NO121231B - - Google Patents

Description

Brenneranordning for flytende brennstoff.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en brenneranordning

for flytende brennstoff, bestående av et sylindrisk brennkammer foret med ildfast materiale, hvilket kammer har et sirkulært utløp i den ene enden for avløp av forbrenningsprodukter fra kammeret, og et sirkulært innløp i motsatt ende av kammeret, for innføring av flytende brennstoff og hvirvlende luft, samt luft-innføringsinnretninger i forbindelse med innløpet, for innføring av luft i skrueformet hvirvel til forbrenningskammeret.

Hensikten ved foreliggende oppfinnelse er å tilveie-

bringe en brennerkonstruksjon av hvirveltypen, dvs. ovennevnte type, som gir en "blå flamme" eller "flammeløs" forbrenning med

et minimalt luftoverskudd. Videre går oppfinnelsen ut på å oppnå en øket varmeytelse pr. forbrenningsrom-volumenhet i brenneren samt oppnå høy stabELitetsgrad og minimal pulseringsstøy.

Dette er ifølge oppfinnelsen primært oppnådd ved hjelp av et forbedret hvirvel-luftinntak eller hvirvelløp som gir maksimal hvirvelvirkning med minimalt trykkfall.

Dette luftinntak eller innløp omfatter et sylindrisk luftinnløpskammer med diameter Hike stor som innløpsåpningen til forbrenningskammeret, og er forsynt med flere tangensiale dyser omkring periferien. Trykkluft presses inn i luft innløp skammer et som omgir disse tangensialt anbrakte dyser, og luften vil tangensialt løpe inn i hvirvlingshylsen og danne en indre lufthvirvel. Når hvirvelen beveger seg inn i forbrenningskammeret, reguleres ekspansjonen over i forbrenningskammerets større diameter ved anbringelse av et ringformet innsatsstykke i bunnen av forbrenningskammeret. Vinkelen på innsatsstykkets innad-rettede flate er omtrent den samme som spredevinkelen fra brennstoff dus jen som kommer inn fra brennstoffdysen, hvilken ligger omtrent i forbrenningskammerets innløpsplan. På denne måte økes flammestabiliteten og en forlenger hvirvelbevegelsen hos luften som går inn i forbrenningskammeret. Videre frembyr innsåt sstykket anbrakt i dette kritiske område av forbrenningskammeret, en hete-flate som medvirker ved fordamping av brennstoffet. Innsprøytning av brennstoff i forbrenningskammeret med en spredevinkel som er omtrent like stor som innsatsstykkets divergensvinkel, innfører brennstoffet i et område hvor det kan forbrenne umiddelbart under optimale "blå flamme"-betingelser. Dette trekk med oppnåelse av et miljø for optimal forbrenning har medvirket til å frembringe en brenner med meget høy varmeutbytte pr. volumenhet av for-brenningsrommet, hvor flammen er meget stabil og derfor frembringer minimal støy. Denne støydemping er av betraktelig betydning ved brennere som har en kapasitet på omkring 12 millioner kcal/ time.

De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de efterfølgende krav, og en utførelsesform av oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det følgende med henvisning til tegningen hvor

fig. 1 viser en utførelsesform av oppfinnelsen sett del-

vis i snitt etter linjen I-l i fig. 2,

fig. 2 er et riss i delvis snitt etter linjen II-II i fig. 1,

fig. 3 viser brenneranordningen i delvis snitt etter linjen III-III i fig. 1,

fig. 4 er et frontriss av luftinnføringskammeret etter linjen IV-IV i fig. 3,

fig. 5 er et perspektivisk riss av en form av luftinn-løpshylsen i henhold til oppfinnelsen,

fig. 6 er analog med fig. 1 og viser en modifisert form av oppfinnelsen, og

fig. 7 er som fig» 5> et perspektivriss av en annen form av luftinnløpshylsen.

Under henvisning til de enkelte tegninger vil en se brenneren generalt angitt med 10, montert i en typisk ovnsvegg 12 med en ringflens 20. En tynn asbestpakning 22 er anvendt for å lukke "mellomrommet mellom ovnsveggåpningen og yttersiden av brenneren 10. Man ser bare en del av ovnsveggen 12, men det antas at det finnes et ovnsrom betegnet med 14. Brenneren 10 omfatter en forbrenningskammerdel 16 omgitt av en metallhylse eller -kappe l8. Det indre av forbrenningskammeret, som dannes av nevnte ytre kappe 18, utgjøres av flere lag 24 av ildfast isolasjons-materiale. Det innerste ildfaste lag 24 omfatter et ringformet innsåtsstykke med konisk bunndel 26 som omgir luft- og brennstoff-innløpet 27 nederst i forbrenningskammeret 16.

