NL8702191A - Gasbrander. - Google Patents

Description

t

Gasbrander. ^

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een gasbrander, voorzien van middelen voor het regelbaar toevoeren van een brandbaar gas en van een overmaat verbrandingslucht.

Een dergelijke gasbrander is uit de eigen praktijk van 5 Aanvraagster bekend en is in fig. 1 getekend. Deze gasbrander dient voor het verwarmen van lucht. De uit de brander komende afgassen komen in een zogenoemde afgasverdeelpijp, die de afgassen in de te verwannen procesluchtstroom verdeelt. Het toepassingsgebied is in hoofdzaak droogkasten in drukmachines, tapijtmachines, 10 steendrogerijen en dergelijke toepassingen waar wanne lucht nodig is voor de droging van produkten. Deze bekende brander heeft een huis la met een coaxiale, vaste gastoevoerbuis 2a, die uitmondt in een gasmondstuk 3a, dat is omgeven door een mengkom 4a met luchtinlaatopeningen 5a. Het huis la is voorzien van een radiale 15 aansluitstomp 6a voor de verbrandingslucht en coaxiaal in het huis is een luchtverdeelplaat 7a op de gasbuis 2a gemonteerd, die samenwerkt met een ring 8a in het huis en zorgt voor een verdeling rondom van de verbrandingslucht. Op de gastoevoerbuis 2a is een gastoevoerleiding met een instelklep (niet getekend) en op de 20 aansluitstomp 6a is een luchttoevoerleiding met een instelklep (niet getekend) aangesloten. Bij deze bekende brander, die werkt met een hoeveelheid verbrandingslucht, die circa 200% van de benodigde stoichiometrische hoeveelheid bedraagt, moet men de totale hoeveelheid verbrandingslucht, die aan de brander wordt 25 toegevoerd en met het gas wordt vermengd, tegelijk met de hoeveelheid gas mee terugregelen, waardoor onderkoeling van de vlam wordt voorkomen en geen koolmonoxide wordt gevormd, en lagere druk uit de inspuitmondstukken van de verdeelpijp in de procesluchtstroom wordt gespoten, waardoor geen goede menging 30 daarmee kan plaatshebben.

De uitvinding heeft ten doel, dit bezwaar van de bekende gasbrander op te heffen.

Daartoe is de gasbrander volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de gasbrander is voorzien van een omloopkanaal voor een 35 deel van de verbrandingslucht, dat niet wordt gebruikt voor de * vorming van het brandbare gas/lucht/mengsel, welk omloopkanaal op afstand van de brander met de afgassenleiding is verbonden, 0702191 ' - 2 - * doordat de gasbrander is voorzien van een ingebouwde gasregelklep en van een ingebouwde luchtregelklep, die synchroon beweegbaar met elkaar zijn gekoppeld, en doordat de luchtregelklep is voorzien van middelen voor het regelbaar verdelen van de verbrandingslucht 5 in de hoeveelheid, die voer de vorming van het gas/lucht/mengsel wordt gebruikt, respectievelijk de hoeveelheid, die door het omloopkanaal stroomt, zodanig, dat bij toeneming van de eerste hoeveelheid, de tweede hoeveelheid overeenkomstig afneemt en omgekeerd.

