NO126989B - - Google Patents

Description

Sugetrekkbrenner.

Denne oppfinnelse vedrører en sugetrekkbrenner til oppvarmning av luft ved forbrenning av flytende og gassformig brensel.

Oppfinnelsen er av særlig betydning i forbindelse med romoppvarmningsappara-ter til industrielt og kommersielt bruk. Et slikt romoppvarmningsapparat er beskre-vet i U.S. patent nr. 2 529 574. Oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til nevnte patent, men det er klart at den også kan brukes i forbindelse med andre oppvarmningsapparater.

Ved oppvarmningsapparatet i henhold til ovennevnte patent forbrennes flytende brensel, olje eller gass, i et smalt forbrenningskammer av metall og føres ut gjennom røkgasskanaler til røkopptaket. Luften føres ved hjelp av en eller flere vifter med stor hastighet rundt forbrenningskamme-rets og røkgasskanalens yttervegger og ledes over et eller flere fordelingshoder som fordeler luften i de ønskede retninger i det rom som skal oppvarmes.

Det er selvfølgelig ønskelig å bygge slike oppvarmningsapparater så kompakte som mulig, men da disse vanligvis skal oppvarme store områder og spre varmen hurtig, kreves det også en hurtig forbrenning med tilsvarende stor innstrømnings-hastighet for forbrenningsluft og utløps-hastighet for forbrenningsgasser. Trykket i exhaustsystemet må da være tilstrekkelig høyt til å kunne overvinne skorsteinsmot-standen. De nevnte krav tilsammen har til følge at d/et utvikles trykkforhold eller trykkfall over brenneren som påvirker for-brenningsforholdet, og apparater med kunstig trekk som egner seg til forbrenning av gass er ikke like egnet til forbrenning av olje. Valget av kunstig trekk (overtrykk), blandet trekk eller indusert trekk (sugetrekk) er av stor betydning og påvirker i meget stor grad oppvarmnings-apparatets virkning.

På den annen side kan ikke slike oppvarmningsapparater bare bygges for et bestemt brensel, men skal kunne brukes til forbrenning både av gass og av oljer med forskjellig kvalitet. I noen tilfelle hvor gass er hovedbrenslet, er det også ønskelig at det kan brukes olje når utetemperaturen er falt under et bestemt nivå. Man har lenge betraktet som ønskelig å skaffe en brenner til forbrenning av både gass og oljer av forskjellig raffineringsgrad, men flammen samt forbrenningskarakteristikken til de to brenselarter er slik at forsøk på å frem-stille en eneste brenner til forbrenning av både gass og oljer ikke har gitt tilfredsstillende resultater. Hovedvanskeligheten har vært støy og efcsplosjonsaktig eller ujevnt flammeforløp under utviklingen av den store varmeenergi som kreves i et slikt kompakt oppvarmningsapparat. Oljebren-nere for hurtig forbrenningshastighet virker vanligvis best med kunstig trekk ved brenneren (overtrykkfyring) og gir uten betydelig trekk bare langsom og dårlig forbrenning. Gass tilføres derimot vanligvis under et slikt trykk at den kan ledes inn i forbrenningssonen og ytterligere blandes med luft uten medvirkning av en trykk - vifte. Hver god kombinasjonsbrenner for stor varmeutvikling som forbrenner oljen tilfredsstillende, vil derfor nødvendigvis måtte ha et stort trykkfall over brenner-området. Under' forbrenning av gass må imidlertid brenneren brenne rolig i samme, hurtig strømmende luft.

Vanligvis anordnes det en trykkvifte for kunstig trekk (overtrykk) ved brenneren, og en exhaustvifte for forbrenningsgasser i røkgasskanalen. Man har forsøkt å utbalansere de to vifters virkninger for å skaffe atmosfærisk trykk i forbrennings-kammeret, selv om der teoretisk sett her-sker overtrykk i forbrenningsrommets ene del og undertrykk i dets annen del. Det er imidlertid vanskelig å oppnå en tilfredsstillende utjevning med to vifter, selv om brenneren bare er bygget for en bestemt brenselart.

