NL9002525A - Brander voor pulserende verbranding. - Google Patents

Description

De uitvinding heeft betrekking op een brander voor pulserende verbranding met een explosiekamer die aan de inlaatzijde in verbinding staat met een toevoerbuis voor verbrandingslucht en een toevoerbuis voor brandstof en aan de uitlaatzijde aangesloten is op een of meer afvoerbuizen voor de verbrandingsgassen, zoals beschreven is in de nederlandse octrooiaanvrage no. 8901416 van aanvraagster.

Bij een dergelijke brander zijn de explosiekamer en de als resonantiebuis dienende aan- en afvoerbuizen zodanig gedimensioneerd, dat de frequentie van de periodieke ontbrandingen van het brandbare mengsel in de explosiekamer overeenkomt met de natuurlijke frequentie van de gasmassa in deze buizen en de explosiekamer.

Door de inertie van de in de afvoerbuis stromende gassen ontstaat na de verbranding een onderdruk in de explosiekamer, waardoor enerzijds brandstof en lucht worden aangezogen en anderzijds hete verbrandingsgassen naar de explosiekamer terugstromen die het toegestroomde brandbare mengsel ontsteken. Hierdoor ontstaat een cyclisch proces, dat pulseert met een frequentie die in hoofdzaak afhangt van de afmetingen van de explosiekamer, de aan- en afvoerbuizen en de aard van de brandstof.

Dergelijke inrichtingen worden toegepast voor verwarming, drogen, indampen, aandrijving van gasturbines, enz. en hebben als voordeel een hoge warmteoverdrachtscoëfficient, waardoor de inrichting compact kan worden uitgevoerd, terwijl een praktisch volledige verbranding bij een luchtfactor van 1 met vrijwel geen uitstoot van CO en een zeer geringe vorming van N0,< wordt verkregen.

Bij ongedempte uitvoeringen wordt door de explosie van de brandstof veel geluid geproduceerd (tussen 90 en 140 db(A), hetgeen hinder voor de omgeving op levert.

De uitvinding heeft ten doel een brander voor pulserende verbranding te verschaffen, welke aanzienlijk minder geluid produceert dan de bekende inrichtingen. Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door de explosiekamer aan de uitlaatzijde te voorzien van een verwijding en de afvoerbuis (zen) aan of nabij de omtrek van de verwijding op deze verwijding aan te sluiten. In deze verwijding, die zich bij voorkeur loodrecht op de hartlijn van de explosiekamer uitstrekt, worden de explosie-golven tussen de wanden van deze verwijding heen en weer gekaatst waardoor de geluidemissie aanmerkelijk afneemt. De verwijding heeft bij voorkeur een zodanige vorm, dat de geluidsgolven van opvolgende explosies een halve fase of een oneven aantal halve fases ten opzichte van elkaar zijn verschoven. Hierdoor wordt het explosie-geluid door in tegen-fase verkerend anti-geluid onderdrukt. Door toepassing van de uitvinding wordt een geluid-reductie van 15 tot 20 db(A) verkregen. Verdere voordelen van de uitvinding zijn gelegen in de vergroting van het warmte overdragende oppervlak in de hoge temperatuur zone, waardoor met minder verwarmend oppervlak kan worden volstaan en de mogelijkheid om de uitlaatbuizen korter uit te voeren dan hij de bekende konstrukties zonder deze verwijding.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de in de tekeningen weergegeven uitvoerings-voorbeelden.

Hierin is fig. 1 een langsdoorsnede van een inrichting voor het verwarmen van vloeistoffen, welke voorzien is van een brander volgens de uitvinding en fig. 2 een langsdoorsnede van eenzelfde inrichting waarbij de uitlaatbuizen van de brander deel uitmaken van de verwijding en de inrichting verder voorzien is van kijkglazen voor het observeren van de optredende explosieve verbranding.

