NL1003250C2 - Branderdek van sintermetaal. - Google Patents

Description

Titel: Branderdek van sintermetaal

De uitvinding heeft betrekking op een branderdek dat althans in hoofdzaak is gevormd uit een sintermetaal. Dergelijke branderdekken zijn op zich bekend en kunnen bijvoorbeeld zijn toegepast in moderne CV-toestellen die zijn uitgevoerd 5 met een premix-brander.

Een probleem dat zich bij branderdekken van sintermetaal voordoet, is dat geen goede mechanische verbinding met de mengkamer wordt verkregen wanneer het branderdek, in gebruik, met de mengkamer is verbonden. Dit resulteert in een slechte 10 warmtegeleiding tussen het branderdek en de mengkamer. Dit heeft weer tot gevolg dat geen goede koeling van het branderdek wordt verkregen. Indien de temperatuur van het branderdek echter te hoog wordt, zal een grote hoeveelheid NOx worden geëmitteerd.

15 Een ander probleem is dat geen goede afdichting tussen het branderdek en de mengkamer wordt verkregen. Dit heeft weer tot gevolg dat een mengsel van gas en lucht buiten het branderdek om, via de afdichting ontsnapt, hetgeen resulteert in een ongewenste verbranding van het mengsel.

20 De uitvinding heeft als doel een grotere koeling van het branderdek te verkrijgen, waardoor een lagere NOx emissie wordt gerealiseerd. De uitvinding heeft bovendien als doel een verbeterde afdichting tussen mengkamer en branderdek te verkrijgen.

25 Volgens een eerste aspect van de uitvinding heeft het branderdek als kenmerk, dat het tenminste een branderdekele-ment omvat dat, in gebruik, een opening van een mengkamer afdekt waarbij het branderdekelement een langsrand omvat die althans voor een deel is samengeperst in een richting die 30 althans nagenoeg loodrecht staat op het buitenoppervlak van het branderdekelement zodat dit deel van de langsrand minder dik is dan de rest van het branderdekelement en geschikt is om op afdichtende wijze met de mengkamer te worden verbonden.

1 0 0 3 21'!) 2

De samengeperste langsrand heeft ook tot gevolg dat de warmtegeleiding tussen branderdek en mengkamer is verbeterd. Dit komt enerzijds doordat een groter contactoppervlak ontstaat tussen het branderdek en de mengkamer en doordat ander-5 zijds het warmtegeleidingsvermogen van de samengeperste langsrand is verbeterd. Een gevolg is dat het branderdek beter wordt gekoeld waardoor een lagere N0X emissie is verkregen.

Doordat de langsrand is samengeperst wordt de stromings-weerstand hiervan verhoogd. Dit heeft tot gevolg dat het gas-10 mengsel minder gemakkelijk via de samengeperste langsrand de mengkamer kan verlaten. Het samenpersen heeft tevens tot gevolg dat afdichting tussen het branderdek en de mengkamer wordt verbeterd. Met andere woorden, een eventuele tussenruimte tussen het branderdek en de mengkamer wordt verkleind. 15 Hiermee wordt bereikt dat een hoger percentage van het gasmengsel de mengkamer zal verlaten via het niet samengeperste deel van het branderdek.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding is het branderdek althans in hoofdzaak gevormd uit een sintermetaal, met 20 het kenmerk, dat het branderdek is samengesteld uit tenminste een eerste en een tweede branderdekelement die naast elkaar en op elkaar aansluitend zijn gerangschikt waarbij een eerste zijrand van het eerste branderdekelement aansluit op een tweede zijrand van het tweede branderdekelement en waarbij 25 tussen de eerste en tweede zijrand van respectievelijk het eerste en tweede branderdekelement een spleet aanwezig is. Via de spleet stroomt een deel van het gas/luchtmengsel uit de mengkamer. Hierdoor wordt het branderdek gekoeld, hetgeen een gunstige invloed heeft op de N0X emissie.