Et annet forhold som må tas i betrakt-ning ved luftoppvarmere, er at den varme luft føres ut i rom som brukes av mennes-ker, og at det ved oppvarmningsapparater av nevnte art danner forbrenningskamme-rets metallvegger et tynt skikt som skiller forbrenningsgassene fra den oppvarmede luft. Hvis det skulle forekomme en lekkasje i forbrenningsgassystemet, vil overtrykket i samme bringe uforbrente gasser inn i luftstrømmen og derved inn i det oppvarmede rom, hvilket kan være både ubeha-gelig og helsefarlig. Et slikt overtrykk kan enten forekomme kontinuerlig (f. eks. som følge av utilfredsstillende balanse mellom overtrykksviften og sugeviften), eller spo-radisk (som følge av mindre forbrennings-eksplosjoner og forbigående stigning av forbrenningsgassers trykk over atmosfæris-ke trykk, selv om gjennomsnittstrykket i systemet ligger under atmosfærisk trykk). På grunn av vanskeligheter med riktig av-balansering av overtrykksviften og sugeviften som hver på sin måte påvirker forbrenningsgassene, og for å sikre at for-brenningsgasstrykket alltid holder seg tilstrekkelig lavt under atmosfærisk trykk, for derved å gjøre en lekkasje til luftrom-met under normal drift umulig, har man i henhold til oppfinnelsen utviklet en brenner som vil forbrenne tilfredsstillende et hvilket som helst av de ovenfor nevnte brennstoffer, og hvor det bare anvendes undertrykk.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å skaffe en luftoppvarmer med en brenner som er innrettet til å brenne en hvilken som helst av de vanligvis brukte gasser eller oljer, og som utelukkende virker efter undertrykksprinsipp, f. eks. utstyrt med en avgassvifte anordnet i røkgasskanalens ut-løp, slik at i det vesentlige underatmosfæ-risk trykk vil opprettholdes i forbrennings-kammeret, hvilket vil si at en lekkasje i systemet bare vil forårsake at luft vil strøm-me inn i forbrenningsgasser og ikke om-vendt. Videre er hensikten med oppfinnelsen å skaffe en undertrykksbrenner og fremgangsmåte ved forbrenning som vil resultere i en rolig, jevn og effektiv flamme. Det er også hensikten med oppfinnelsen å skaffe en kompakt og enkel brenner som lett kan fremstilles, som vil gi en jevn fordeling av brennstoffet i luften, og som lett kan åpnes for reparasjon eller inspeksjon.

Oppfinnelsen skal forklares ved hjelp av et eksempel under henvisning til teg-ningene, hvor: Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom brenneren, fig. 2 viser brenneren sett utenfra, og fig. 3 er et oppriss av en hvirvelplate i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser i oppriss en detalj av brennerens ytre endepla-te, fig. 5 et vertikalt snitt gjennom platen ifølge fig. 4, med innsatt oljebrennerdyse og tilhørende elektrisk tenner, fig. 6 viser bakfra brennerplatemonteringen med gass-tilførselsinnretningen, fig. 7 et tverrsnitt gjennom brennerplaten, ført langs linjen IX—IX på fig. 6 med gassbrenneren, gass-tenneren og flammestaven, og fig. 8 viser et snitt i likhet med det på fig. 7 men snudd 90° i forhold til samme.

Brenneren i henhold til oppfinnelsen munner ut i et forbrenningskammer i hvilket det opprettholdes undertrykk, f. eks. mellom 25 og 50 mm. Frisk luft tilføres derfor brenneren ved suging, hvilket er av stor betydning, særlig når det forbrennes gass.

På fig. 1 og 3 er det med 15 betegnet et forbrenningskammers fremre endevegg. Som det fremgår av fig. 1 ligger veggens plater 5 og 15 i en viss avstand fra hin-annen. I henhold til oppfinnelsen er der anordnet en sylindrisk metallhylse 16 som ved sin indre ende er sveiset fast til platen 15 og ved sin ytre ende har en bæreflens