Door toepassing van. deze maatregelen wordt bereikt, dat 10 ondanks de overmaat verbrandingslucht, die de temperatuur van de vlam normaal zou onderkoelen, toch een zodanige vlamtemperatuur van de brander wordt bereikt, dat de gevormde afgassen voldoen aan zeer strenge railieueisen. Tegelijk wordt door de overmaat van gaslucht de temperatuur van de afgassen lager, waardoor een betere 15 menging met de procesluchtstroom plaatsheeft, de temperaturen liggen dichter bij elkaar. Dit geldt zowel bij lage belasting als bij hoge belasting van de gasbrander. Bij lage belasting stroomt dezelfde hoeveelheid verbrandingslucht door de gasbrander als bij hoge belasting, waardoor de spuitdruk aan de mondstukken in 20 de verdeelpijp dus ook dezelfde blijft.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de gasbrander, die is voorzien van een huis, een gasmondstuk, een van een instelklep voorziene toevoerleiding, die met het gasmondstuk is verbonden, een van een instelklep voorziene luchttoevoerleiding, die met 25 het gasmondstuk is verbonden, een om het gasmondstuk heen opgestelde mengkom met doorlaatopeningen en een op de mengkom aansluitende verbrandingskamer, welke gasbrander op een afgassenleiding is aangesloten, is volgens de uitvinding het omloopkanaal gevormd tussen de binnenwand van de afgassenleiding en de buitenwand van 30 een deel van het huis en is door één of meer doorlaten met de luchttoevoerleiding verbonden, bestaat de luchtregelklep uit een afsluitschuif, die is voorzien van afsluitmiddelen die samenwerken met de genoemde doorlaten en van afsluitmiddelen die samenwerken met de doorlaatopeningen in de mengkom, is de gasregelklep voorzien 35 van een klepstang met een kleplichaam dat samenwerkt met een ring vormige zitting in het gasmondstuk, is op de klepstang een mee-nemer bevestigd, die door één of meer stangen is verbonden met de afsluitschuif en is de klepstang aandrijfbaar door een servomotor .

8702191 - 3 - *

Dankzij deze constructie. is een zeer groot regelbereik mogelijk, waarbij de verhouding tussen de maximale belasting en de minimale belasting 30:1 of meer bedraagt, afhankelijk van de gebruikte gassoort.

Bij een bijzonder doelmatige uitvoeringsvorm van de gasbrander volgens de uitvinding is de afsluitschuif een ringvormig.lichaam met een L-vormige dwarsdoorsnede, dat coaxiaal in het genoemde huis-deel verplaatsbaar is gemonteerd, waarbij de lange poot van de L samenwerkt met doorlaten in het huisdeel en de korte poot van de L is IQ voorzien van radiale lippen voor de doorlaatopeningen in de meng kom, is de gasregelklep centraal en axiaal verplaatsbaar in het branderhuis. gemonteerd en is voorzien van een kegelvormig klep-lichaam,waarvan de middellijn in de richting van de stroming van het gas kleiner wordt en is in het kleplichaam een boring aangebracht, 15 die enerzijds is verbonden met de gas toevoer leiding en anderzijds uitmondt in het gasmondstuk.

Door toepassing van deze maatregelen krijgt men een constructieve compacte en toch robuuste gasbrander, die relatief goedkoop kan worden vervaardigd en bovendien weinig of geen onderhoud 20 nodig heeft.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening met een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht.

Fig. 2 is een langsdoorsnede van de gasbrander volgens de uitvinding; 25 fig. 3 is een vooraanzicht van de luchtregelschuif van de gasbrander volgens fig. 2.

Fig. 4 is een doorsnede volgens de lijn IV-IV in fig. 3 en fig, 5 is een zijaanzicht van een verwarmingsinstallatie voor proceslucht, waarin de gasbrander volgens de uitvinding kan worden 30 toegepast.

De gasbrander volgens fig. 2 is van een huis voorzien met een luchttoevoerkanaal 2 met een aansluiting voor een luchtleiding (niet getekend) èn een gastoevoerkanaal 3. met een aansluiting voor een gasleiding (niet getekend). In het luchtkanaal 2 en 35 het gaskanaal 3 zijn een instelklep 4 respectievelijk 5 gemonteerd.

De instelkleppen 4 en 5 dienen niet voor het regelen van de brander, maar voor het eenmalig instellen van de maximale capaciteit, als er meer dan één brander op één verbrandingsluchtventilator en op één gasgroep worden aangesloten. Het huis 1, dat bij voorkeur een 870 21-9 1 * - 4 - ronde dwarsdoorsnede heeft, is voorzien van een deel 6 met een kleinere middellijn, dat passend is gemonteerd in het uiteinde van de verdeelpijp 7 en is tegen lekkage van de onder overdruk staande afgassen afgedicht met een pakking 8. Hierdoor krijgt 5 de branderinstallatie meer eenvoudige en compacte constructie, omdat de bij de bekende brander gebruikelijke aansluitflenzen vervallen. In het huis 1 is verder een kanaal 9 gevormd dat met een aansteekgasleiding (niet getekend) is verbonden.