Luft- og brennstoff-innløpsenden 30 består av en ende-plate 32 festet på venlig måte til den ytre kappe 18 ved hjelp av en flens 34» Et lufthvirveldyse^kammer eller -hylse 38 er festet til innersiden av endeplaten 32 med en sveis 42. Lufthvirvel-hylsen 38 strekker seg fra platen 32 gjennom et luftinnførings-felleskammer 36 og inn i forbrenningskammerets innløpsåpning 27, og avslutter og ligger inntil det koniske innsatsstykke 26. Den åpne ende av den indre hvirvelhylse 38 er understøttet i forbren-ningskammeråpningen 27 ved hjelp av en egnet pakningsring 28 som kan være av asbest eller annet egnet materiale.

Under spesiell henvisning til figurene 2, 4 og 5> vil oppbygningen av lufthvirveldyse-hylsen 38 lett forstås. Hylsen 38 består av flere tangensiale innløpsdyser 40 som mottar trykkluft fra en egnet vifte (ikke vist) som står i forbindelse med luftinnløpsflensen 41* Forbrenningsluften som strømmer gjennom dysene 4-0» nar fått en hvirvelbevegelse omkring innerveggene i hylsen 38, og ekspanderer deretter ut i forbrenningskammerets innløpsende. Det indre av hylsen 38 består av et bærerør 44 for brennstoffdysen, med flere settskruer 46 anbrakt langs omkretsen på utsiden av endeplaten 32. Disse skruer 46 er anbrakt slik at en brennstoffdyse som generelt er vist ved 48» enkelt kan reguleres aksialt, slik at utløpsåpningenes plan i forhold til dysespredevinkelen, kommer i en optimal stilling til vinkel og plassering av innsåtsstykket 26, i den hensikt å oppnå den mest virkningsfulle forbrenning. Den indre :enden av brennerrøret 44 bæres av en luftkammerkonus 50 som er forsynt med et antall gjennomgående åpninger 52. Denne konus 50 bærer den indre ende av røret 44 og forhindrer samtidig at gassprodukter fra for-brenningen ved sirkulasjon bevirker en tilbaketrengning av flammefronten i forbrenningskammeret bakover forbi konusen,

hvorved brennerens bakre deler blir effektivt beskyttet. På forbrenningskammerets 16 yttervegg er det anbrakt et kikkhull 54 hvorigjennom man kan inspisere forbrenningskammeret. En lignende inspeksjonsanordning er anbrakt i endeplaten 32 for å kunne se flammen i aksial retning. Observasjon gjennom kikkhullet 54 i bakplaten 32 gjøres gjennom åpningene 52 i konusen 50> med til-strekkelig diameter til at en slik inspeksjon gjøres mulig.

Hver av de tangensiale innløpsdyser 40 består av et par tilstøtende perpendikulære sidevegger 56, samt et par konvergerende sidevegger 58 som også støter til hverandre. På denne måten oppnås et minimalt trykkfall gjennom innløpsdysen 40, og i kombinasjon med den konstante diameter på hylsen 38» nar m& n oppnådd en brenner i henhold til oppfinnelsen, som har ekstremt lavt kraftforbruk i forbindelse rrred innført luft, samt meget høy brenner-effekt på grunn av den optimale stilling for brennstoffdysene i forhold til den ekspanderende forbrenninsluft-hvirvel. Spesielt skal det bemerkes at brennstoffdusjens divergensvinkel fra enden av brennstoffrøret 48 er omtrent den samme som vinkelen mellom den ringformede innerflate på innsåtsstykket 26. Fortrinnsvis ligger disse divergensvinkler for innsåtskonusen og brennstoff-dusjen på mellom 90° og 100°.