30 Bij een premix-brander wordt veelal een ventilator toe gepast voor het stimuleren van het transport van de verbrandingslucht, het mengsel van lucht en gas en de verbrandingsgassen. De ventilator kan boven het branderdek zijn geplaatst of in de mengkamer. De aanwezigheid van de spleet heeft 35 bovendien als voordeel dat de stromingsweerstand van het branderdek afneemt, hetgeen weer betekent dat de ventilator minder energie vereist. Bij voorkeur omvat het brander- 10 0 3 -- 3 dekelement een convex buitenoppervlak. Dit heeft als voordeel dat de straling van het branderdek beter kan worden afgevoerd. Dit brengt met zich dat een lagere temperatuur van het branderdek wordt verkregen zodat de N0X emissie weer verder 5 wordt verminderd. Bovendien blijken thermische spanningen in het branderdek lager te zijn wanneer het buitenoppervlak convex is uitgevoerd. Een verder voordeel is dat het gevaar voor inslaan van vlammen wordt verkleind.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een brander-10 dekelement geschikt voor gebruik in een brander zoals hiervoor omschreven, een brander voorzien van een mengkamer en een branderdek zoals hiervoor omschreven.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: 15 Figuur 1 een brander voorzien van een mengkamer en een branderdek volgens de uitvinding figuur 2 een aanzicht van een branderdek volgens figuur 1; figuur 3 een eerste uitvoeringsvorm van een branderdek-20 elementen van een branderdek volgens figuur 2; figuur 4 een mogelijke tweede uitvoeringsvorm van het branderdekelement; figuur 5 een mogelijke derde uitvoeringsvorm van het branderdekelement; 25 figuur 6 een mogelijke vierde uitvoeringsvorm van het branderdekelement; figuur 7 A vlammen die met een branderdekelement van figuur 6 worden verkregen; figuur 7B vlammen die met een branderdekelement van 30 figuur 3 worden verkregen; en figuur 8 een alternatieve uitvoeringsvorm van een branderdek.

In de figuren 1 en 2 is met referentienummer 1 een deel van een brander getoond dat is voorzien van een mengkamer 2 en 35 een branderdek 4. De inrichting is voorts voorzien van een in de mengkamer 2 uitmondende leiding 5 waaraan verbrandingslucht 6 wordt toegevoerd. Voorts wordt door middel van leiding 7 met 10 0 4 een injecteur 8 een gas 9, zoals aardgas, ethaan of propaan in de leiding 5 geïnjecteerd. In de leiding 5 bevindt zich nog een ventilator 10 die het gas 9 en de verbrandingslucht 6 naar de mengkamer 2 blaast. Opgemerkt wordt dat de ventilator 10 5 tevens stroomopwaarts van de injecteur 8 in de leiding 5 kan zijn gepositioneerd.

De mengkamer 2 is aan zijn bovenzijde voorzien van een opening 12 die door het branderdek 4 is afgedekt. In gebruik worden op of net buiten het branderdek 4 vlammen gevormd.

10 Het branderdek 4 is gevormd uit sintermetaal. Het bran derdek is in dit voorbeeld samengesteld uit vijf rechthoekige branderdekelementen 16.i (i = 1, 2, 3, 4, 5). Elk branderdek-element 16.i (zie figuur 3) is voorzien van twee tegenover elkaar gelegen langsranden 18, 20 die althans voor een deel 15 zijn samengeperst in een richting die althans nagenoeg loodrecht staat op het buitenoppervlak 22 van het branderdekelement 16.i. Dit brengt met zich dat de langsranden 18, 20 een dikte d hebben die minder dik is dan de dikte D van de rest van het branderdekelement.

20 Doordat het branderdekelement 16.i vervaardigd is uit sintermetaal kunnen de langsranden 18, 20 gemakkelijk worden samengeperst. In de langsranden 18, 20 zijn een aantal doorboringen 24 aangebracht ten behoeve van het met behulp van schroeven 25 verbinden van het branderdekelement 16 met de 25 mengkamer 2.

Tussen naburige branderdekelementen 16.i en 16.Ï+1 (i = 1, 2, 3, 4) is tussen een eerste zijrand 26 van het branderdekelement 16.i en een tweede zijrand 28 van het branderdekelement 16.Ï+1 een spleet 30 aanwezig. De spleet strekt zich 30 alleen uit langs een middelste gedeelte van de eerste en tweede zijrand. Het middelste gedeelte is met behulp van de pijl 32 in figuur 2 getoond.