De in de tekeningen getoonde brander bevat een explosiekamer A, die deel uitmaakt van een luchttoevoerbuis B maar daarvan is gescheiden door een branderkop C. In de luchttoevoerbuis bevindt zich een schematisch weergegeven klepsectie D. De luchttoevoerbuis staat in verbinding met een lucht-kamer E waarin via een opening F de verbrandingslucht wordt toegevoerd. De brandstof wordt via een centraal in de luchttoevoerbuis aangebrachte buis G in de explosiekamer toegevoerd. De buis G is op een niet in de tekening weergegeven brandstof-toevoerbuis aangesloten. De explosiekamer is aan de uitlaatzijde voorzien van een verwijding H, die zich in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de explosiekamer uitstrekt, zodat de explosiekamer in langsdoorsnede paddestoel-vormig is. De verwijding is nabij de buitenomtrek aangesloten op de afvoerbuizen K.

De verbranding vindt plaats in de explosiekamer A en de verwijding H waarna de gassen via de verwijding en de afvoerbuizen K, welke zich schroef-vormig in een vloeistof-mantel L uitstrekken, naar de ontkoppe1ingskamer M stromen.

De ontkoppelingskamer heeft als funktie het ontkoppelen van de staande golf van het resonantie systeem van eventueel verder aan de inrichting gekoppelde buizen ( uitlaat-systemen e.d.). Eventueel meegevoerd kondensaat kan in de ontkoppelingskamer worden afgetapt. De rookgassen treden vervolgens via een of meerdere buizen N naar buiten. De te verwarmen vloeistof stroomt via een opening 0 in de vloeistof mantel L en verlaat deze aan de bovenzijde via een opening P.

In het in fig. 1 getekende uitvoerings-voorbeeld is de verwijding lens-vormig. De vorm van de verwijding kan binnen bepaalde marges echter willekeurig worden gekozen. De diameter van de verwijding is zo groot dat de na de botsing met de omtrekswand teruglopende geluidsgolf een halve fase of een aantal oneven halve fases verschoven is ten opzichte van de explosie-golf.

Verder is bij voorkeur de diameter - hoogte verhouding van de verwijding zodanig dat de geluidsgolven heen en weer kaatsen tussen de wanden van de verwijding. Een deel van de geluids-energie wordt door deze botsingen met de wanden geabsorbeerd. Empirische proeven moeten hier meestal uitkomst brengen.

Bij toepassing van de instelbare branderkamer zoals beschreven in de nederlandse octrooiaanvrage no. 8901416 van aanvraagster kan de frequentie eenvoudig aangepast worden waardoor de geluidsgolven van opvolgende explosies eenvoudig een halve fase of een oneven aantal halve fases ten opzichte van elkaar verschoven kunnen worden, zonder dat konstruktief behoeft te worden ingegrepen.

In het in fig 2 getekende uitvoeringsvoorbeeld is de verwijding H doos-vormig uitgevoerd en zijn de afvoerbuizen K geïntegreerd met de verwijding. Verder zijn in de wand van de verwijding en van de vloeistof-mantel kijkglazen R aangebracht voor het observeren van de verbranding.

Dit is bij deze uitvoeringsvorm moge lijk doordat de afvoerbuizen nu niet axiaal aan de explosiekamer aansluiten, maar aan de rand van de verwijding.

Claims (5)

1. Brander voor pulserende verbranding met een explosiekamer welke aan de inlaatzijde in verbinding staat met een toevoerbuis voor verbrandingslucht en een toevoerbuis voor brandstof en aan de uitlaatzijde aangesloten is op een of meer afvoerbuizen voor de verbrandingsgassen, met het kenmerk, dat de explosiekamer aan de uitlaatzijde is voorzien van een verwijding en de afvoerbuis(zen) aan of nabij de omtrek van de verwijding op deze verwijding is (zijn) aangesloten.

2. Brander volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de verwijding een zodanige vorm heeft dat de geluidsgolven van opvolgende explosies een halve fase of een oneven aantal halve fases ten opzichte van elkaar zijn verschoven.

3. Brander volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de verwijding in hoofdzaak zich loodrecht op de hartlijn van de explosiekamer uitstrekt.

4. Brander volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat de afvoerbuis(zen) geïntegreerd worden met de verwijding van de explosiekamer.

5. Brander volgens conclusie 1, 2, 3 of 4 met het kenmerk, dat in de eind-wand van de verwijding een kijkglas is aangebracht.