17 som er festet til kammerets fremre endevegg 5, slik at huset er forsynt med en gjennomgående åpning for innsetning av brenneren. Et på forhånd forarbeidet, ildfast legeme 18 som er dimensjonert slik at det glidbart men tett passer i den sylindriske hylse 16 er ført inn i hylsen før de andre deler som skal beskrives nedenfor er satt på plass. Det ildfaste legemes indre ende ligger an mot en krave 19 som er dannet ved at brenneråpningen i platen 15 har mindre diameter enn metallhylsen 16. Det ildfaste legeme 18 er sylindrisk utven-dig og har i sitt ytre endeparti en sylindrisk kanal som strekker seg over en del av legemet. Det sylindriske kanalparti er betegnet med 20. Fra partiet 20 innover avtar legemets 18 vegger 20a i tykkelse, slik at det er dannet en kanal med form til en avkortet kjegle med sin største diameter ved utløpet, dvs. ved det ildfaste legemes innerste ende. Rundt legemets 18 ytre ende ligger en ringformet tetningsring 18' som hindrer luftlekkasjen rundt det ildfaste legeme.

Flensen 17 avstiver apparathusets fremre vegg 5 som er forsynt med en åpning med samme diameter som hylsens 16 indre diameter for å tillate innsetning eller utskiftning av det ildfaste legeme 18. Oppgjengede bolter 21 stikker frem fra flensen 17 gjennom platen 5 rundt nevnte åpning og en metallplate 22 er ført på boltene og sikret der ved hjelp av mutrer 21a. På den måte holder boltene både hylsen 16 og platen 22 på plass.

Platen 22 har en gjennomgående, sentralt anordnet åpning 23 (fig. 1), og er forsynt med en eller to, fortrinsvis to, av me-tallplater utførte luftinnløpskanaler 24 som stikker frem utenfor sentralåpningen fra plateflaten. Kanalene er på tegningen vist med rektangulært tverrsnitt, og er utstyrt med spjeld 25 til kontroll av inn-strømningsluften. Da det ildfaste legeme 18 er kortere enn hylsen 16, er det mellom platen 22 og legemets 18 bakre ende dannet et luftkammer 26, slik at luften efter å ha passert spjeldene uten nevneverdig strupning kan strømme inn i kanalpartiet 20. Platen 20 er forsynt med ett eller flere fremspring, f. eks. utformet som U-strim-ler, som er sveiset fast til platens indre side og ligger an mot det ildfaste legeme og hindrer dette i å bevege seg i lengde-retningen når platen er satt på plass, som vist ved 22a på fig. 1.

Til platens 22 ytterside og rundt dens sentrale åpning 23 er boltet fast en hul ring 27 som er utformet med en sentral kanal 28 med mindre åpning enn åpningen 23. Hulringen 27 har en innerside 29 fra hvilken et antall brennerrør 30, som er anordnet i form av en ring og konvergerer mot det ildfaste legemes senterakse, stikker frem og inn i det ildfaste legemes kanalparti 20. Rørenes 30 antall kan være fra seks til åtte, ved større brennere opp til tolv, og rørenes frie ender danner et ringformet mønster, idet avstanden mellom rørendene innbyrdes ikke er vesentlig større enn det enkelte rørs diameter. Boltene som sikrer ringen 27 på platen 22 er ført gjennom fotfremspring 27a (fig. 2) på ringen slik at samme kan innsettes eller tas ut uavhengig av platen 22. Ved stør-re forbrenningskapasitet, eller for sikring av jevnere gassfordeling, kan det på ut-siden av rørene 30 og parallelt med brennerens akse være anordnet ytterligere rør 30a, hvis antall ved store brennere kan være opp til fireogtyve.

Gass tilføres gjennom en ledning 31 og en måleventil (ikke vist) til et for-delingskammer 27b som befinner seg i den hule ring 27. Rørene 30 har ingen innsnev-ringer eller dyser, og det anvendes lav-trykksgass for å unngå Bunsenbrenner-ef-fekt med følgende innsugning av luft. Luft-strømmen frembringes utelukkende av av-gassviften 12 i røkkanalen, hvilket skal forklares nærmere nedenfor.

I det ildfaste legemes kanalparti 20 er innsatt et brennerhode som fastholdes der ved friksjon, og som er forsynt med en hylse 33 og et forover vendende, konisk avtagende i tverrsnitt endeparti 34 med en sentral åpning 35. Innenfor brennerhodet og umiddelbart bak det koniske endeparti er anordnet en hvirvelplate med en sentral ring 36 (se fig. 3), radiale skovler 37, og en sentralt anordnet åpning 38. Gassbrennerrørene 30 og rørene 30a er avsluttet umiddelbart bak, men i avstand fra hvirvelplaten.