Centraal in het huis 1 is een naaf 10 gevormd, waarin een gas toevoer- en -regelklep 11 is gemonteerd, die is voorzien van een klepstang 12 en van een (afgeknot-)kegelvormig kleplichaam 13, dat samenwerkt met een ringvormige klepzitting 14, die in de naaf 10 is bevestigd. De klepzitting 14 heeft bij voorkeur een taps wijder wordende doorlaat in de richting van de stroming 15 van het gas. De klepstang 12 is axiaal verschuifbaar gemonteerd in een aansluitblok 15, dat met behulp van 0-ringen 16 op de klepstang 12 is afgedicht en is voorzien van een ringkanaal 17, dat met het kanaal 9 voor het aansteekgas is verbonden. Het ringkanaal 17 is op zijn beurt verbonden met een boring 18 in 20 de klepstang 12, die aan de top van het kleplichaam 13 uitmondt.

Verder is in het kleplichaam 13 een boring 19 aangebracht, die enerzijds met het gaskanaal 3 en anderzijds met de boring 18 is verbonden.

In het in fig. 2 rechter uiteinde van de naaf 10 is een 25 gasmondstuk 20 gemonteerd, dat met zijn linker uiteinde om de ringvormige klepzitting 14 heen is aangebracht. Het. gasmondstuk 20 is voorzien van luchttoevoergaten 21 en van mengseluitstroom-gaten 22. Op het gasmondstuk 20, bijvoorbeeld een ronde buis, is een mengkom 23 bevestigd, die dient voor het zo goed mogelijk 30 mengen van gas en verbrandingslucht. In de mengkom 23 is aan de naar de gasklep toegekeerde zijde een aantal, bij de getekende uitvoeringsvorm via: luchtdoorlaatopeningen .24 aangebracht.

Rondom de mengkom 23 is concentrisch een als afsluitschuif uitgevoerde luchtregelklep 25 gemonteerd, die een L-vormige 35 doorsnede heeft. De schuif 25 is axiaal beweegbaar en is voorzien van drie meeneemstangen 26, die aan in óh fig. 2 linkerzijde van de naaf 10 zijn verbonden met een stervormige meenemer 27, die op het in fig. 2 linker uiteinde van de klepstang 12 is bevestigd. Het linkeruiteinde van de klepstang 12 is gekoppeld 8702191 t - 5 - * met een servomotor 28, die een moer (niet getekend) kan aandrijven, die is geschroefd op schroefdraad (niet getekend) op de klepstang 12, zodat de klepstang 12 en daarmee de gasregelklep 11 en de lucht-regelklep 25 synchroon axiaal verstelbaar zijn. De servomotor 28 is 5 gemonteerd in een aan het huis 1 gevormd carter 29, dat met een deksel 30 afsluitbaar is.

Op het deel 6 van het huis 1 sluit, een deel 31 aan, waarvan de middellijn nog kleiner is dan die van het deel 6 en.waarbij tussen het deel 31 en de verdeelpijp 7 een omloopkanaal 32 is begrensd, 10 dat door middel van doorlaten 33 en 34 met het luchttoevoerkanaal 2 is verbonden. De doorlaten 33 en 34 zijn bij voorkeur in de vorm van een krans van relatief kleine openingen.in omtreksrichting aangebracht.

Bij in bedrijf zijnde brander werkt de "lange poot" (het axiale, 15 cilindrische deel) 35 van de L-vormige schuif 25 samen met de doorlaten 34 en werken de lippen 36 aan de "korte poot" (het radiale deel) 37 samen met de doorlaatopeningen 24 in de bodem van de mengkom 23; zie ook de fig. 3 en 4.

De afsluitschuif 25 (fig. 3 en 4) is verder in de korte poot 20 37 nog voorzien van drie boringen 38 voor een ontstekingselectrode (hierna beschreven), een ionisatiepen en een kijkglas (niet getekend). Op de korte poot 37 zijn aan de buitenkant verder nog nokken 39 aangebracht, waarin de meeneemstangen.26 met bouten (niet getekend) zijn vastgezet.