In dit voorbeeld is voor het verkrijgen van de spleet 30 een middelste gedeelte van de tweede zijrand 28 (van bijvoor-35 beeld branderdekelement 16.i+l in een van de aangrenzende eerste zijrand 26 (van bijvoorbeeld branderdekelement 16.i) afgekeerde richting versprongen uitgevoerd ten opzichte van de

1 ü C

5 op het middelste gedeelte aansluitende einddelen 34 van de tweede zijrand 28. Dit kan eenvoudig worden gerealiseerd door het middelste gedeelte van de tweede zijrand 28 van bijvoorbeeld het branderdekelement 16.i+l in de richting van 5 de eerste zijrand 26 van het branderdekelement 16.i+l te persen. Omdat de branderdekelementen van een sintermetaal zijn vervaardigd, kan een dergelijke bewerking gemakkelijk worden uitgevoerd.

Doordat de langsranden 18 en 20 zijn samengeperst wordt 10 een betere afdichting met de mengkamer verkregen. Dit wordt enerzijds veroorzaakt doordat de langsranden 18, 20 een grotere stromingsweerstand hebben dan de rest van het branderdekelement. Het mengsel van gas en lucht zal derhalve bij voorkeur de mengkamer 2 verlaten via het gedeelte van het 15 branderdekelement dat niet is samengeperst. Anderzijds wordt een betere afdichting verkregen doordat ten gevolge van het samenpersen de onderzijde 36 van de langsranden 18, 20 tamelijk glad zijn en weinig oneffenheden vertonen, zodat een goede afdichting met de eveneens gladde ondergrond 38 van de 20 mengkamer wordt verkregen. Uiteraard is een goede afdichting essentieel voor het verkrijgen van een goede verbranding.

De goede afdichting tussen de branderdekelementen 16.i en de mengkamer 2 heeft tevens als voordeel dat een goede warmte-geleiding tussen de branderdekelementen 16.i en de mengkamer 2 25 mogelijk is. Dit heeft weer tot gevolg dat de in de branderdekelementen ontwikkelde warmte naar de mengkamer 2 kan worden afgevoerd. Hierdoor zijn de branderdekelementen in zekere zin gekoeld waardoor een lagere NOx emissie wordt verkregen. Ook de spleten 30 hebben tot gevolg dat de branderdekelemen-30 ten 16.i worden gekoeld zodat een lagere NOx emissie wordt verkregen. De spleten 30 hebben bovendien als voordeel dat de stromingsweerstand van een branderdek 4 afneemt waardoor minder ventilatorenergie benodigd is. In gebruik zullen de vlammen boven het poreuze gedeelte van het branderdek 35 aanzienlijk lager zijn dan boven de spleten.

De branderdekelementen kunnen eenvoudig van een rechthoekig plaatje sintermetaal worden vervaardigd. In verband met de c (i ?: ς o 6 fabricagetechniek heeft het voordelen de maximale afmetingen te beperken tot bijvoorbeeld circa 70x40x7 mm. Met behulp van pers- en ponstechnieken kan het plaatje eenvoudig worden gevormd. De langsranden 18, 20 zijn dan bijvoorbeeld platgeperst 5 tot circa 3 mm dikte. De openingen 24 kunnen eenvoudig worden aangebracht met behulp van pons- of boortechnieken. De plaatjes worden zoals gezegd met behulp van bouten op de mengkamer bevestigd. De tweede zijranden 28 zijn in dit voorbeeld, met uitzondering van de einddelen 34, die een 10 lengte van ongeveer 10 mm hebben, circa 0,7 mm ingedrukt waardoor tussen de branderdekelementen een spleet van circa 0.7 mm ontstaat.

In figuur 4 is een alternatieve uitvoeringsvorm van een branderdekelement 16.i gevormd. Bij deze uitvoeringsvorm zijn 15 zowel de eerste zijrand 26 alsook de tweede zijrand 28 ingedrukt. Wanneer de branderdekelementen volgens figuur 4 worden samengesteld tot een branderdek zullen derhalve tussen de branderdekelementen spleten ontstaan met een dikte die gelijk is aan tweemaal de afstand waarover de zijranden van de bran-20 derdekelementen zijn ingedrukt. In dit voorbeeld zijn de zijranden van de branderdekelementen ongeveer 0,35 mm ingedrukt zodat een spleet van 0.7 mm ontstaat.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van een branderdekelement, zoals getoond in figuur 5, is het bovenoppervlak, 25 dat wil zeggen het buitenoppervlak 22 van het branderdekelement 16.i convex uitgevoerd. Het betreffende buitenoppervlak 22 is gebogen rond een axiale as 40 die althans nagenoeg evenwijdig loop aan de langsranden 18, 20. Het gebogen buitenoppervlak kan worden verkregen door een nabewerking uit 30 te voeren op het buitenoppervlak van het branderdekelement.