En brennerplate med en flens 39 og et tykkere utført midtparti 40 er ved hjelp av bolter løsbart festet på ringens 27 ytre side og stenger utenfra den hule rings sentrale kanal. Som det fremgår av fig. 5, bærer platen ved sin midte et oljetilførsels-rør 41 og et oljebrennerspredningsmunn-stykke 42, hvor det sistnevnte, som det også fremgår av fig. 1, er anordnet i midten av åpningen 38 i hvirvleplaten og i et plan som ligger umiddelbart bak ringens 38 plan.

Nevnte brennerplate bærer også annet utstyr som for oljefyringens vedkommende omfatter to elektroder 41a og 41b for ten-ning av oljen, som vist på fig. 5. Hvis brenneren bare skal brenne olje, er det ikke anordnet annet utstyr, eventuelt bort-sett fra en fotoelektrisk celle ved 46 (fig.

4) som sikkerhetsforanstaltning for det tilfelle at flammen skulle svikte, hvilket imidlertid er en vanlig innretning ved olje-brennere. Utstyret for gassbrenneren er vist på fig. 6 og 7. Dette omfatter en gassbrenner 43 med en jordingsfinne ved sin indre ende. En gniststang 45 avslutter tett ved finnen. Som en annen sikkerhetsinn-retning er anordnet en flammestang 47

som avstenger gasstilførselen hvis brenneren slukner. Som vist på fig. 8 er gasstilbe-høret anordnet under oljetilbehøret, men det er klart at oljeutstyret kan sløyfes hvis brenneren bare skal brenne gass. På fig. 4 er alt utstyr sløyfet, men henvisnings-

tallene angir plaseringen av de forskjellige deler.

I forbindelse med gassbrenneren og

dens styreinnretninger er det på brenner-

platens ytterside anordnet en minste-trykk-regulator 47 samt annet utstyr til styring av gasstrømning, som imidlertid ikke omfattes av oppfinnelsen. Trykkre-

gulatoren er av vanlig type og holder gass-

trykket i kammeret på et så lavt nivå at gasstrømmen gjennom rørene 30—30a først og fremst frembringes ved trykkfallet over brenneren og ikke ved eget overtrykk.

Når brenneren drives med gass, vir det

i røkgasskanalen frembragte undertrykk suge jevnt luften fra luftkammeret gjen-

nom brennerhodet, og en del av luften vil da passere gjennom hvirvelplaten mens den annen del går gjennom platens midtre åp-

ning. Suget vil frembringe i forbrennings kammeret et undertrykk på ca. 25 mm vannsøyle eller mer, ofte opp til 50 mm vannsøyle. Hele luftstrømningen frem-

bringes av sugeviften. Den tilførte gass'

trykk og volum er avpasset slik at gassen ikke strømmer ut av rørene med en slik hastighet at det oppstår bunsenflamme-

effekt og luft suges inn i brenneren.

Når brenneren er i drift trekkes gassen

praktisk talt av sugetrykket gjennom rø-

rene 30, støter mot hvirvleplatens skovler og blandes med luften som passerer mel-

lom skovlene. Skovlene fremkaller en hvir-

vlende, turbulent bevegelse i gassen og luften og bevirker en effektiv sammenblan-

ding av samme. Når brenselblandingen er tent, vil flammens bunn ligge rett foran hvirvleplaten 37, dvs. til høyre for denne på fig. 1. Det vil fremgå av det ovennevnte at gass-luft-systemet virker slik at en brennbar blanding først dannes på hvirv-

leplatens fyringsside, og at denne blanding dannes jevnt, slik at en jevn, rolig og sta-

bil flamme utvikles umiddelbart ved for-

deleren. Hvirvleplaten og brenneren vil der-

for holde seg kalde under forbrenningen,

og følgelig kan oljebrennerutstyret være på plass under fyring med gass.