25 De gasbrander volgens de uitvinding is verder voorzien van een verbrandingskamer 40, die concentrisch: in het deel 31 van het huis 1 is bevestigd en die is voorzien van één of meer mengringen 41. Tevens is een ontstekingselectrode 42 aangebracht in de mengkom 23, die een vonk kan vormen naar een aardelectrode 43. Tenslotte zijn 30 in het huis 1 en in het luchtkanaal nog meetnippels 44 resp. 45 gemonteerd, waarmee de hoeveelheden gas resp. lucht op de betreffende plaatsen kunnen worden vastgesteld.

In fig. 5 is een luchtverwarmingsinstallatie 46 getekend, die is voorzien van een gasbrander volgens de uitvinding. De instal-35 latie 46 is voorzien van een verdeelpijp 47, die ongeveer in de vorm van een achthoek is uitgevoerd en die is opgesteld in een procesluchtleiding (niet getekend) waarin de lucht, moet worden'verwarmd.

De proceslucht stroomt daarbij loodrecht op het vlak van de tekening en de verbrandingsgassen van de brander 1 stromen uit mondstukken 48 8702101 % » - 6 - aan de binnenzijde van de pijp 47 loodrecht in de stroomproceslucht, waardoor een goede menging met proceslucht tot stand wordt gebracht.

De installatie is nog voorzien van. meet- en regelapparatuur 49, 50.

De werking van de gasbrander volgens de uitvinding is als 5 volgt:

De brander wordt ontstoken door verbrandingslucht via het luchtkanaal 2 aan de brander toe te voeren en door aansteekgas via het kanaal 9 toe te voeren. Daarbij moet de luchtregelschuif 25 in de getekende minimum stand staan en stroomt de verbrandings-10 lucht door de doorlaten 33 en 34 in het omloopkanaal 32 tussen het deel 31 van het huis en de luchtverdeelpijp 7 buiten om de mengkom 23 en de verbrandingskamer 40 heen in de verdeelpijp.

Slechts een klein gedeelte van de verbrandingslucht lekt tussen de luchtregelschuif 25 en de door de lippen 36 afgedekte doorlaatopeningen 15 24 in de mengkom 23 en in de verbrandingskamer 40. Verder stroomt nog verbrandingslucht door de luchtvoormenggaten 21 in het gasmondstuk 20.

Het aansteekgas in het kanaal 9 stroomt door het ringkanaal 17 en de boring 18 in de gasregelklep 11 verder in het gasmondstuk 20 20 en het daarin gevormde mengsel stroomt door de openingen 22 in de mengkom 23 en in de verbrandingskamer 40 en wordt daar verder met verbrandingslucht gemengd. De gasregelklep 11 moet in de gesloten stand staan. Als de gasregelklep 11 bij het starten niet in de goede stand staat, dan komt de boring 18 niet op één lijn te staan met 25 het ringkanaal 17, er stroomt dan geen gas in het gasmondstuk 20 en er wordt geen vlam gevormd, waarbij de start door de vlambeveiliging wordt afgebroken. Als de gasregelklep wel in de goede, gesloten, stand staat, komt het aansteekgas dus.in het gasmondstuk 20 terecht.

In het gasmondstuk wordt het gas met de lucht bijgemengd, die door 30 de luchtvoormengaten. 21 stroomt. Het aldus gevormde gas/lucht/mengsel stroomt uit de openingen 22 van het gasmondstuk 20 en wordt onstoken door de ontstekingselectrode 42, die een vonk vormt naar de aardelec-trode 43, welke beide electroden in de mengkom 23 zijn aangebracht.

Als er een vlam wordt gevormd, dan constateert de niet getekende 35 vlamelectrode, dat een vlam aanwezig is. De regeling wordt dan vrij gegeven en er wordt hoofdgas toegevoerd via het gaskanaal 3. De gasregelklep 11 staat echter nog dicht en alleen een minimale hoeveelheid gas kan door de boring 19, de boring 18 en het gasmondstuk 20 8702191 * - 7 - via de openingen 22 in de mengkom 23 en de verbrandingskamer 40 stromen.

De toevoer van aansteekgas via het kanaal 9 wordt nu afgesloten en de branderjls nu in bedrijf in de minimum stand. Als er meer warmte 5 nodig is, krijgt de servomotor 28 het commando, de gasregelklep 11 in fig. 2 naar links te bewegen, waardoor de klep 13, 14 opent.

