6 도 내지 제 8 도에 도시된 실시예에서, 상기 다공부분은 모두 소폭 방사상 슬릿으로 이루어지고 방사상으로 정렬되며, 벽(25) 내에 형성되는 슬릿(27)의 폭은 슬릿(28)의 폭보다 약간 더 큰데 전형적으로 2mm 정도의 크기를 갖는다. 그리고 슬릿(27)을 서로 분리시키는 브리지(30)는 모두 두 벽의 공통축의 방향으로 더욱 넓고 더욱 밀접하게 형성된다.
슬릿(27, 28)은 직선형태 및 방사상 형태와는 다른 형태로 또한 배열될 수 있는데, 예를 들어 대응하는 반경에 대해 경사진 직선마디를 따라 배열되거나 동심원호를 따라 배열될 수 있고 그렇지 않으면 나선의 호를 따라 배열되거나 교차되도록 배열되는 것까지도 고려될 수 있다.
각각의 경우에서, 상기 슬릿은 원통형 벽의 축면에 의해 한정되는데, 이것은 상기 슬릿이 금속판의 단순한 형단조에 의해 형성될 수 있다는 것을 의미한다.
각각의 경우에서, 장애물은 각 슬릿의 중심 반대편에 제공되고 이 장애물은 화염을 발생시키는 연료혼합기가 에어박스(1) 외부에 있어서의 자애 없이도 분포될 만큼 충분히 넓은 빈공간에 의해 경계지어진다.
본 장애물은 일반적으로, 전술한 바와같이, 출구의 레벨에서, 연합된 분배오리피스를 가로지르는 브리지로 이루어지는데, 그 장애물은 오리피스를 두 개의 동일한 부분으로 분할한다.
여기서 다시, 단독으로 압축공기를 통과시키기 위한 추가 구멍이 벽 내에 형성될 수 있다.
공기-가스 혼합기의 유동이, 선결치(先決値)가 상기 두 성분의 유량 및 기준으로 요구되는 최속공기초과에 의해 증가되는 완전연소의 화학량 식에 대응하는 상기 두 유량간의 비에 제공되고 침봉(11)과 연합되지 않는 구멍(17, 24)을 통과할 수 있는 공기공급이 고려됨에도 불구하고 일단 한번 조정될지도 모른다.
유익한 변경 실시예에서, 혼합기의 성분이 최적치에 가깝게 잔존한다는 사실이 물론 고려되는 상황 하에서 두 성분의 유량과 압력은 나름대로 조정될지도 모른다.
이와 같이, 버너의 화력은 "조절"될 수도 있다.
본 발명에 있어서는 그러한 조절이 매우 넓은 범위에 걸쳐서 가능하다. 반면에 "대" 버너와 같이 이미인지되어 있는 구조에 있어서는 발생시킬 수 있는 화력의 최대치 및 최소치 간의 비율 4를 초과하기가 어렵다 그래서, 본 발명에 따른 버너의 경우, 화력이 2kw부터 30kw까지 자유자재로 조절될 수가 있고 분배 오리피스의 치수에 상관하지 않고 조절될 수도 있다. 즉 화염이 어두울 때에만 보이는 미약한 청색불꽃으로 감소하게 되는 최소치에서부터 망이나 기타 가스의 압력과 분출되는 공기의 압력에 대응하는 최대치까지 조절되어질 수가 있다.
이와 같이하여, 채택되는 실시예에 상관없이, 전술한 사항으로부터 수반되는 구조와 작동방식을 갖는 버너가 최종적으로 획득되어진다.
이러한 버너는 종래의 버너에 대해 수많은 장점을 갖는데 특히 하기와 같은 경우에 있어서 큰 장점을 갖는다 :
- 에어박스의 다공지역에 의해 한정되고 연소물질 내에서의 (일산화탄소와 산화질소와 같은) 바람직하지않은 유독가스의 비율을 감소시키고 완전히 없애버리기까지 하는 우수한 연소가 버너의 전지역에 걸쳐서 이루어질 경우,
- 최대치와 최소치 간의 비(1-20)를 최고할 지도 모르는 매우 넓은 범위에 걸쳐서 매우 단순한 화력조절이 이루어질 경우, 명백하게도 그리고 전술한 사항으로부터 더욱 수반되는 바와 같이 본 발명은 앞에서 특별히 고려되어진 응용방식과 실시예에 결코 국한되진 않는다. 대조적으로 그것은 모든 변경, 특히 하기와 같은 실시예를 포함한다 :
- 화염(13)이 수직상승과는 다른 방향을 갖는, 예를 들어 수직으로 하강하거나 수평방향으로 움직이는 실시예,
- 화염이 확장되어지는 다공벽이 평화셔(washer)와는 다른 형상, 예를 들어 평판형상, 그렇지 않으면 일종의 "점화램프"(ramp)"를 형성하는 편평하고 신장되는 장방형형상, 또는 최소 실린더의 측부표면현상, 회전하거나 회전되지 안는 형상, 그렇지 않으면 반구의 형상 또는 가스성분에 필수적인 방사상 흡입을 위해 지정된 구의 부분을 제외한 구의 형상을 갖는 실시예.

Claims (1)

  1. 에어박스(1), 수많은 밀접오리피스(27, 28)가 형성되어지는 외부벽(25, 26), 압축연료가스 공급장치에 연결되고 상기 벽(25, 26)과 격벽(10) 사이를 공기가 자유롭게 유동하도록 에어박스의 다공벽의 반대편에 상기 다공벽(25, 26)에서 충분히 떨어져 있는 다공격벽(10)이 설치되는 가스이송탱크(7), 및 격벽의 구멍단부와 밀폐상태로 연결되고 각 개구부가 다공벽(25, 26)의 오리피스(27, 28)의 입구의 중앙지역 내로 향함으로서 그것과 함께 화염(13) 생산실을 형성하는 공기-가스연료 혼합기 분배용노즐(12)을 한정하는 다수의 중공침봉(11)으로 구성되는 가스버너에 있어서, 에어박스(1)가 압축공기 공급장치에 연결되고, 각각의 오리피스(27, 28)가 최소 한 개의 원통형 구멍으로 형성되고, 또한 침봉(11)을 빠져나가는 가수분출물이 가스분출물을 둘러싸는 공기쪽으로 편향시키기 위해 기계적인 장애물(29)이 대응하는 침봉(11)의 축방향 외장부에서, 각 오리피스의 출구 중앙지역을 가로질러 배치되는 것 그리고 에어박스의 다공벽이 나란히, 한개는 내부에 다른 한 개는 외부에, 연결된 두 벽(25, 26)으로 구성된 또한 외부벽으로 인해, 내부벽의 다공부분의 중간지역의 반대편에 기계적인 장애물을 구성하는 브릿지(29)가 형성되도록 하기 위해 서로 엇갈리는 다공부분(27, 28)을 갖는 것을 특징으로 하는 가스버너.
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