Under fyring med olje er gasstilførse-

len selvfølgelig stengt og oljetilførselen åp-

net. Luftstrømningen foregår imidlertid på

samme måte som under gassfyring, og frembringes av sugeviften. Oljen spres ut under trykk fra dysen og oljedusjen har form av kjegle, stort sett med den kontur som med strek-prikkede linjer X—Y er vist på fig. 1. Da spredningsmunnstykket er anbragt bak hvirvleplaten og i den sy-

lindriske kanal i det ildfaste legeme, vil oljedusjen i form av en ekspanderende kjegle passere gjennom hvirvleplatens og

brennerhodets senter og blande seg med luften fra hvirvleplatestrømmen. Oljedusj-

kjeglens vegg X—Y konvergerer med veg-

gen 20a i det ildfaste legemes koniske ka-

nal under en slik vinkel at den ikke støter mot legemet, i det minste bare ved dets innerste ende. Oljebrennerflammen har stort sett samme kontur, dvs. i det vesent-

lige sylindrisk ved sin indre ende, hvilken skyldes det ildfaste legemes sylindriske kanalparti. Det sylindriske parti er av-

sluttet slik at oljedusjen fra dysen, som antydet med X—Y, ikke støter mot det sylindriske partis innervegg og holdes i god avstand fra legemet på det sted hvor veg-

gen begynner å utvide seg kjegleformet.

Dette er av betydning av følgende to grun-

ner: For det første hindres oljen i å kom-

me i berøring med det ildfaste legeme med dårlig forbrenning til følge, for det annet vil det dannes og opprettholdes et gass-

legeme av opphetet gass mellom den ild-

faste vegg og flammens grenseskikt, slik at en unødvendig avkjøling av flammen for-

hindres. Det er klart at gassbrenneren kan være på sin plass under fyring med olje.

Det skal. bemerkes at gassbrenneren er anordnet slik at den alltid vil kaste flam-

men i blandingsområdet for olje og luft,

eller gass og luft. Det kan derfor på et øye-

blikk skiftes fra det ene brensel til det annet, idet det ikke skal foretas noe mer enn å betjene de riktige ventiler. Brenner-

delene er anordnet slik at brenneren kan brukes som en ren oljebrenner eller ren gassbrenner.

Alle brennerdeler er lett tilgjengelige

for montering, inspeksjon, utskiftning el-

ler utbedring. Efter at den bakre plate er fjernet, kan hele anordningen besiktiges.

Når brennerringen 27 er tatt av, er gass-

rørene og brennerhodet tilgjengelige, og efter at frontplaten 22 er fjernet kan man også nå til foringen. Brennerens konstruk-

sjon er således meget enkel. Som følge av at brenneren alltid arbeider med sugetrykk,

kan ikke forbrenningsgasser trenge inn i den oppvarmede luftstrøm. Det kan opp-

nåes en stor forbrenningshastighet med sikker jevn forbrenning. Sikkerhetsdører i oppvarmningsapparatet kan være bygget av lette materialer da undertrykket i for-brenningskammeret alltid vil søke å holde dørene lukket.

Claims (12)

1. Sugetrekkbrenner som'kan forbrenne gass eller olje, karakterisert ved at den omfatter en sylindrisk hylse (16), hvis ene endeparti omslutter henholdsvis munner

ut i et luftkammer (26), et ringformet gass-kammer (27b) som er anordnet koaksialt med luftkammer et og hylsen og utgjør en del av det hus som danner luftkammeret, en frontplate (39) som er anbragt på nevnte ring og danner et lukke for den sentrale kanal gjennom ringen, et på frontplaten anordnet brennerrør (41) som fra platen stikker aksialt gjennom luftkammeret inn i hylsen og er avsluttet med en sprededyse (42), et i hylsen mellom luftkammeret og hylsens motsatt liggende ende anordnet ildfast legeme som er forsynt med en aksial, gjennomgående kanal, en i kanalen anordnet hvirvelplate (36, 37) som er forsynt med en sentral åpning nær hvilken brennerens sprededyse er anordnet, idet sprededysen er rettet direkte mot åpningen i hvirvelplaten, og et ringformet anordnet sett gasstilførselsrør (30) som fører fra gasskammeret inn i hylsen, og som konvergerer mot hylsens akse og ender i avstand fra hvirvelplaten.