Hierdoor stroomt meer gas in het gasmondstuk 20. Door het naar links bewegen van de klepstang 12 wordt door middel van de meenemer 27 en de meeneemstangen 26 de luchtregelschuif 25 mee naar links 10 bewogen, waardoor de doorlaten 34 kleiner worden en dus minder lucht door het omloopkanaal 32 stroomt, terwijl tegelijkertijd de lippen 36 de doorlaatopeningen 24 in de mengkom 23 openen en meer lucht in de mengkom 23 en de verbrandingskamer 24 kan stromen, terwijl tevens meer verbrandingslucht tussen de luchtregelschuif 25 en 15 de mengkom 23 door in de verbrandingskamer 40 kan stromen, omdat dankzij het tapse verloop van de omtrekswand van de mengkom 23 de ringspleet tussen het cilindrische deel 35 van de luchtregelschuif 25 en de buitenwand van de mengkom 23 bij het naar links bewegen van de luchtregelschuif 28 groter wordt. Op deze wijze 20 krijgt de brander dus niet alleen meer gas maar ook meer ver brandingslucht toegevoerd. Door het geleidelijk sluiten van de doorlaten 34 gaat er minder lucht om de eigenlijke brander heen en meer lucht door de brander heen. Het naar de minimum stand regelen van de brander geschiedt uiteraard in omgekeerde volgorde.

25 De instelkleppen 3 en 4 voor gas respectievelijk lucht dienen niet voor het regelen van de brander, maar voor het eenmalig instellen van de maximale capaciteit, als er meerdere branders op één verbrandingsluchtventilator en op één gasgroep worden aangesloten.

30 De onderhavige uitvinding betreft een brander voor het verwarmen van lucht. De uit de brander komende afgassen komen in een zogenoemde afgasverdeelpijp, die deze afgassen in de te verwarmen procesluchtstroom verdeelt. Door de afgasverdeelpijp aan de situatie aan te passen, is het mogelijk om een goede temperatuur-35 verdeling in de te verwarmen luchtstroom te bereiken. Het toepassings gebied is in hoofdzaak droogasten in drukmachines, tapijtmachines, steendrogerijen en dergelijke toepassingen, waar warme lucht nodig is voor droging van produkten.

De brander dient voor de toevoer van de benodigde verbrandings- 8702191 % - 8 - lucht op een verbrandingsluchtventilator te worden aangesloten.

Het is mogelijk, dat meerdere branders door één ventilator van lucht worden voorzien.

De toe te voeren verbrandingslucht is in de maximale stand 5 voor de helft nodig voor de verbranding, waarbij dus een lucht overmaat van 100% wordt toegepast. De andere helft neemt niet deel aan de verbranding, maar zorgt er voor, dat de temperatuur in de verdeelpijp niet te hoog stijgt. Bij het terugregelen van de brander naar de stand met minimale belasting blijft de volle 10 hoeveelheid verbrandingslucht, die voor de maximale belasting nodig is, door de brander stromen. Normaal zou dit een veel te grote afkoeling van de vlam geven, maar door een aantal extra voorzieningen, die hierboven nader zijn toegelicht, wordt er voor gezorgd, dat het te veel aan lucht om de vlam heen gaat. In 15 de verdeelpijp stroomt dus altijd even veel lucht, alleen de temperatuur waarmee deze lucht als afgas uit de verdeelgaten van de pijp komt, verandert afhankelijk van de branderbelasting tussen ongeveer 100° en 1000°C.

Omdat in de verdeelpijp een overdruk van circa 10 mbar 20 heerst worden de warme afgassaanBt' kracht in de te verwarmen procesluchtstroom geblazen. Dit is zowel bij volle belasting als bij minimale belasting het geval, waardoor een goede menging van de afgassen met de proceslucht bij alle belastingen kan worden verkregen.

25 De extra verbrandingslucht die voorkomt, dat de verdeelpijp te warm wordt, houdt tevens de vlamtemperatuur relatief laag, waardoor de vorming van het schadelijke stikstofoxyde belangrijk wordt verminderd terwijl er toch een goede verbranding met weinig koolmonoxyde en onverbrandgas kan worden verkregen.