Een convex buitenoppervlak van het branderdekelement kan eveneens worden verkregen door het gehele branderdekelement te buigen zoals dat in figuur 6 is getoond. In dat geval is het benedenoppervlak 23 eveneens gebogen.

35 Het convexe buitenoppervlak 22 brengt de volgende voor delen met zich. Ten eerste straalt de straling van het branderdek gemakkelijker naar de omgeving. De straling verlaat het s 7 branderdekelement, dat is voorzien van een convex buitenoppervlak onder een hoek cc die groter is dan de hiermee overeenkomende hoek β van een branderdekelement dat een vlak buitenoppervlak heeft (zie ook figuur 7A en figuur 7B). Dit betekent 5 dat de straling die het convexe branderdek verlaat een kortere weg door de vlam 42 heeft af te leggen dan bij een vlak buitenoppervlak. Dit betekent dat het buitenoppervlak van het branderdek volgens figuren 5 en 6 iets hoger is dan in het bovenste gedeelte. De koeling zal door het gas/luchtmengsel in 10 het onderste gedeelte hoger zijn. Op deze wijze wordt tevens het gevaar van inslag verkleind. Inslag treedt op als de snelheid van het gas/luchtmengsel lager wordt dan de verbrandings-snelheid.

Tenslotte heeft het convexe buitenoppervlak als voordeel 15 dat eventuele thermische spanningen worden opgevangen, daar uitzetting van het branderdek leidt tot het iets boller worden van het buitenoppervlak in plaats van het uitoefenen van een grotere zijdelingse druk op de klempunten (openingen 24 met schroeven 25) van het branderdek.

20 Zoals getoond in figuur 8 kunnen de kopse langsranden 40, 42 van de respectieve branderdekelementen 16.1 en 16.5, welke kopse langsranden 40, 42 elk een afdichting vormen met de mengkamer 2, eveneens zijn samengeperst voor het verkrijgen van een goede afdichting. Ook deze kopse langsranden hebben 25 bijvoorbeeld een dikte d die minder dik is dan de dikte D van de rest van het branderdekelement. Dit kan eveneens worden uitgevoerd door deze kopse langsranden eenvoudig samen te persen. Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat eveneens elk der langsranden van elk der branderdekelementen 16.i (i=l, 2, 30 ... 5) kunnen worden samengeperst zodat het gehele branderdek is samengesteld uit identieke branderdekelementen 16.i (i=l, 2, ... 5).

Opgemerkt wordt dat de bovengenoemde uitvoeringsvormen slechts een illustratie zijn van de uitvinding. Voor de hand 35 liggende varianten van het branderdek worden alle geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

t ü 0 '

Claims (26)

1. Branderdek dat althans in hoofdzaak is gevormd uit een sintermetaal, met het kenmerk, dat het branderdek tenminste een branderdekelement omvat dat, in gebruik, een opening van een mengkamer afdekt waarbij het branderdekelement een 5 langsrand omvat die althans voor een deel is samengeperst in een richting die althans nagenoeg loodrecht staat op het buitenoppervlak van het branderdekelement zodat dit deel van de langsrand minder dik is dan de rest van het branderdekelement en geschikt is om op afdichtende wijze met de meng-10 kamer te worden verbonden.

2. Branderdek volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het branderdekelement rechthoekig is waarbij het branderdekelement is voorzien van twee tegenover elkaar gelegen parallelle langsranden die elk zijn samengeperst.

3. Branderdek volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het branderdekelement een convex buitenoppervlak omvat.

4. Branderdek volgens conclusie 2 en 3, met het kenmerk, dat het bovenoppervlak van het rechthoekige branderdekelement gebogen is uitgevoerd rond een axiale as die althans nagenoeg 20 evenwijdig is aan de tegenover elkaar gelegen langsranden die zijn samengeperst.

5. Branderdek volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het benedenoppervlak van het branderdekelement gebogen is uitgevoerd rond een axiale as die althans nagenoeg evenwijdig 25 is aan de tegenover elkaar gelegen langsranden die zijn samengeperst.

6. Branderdek volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de samengeperste langsranden een aantal doorboringen zijn aangebracht ten behoeve van het verbinden 30 van het branderdekelement met de mengkamer.