Anordningen av nevnte koniske innsåtsbunn med denne vinkel medvirker i høy grad til forbrenningsstabilitet, og former brennstoff-lufthvirvel-veiene og forlenger forbrenningsluftens hvirvelbevegelse. Videre hindrer det koniske innsåtsstykke 26 en for sterk lufthvirvling, som ellers kunne ekspandere i en for stor vinkel, hvilket ville resultere i dårlig blanding av brensel og luft. Med andre ord, vil anbringelsen av innsatsstykket 26 angi den øvre grense for den divergensvinkel som lufthvirvelen som kommer ut fra hylsen 38, kan anta. Dette trekk, i kombinasjon med luftinnløpshylsens 38 konstante og lille diameter, frembringer en ny og forbedret brenner med vesentlig forbedrede for-brenningsegenskaper.

Under henvisning til figurene 6 og 7» er det her vist

en modifisert brennerform. Deler som har analoge funksjoner, er gitt like henvisningstall og beskrives ikke om igjen. Imidler-tid ser man at brennerne på fig. 6 og 7 omfatter et noe forandret lufthvirvelkammer 60 med flere ikke-konvergerende tangensiale dyser 62. Dysetverrshittet gjennom dysene 62 er konstant. Selv om det kan kreves noe høyere trykkfall enn med de konvergerende tverrsnitt på figurene 4 og 5 i første utførelse, oppnås en

høyere tangensial-hastighet med denne modifiserte dyse-konstruk-sjon. Forbrenningskammeret 16 i brenneren på fig. 6 omfatter en innsnevret utløpsåpning 68 som dannes ved økende og konvergerende tykkelse på det ildfaste foringsmateriale 64. På denne måte oppnås høyere utgangshastigheter på forbrenningsproduktene, enn de hastigheter som kunne oppnås med en ikke innsnevret utløpsåpning som på forbrenningskammeret 16 på fig. 1. Fortrinnsvis er utløps-åpningens 68 diameter mindre enn halvparten av lengden av forbrenningskammerets l6 konvergerende sidevegger, idet disse vegger utgjør brennerens blåseparti. Dette forhold mellom diameter og lengde vil sikre at en veldefinert, stabil strøm av forbrenningsprodukter kastes inn i det tilstøtende ovnsrom 14.

Claims (6)

1. Brenneranordning for flytende brennstoff, bestående av at sylindrisk brennkammer foret med ildfast materiale, hvilket kammer har et sirkulært utløp i den ene enden for avløp av forbrenningsprodukter fra kammeret, og et sirkulært innløp i motsatt

ende av kammeret, fr innføring av flytende brennstoff og hvirvlende luft, samt luftinnføringsinnretninger i forbindelse med innløpet, for innføring av luft i skrueformet hvirvel til forbrenningskammeret, karakterisert ved at luft-innføringsinnretningen består av en sylindrisk, langstrakt hylse (38) med i det vesentlige jevn diameter i hele sin lengde, og som i det vesentlige er.like stor som diameteren til innløpet (27) og et antall tangensiale luftinnløpskanaler (40) anbrakt rundt omkretsen, for innføring av luft til hylsen (38).

2. Brenneranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at innløpskanalene (40) har et avsmalnende, rek-tangulært tverrsnitt i luftstrømmens retning.

3. Brenneranordning som angitt i krav 1, videre karakterisert ved brennstoffdyseinnretninger som er kon-sentriske med hylsens (38) akse og som har en sprededyse (48) som i det vesentlige ligger i et plan gjennom det sirkulære innløp (27) for innføring av brennstoff i forbrenningskammer (16), et ringformet, konisk innsatsstykke (26) i forbrenningskammeret og omkring det sirkulære innløp (27), hvor det koniske innsatsstykkets divergensvinkel er omtrent like stor som sprededysens (48) divergensvinkel.

4. Brenneranordning som angitt i krav 3>karakterisert ved en ringformet plateanordning (50) forsynt med en rekke åpninger (52), hvilken plateanordning strekker seg mellom brennstoffdyseinnretningen og den sylindriske hylse (38) for å hindre en bakovergående forplantning av flammen fra forbrenningskammeret (l6) forbi plateanordningen (50).

5. Brenneranordning som angitt i krav 3i karakterisert ved at innsatsstykkets (26) divergensvinkel ligger omtrent mellom 90° og 100°.

6. Brenneranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at et parti av forbrenningskammerets (16) inner-vegger smalner av under dannelse av et utstrømningsparti (64) som avsluttes i et sirkulært utløp (68), hvor utløpsdiameteren er mindre enn 50$ av nevnte strømningspartis (64) aksiallengde, hvorved man oppnår en veldefinert og stabil dyseaktig stråleutstrømning av forbrenningsprodukter.