30 8702191

Claims (6)

1. Gasbrander, voorzien van middelen voor het regelbaar toevoeren van een brandbaar gas en van van een overmaat verbrandingslucht, met het kenmerk, dat de gasbrander is voorzien van een omloopkanaal (32) voor een deel van de verbrandingslucht, dat 5 niet wordt gebruikt voor de vorming van brandbare gas/lücht/mengsel, welk omloopkanaal (32) op afstand van de brander met de afgassenleiding (7) is verbonden, dat de gasbrander is voorzien van een ingebouwde gasregelklep (11) en van een ingebouwde luchtregelklep (25), die synchroon beweegbaar met elkaar zijn gekoppeld en dat 10 de luchtregelklep (25) is voorzien van middelen (24, 36; 35, 34) voor het regelbaar verdelen van de verbrandingslucht in de hoeveelheid, die door de vorming van gas/lucht/mengsel wordt gebruikt, respectievelijk de hoeveelheid, die door het omloopkanaal (32) stroomt, zodanig, dat bij toeneming van de eerste 15 hoeveelheid, de tweede hoeveelheid overeenkomstig afneemt en omgekeerd.

2. Gasbrander, voorzien van een huis, een gasmondstuk, een van een instelklep voorziene gastoevoerleiding, die met het gasmondstuk is verbonden, een van een instelklep voorziene lucht-20 toevoerleiding, die met het gasmondstuk is verbonden, een om het gasmondstuk heen opgestelde mengkom met doorlaatopeningen en een op de mengkom aansluitende verbrandingskamer, welke gasbrander op een afgassenleiding is aangesloten, met het kenmerk, dat het omloopkanaal (32) is gevormd tussen de binnenwanden de 25 afgassenleiding (7) en de buitenwand van een deel (31) van het huis (1) en door één of meer doorlaten (33, 34) met de luchttoevoer leiding (2) is verbonden, dat de luchtregelklep bestaat uit een afsluitschuif (25), die is voorzien van afsluitmiddeien (35) die samenwerken met de genoemde doorlaten (34) en van 30 afsluitmiddeien (36) die samenwerken met de doorlaatopeningen (24) in de mengkom (23), dat de gasregelklep (11) is voorzien van een klepstang (12) met een kleplichaam (13) dat samenwerkt met een ringvormige zitting (14) in het gasmondstuk (20), dat op de klepstang (12) een meenemer (27) is bevestigd, die door 35 één of meer stangen (26) is verbonden met de afsluitschuif (25) en dat de klepstang (12) aandrijfbaar is door een servomotor (28). 8702191 - 10 -

3. Gasbrander volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afsluitschuif een ringvormig lichaam (25) met een L-vormige dwarsdoorsnede is, dat coaxiaal in het genoemde huisdeel (31) verplaatsbaar is gemonteerd, waarbij de lange poot (35) van de L samenwerkt 5 met doorlaten (34) in het huisdeel (31) en de korte poot (37) van de L is voorzien van radiale lippen (35) voor de doorlaatopeningen (24) in de mengkom (23), dat de gasregelklep (11) centraal en axiaal verplaatsbaar in het branderhuis (1) is gemonteerd en is voorzien van een kegelvormig kleplichaam (13), waarvan de middellijn in de 10 richting van de stroming van het gas kleiner wordt en dat in het kleplichaam (13) een boring (19, 18) is aangebracht, die enerzijds is verbonden met de gastoevoerleiding (3) en anderzijds uitmondt in het mondstuk (20).

4. Gasbrander volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat 15 in het branderhuis (1) een aansteekgasleiding (9) is aangebracht, die alleen in de minimumstand van de gasregelklep (11) is verbonden met de in het gasmondstuk (20) uitmondende boring (18) in het kleplichaam (13).

5. Gasbrander volgens conclusie 2, 3 of 4, met het kenmerk, 20 dat het branderhuis (1) met een op het concentrische huisdeel (31) aansluitend gedeelte (6) van het huis coaxiaal in de afgassenleiding (7) is gemonteerd.

6. Gasbrander volgens één van de conclusies 2 t/m 5, met het kenmerk, dat de verbrandingskamer (40) coaxiaal op het concentrische 25 huisdeel (31) aansluit en is voorzien van één of meer aan de binnenzijde tegen de wand gemonteerde mengringen (39). 8702191 ï