7. Branderdek volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het branderdek is samengesteld uit een aantal rechthoekige branderdekelementen die naast elkaar en op elkaar aansluitend zijn gerangschikt.

8. Branderdek volgens conclusie 7, met het kenmerk dat elke langsrand van een branderdekelement die niet naast een langs-rand van een ander branderdekelement ligt, is samengeperst.

9. Branderdek volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat 5 de rechthoekige branderdekelementen tenminste een eerste en een tweede branderdekelement omvatten waarbij een eerste zijrand van het eerste branderdekelement aansluit op een tweede zijrand van het tweede branderdekelement en waarbij tussen de eerste en tweede zijrand van respectievelijk het 10 eerste en tweede branderdekelement een spleet aanwezig is.

10. Branderdek volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de spleet zich alleen uitstrekt langs een middelste gedeelte van de eerste en tweede zijrand.

11. Branderdek volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, 15 dat een middelste gedeelte van de tweede zijrand in een van de eerste zijrand afgekeerde richting versprongen is uitgevoerd ten opzichte van de op het middelste gedeelte aansluitende einddelen van de tweede zijrand.

12. Branderdek volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het 20 genoemde middelste gedeelte van de tweede zijrand, is ingedrukt in de van de eerste zijrand afgekeerde richting.

13. Branderdek volgens een der voorgaande conclusies 9-12, met het kenmerk, dat een middelste gedeelte van de eerste zijrand in een van de tweede zijrand afgekeerde richting 25 versprongen is uitgevoerd ten opzichte van de op het middelste gedeelte aansluitende einddelen van de eerste zijrand.

14. Branderdek volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het genoemde middelste gedeelte van de eerste zijrand, is ingedrukt in de van de tweede zijrand afgekeerde richting.

15. Branderdek volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk der langsranden is samengeperst.

16. Branderdek dat althans in hoofdzaak is gevormd uit een sintermetaal, met het kenmerk, dat het branderdek is samengesteld uit tenminste een eerste en een tweede 35 branderdekelement die naast elkaar en op elkaar aansluitend zijn gerangschikt waarbij een eerste zijrand van het eerste branderdekelement aansluit op een tweede zijrand van het 1 0 0 3 ? 7 tweede branderdekelement en waarbij tussen de eerste en tweede zijrand van respectievelijk het eerste en tweede branderdekelement een spleet aanwezig is.

17. Branderdek volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de 5 spleet zich alleen uitstrekt langs een middelste gedeelte van de eerste en tweede zijrand.

18. Branderdek volgens conclusie 16 of 17, met het kenmerk, dat een middelste gedeelte van de eerste zijrand in een van de tweede zijrand afgekeerde richting versprongen is uitgevoerd 10 ten opzichte van de op het middelste gedeelte aansluitende einddelen van de eerste zijrand.

19. Branderdek volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het genoemde middelste gedeelte van de eerste zijrand, is ingedrukt in de van de tweede zijrand afgekeerde richting.

20. Branderdek volgens een der voorgaande conclusies 16-19, met het kenmerk, dat een middelste gedeelte van de eerste zijrand in een van de tweede zijrand afgekeerde richting versprongen is uitgevoerd ten opzichte van de op het middelste gedeelte aansluitende einddelen van de eerste zijrand.

21. Branderdek volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het genoemde middelste gedeelte van de eerste zijrand, is ingedrukt in de van de tweede zijrand afgekeerde richting.

22. Branderdek volgens een der voorgaande conclusies 16-21, met het kenmerk, dat het branderdekelement een convex 25 buitenoppervlak omvat.

23. Branderdek volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat het branderdek een rechthoekige vorm heeft en twee tegenover elkaar gelegen langsranden omvat die zich althans nagenoeg loodrecht uitstrekken op de eerste en tweede zijrand waarbij 30 het buitenoppervlak van het rechthoekige branderdekelement gebogen is uitgevoerd rond een axiale as die althans nagenoeg evenwijdig is aan de tegenover elkaar gelegen langsranden van het branderdekelement.

24. Branderdek volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat het 35 branderdekelement gebogen is uitgevoerd.

25. Branderdekelement geschikt voor gebruik in een branderdek volgens een der voorgaande conclusies. 10 0?

26. Brander voorzien van een mengkamer en een branderdek volgens een der voorgaande conclusies 1-24. 1. c; .