2. Brenner ifølge påstand 1, karakterisert ved at hvirvelplaten er anordnet i et brennerhode i det ildfaste legemes (18) åpning, og omfatter en kontinuerlig metallstrimmel som ligger rundt en gjennomgående sentral åpning (38) med skovler (37) som strekker seg radialt fra båndet mot brennerhodets indre vegg, hvor gass-tilførselrørenes ender er rettet mot den nevnte metallstrimmel, slik at en del av gassen fra rørene avbøyes inn i den sentrale åpning og en del strømmer gjennom skovlene.

3. Brenner ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved spjeldinnretninger (24, 25) for styring av luftstrømmen til luftkammeret.

4. Brenner ifølge påstand 1, 2 eller 3, karakterisert ved at kanalen gjennom av-bøyningslegemet har et sylindrisk parti ved sin inntil luftkammeret liggende ende, hvor hvirvelorganet er anordnet mellom endene av kanalens sylindriske parti og hvor kanalen er utvidet traktformet idet dens diameter øker fra det sylindriske parti mot legemets motsatt liggende ende.

5. Brenner ifølge en eller flere av på-standene 1—4, karakterisert ved at sprededysen (42) er utført og anordnet til å kaste en kjegleformet oljedusj gjennom kanalen slik at kjeglens ytterside konvergerer med veggen av det ildfaste legemes traktformede kanal, men holdes i avstand fra avbøyningslegemet mellom kanalens sylindriske del og den ende av det ildfaste legeme som ligger lengst fra dysen.

6. Brenner ifølge en eller flere av på- standene 1—5, karakterisert ved at ringen er anordnet løsbart på en bæreplate (22) og stenger platens åpning, hvor bæreplaten er løsbart festet til en bæreflens (17) ved hylsens (16) ytre ende og utgjør et lukke for hylsen og hvor det ildfaste legeme har sin ene ende vendende mot bæreplaten, men i avstand fra denne for å danne det nevnte luftkammer.

7. Brenner ifølge en eller flere av på-standene 1—6, karakterisert ved støtteinn-retninger (22a) på bæreplaten (22) som ligger an mot det ildfaste legemes ene ende og opprettholder mellomrommet mellom det ildfaste legeme og bæreplaten, og et anlegg (19) på hylsen, mot hvilket det ildfaste legemes motsatte ende ligger an, for å hindre det nevnte legeme i å beveges bort fra bæreplaten.

8. Brenner ifølge en eller flere av på-standene 1—7, karakterisert ved at brennerplaten bærer utstyr som omfatter et gassindikatorlys med en tenner, oljean-tenningselektroder (41a, 41b), idet alt det nevnte utstyr også strekker seg i aksial ret-ning gjennom ringens sentrum og kan tas ut i ett med oljebrennerrøret og dysen ved at brennerplaten (39) fjernes fra ringen (27).

9. Brenner ifølge en eller flere av de foregående påstander karakterisert ved, at gasstilførelsesrørene 30 er i det vesentlige jevnt fordelt rundt hvirvelplaten og slik anordnet i forhold til hvirvelplaten at gassen ved sugetrekk bringes til å strømme ut fra gassrørene i nærheten av hvirvelplaten og blandes med den gjennom kanalen strømmende luft, idet forbrenningen fin-ner sted på hvirvelplatens motsatt liggende side.

10. Brenner ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at oljespredningsdysen stikker fra luftkam-merhuset aksialt inn i kanalen med spredehodet liggende inntil hvirvelplatens åpning, hvor spredehodet ligger slik i forhold til hvirvelplaten at den luft som ved sugetrekk bringes til å. strømme gjennom kanalen, passerer gjennom hvirvelplaten og om-gir det fra dysen utstrømmende dusjlege-me, slik at forbrenningen vil finne sted i avbøyningslegemet på hvirvelplatens ut-løpsside, og hvor dusjlegemet fra spredehodet konvergerer med avbøyningslege-mets traktformet utvidere vegger ved kanalens lengst fra hvirvelplaten liggende ende.

11. Brenner ifølge påstand 9, karakterisert ved at noen av gassrørene konvergerer mot brennerens akse, mens andre for-løper parallelt med denne akse.

12. Brenner ifølge påstand 9, karakterisert ved styringsorganer for gasstilførsel til kammeret, som nedsetter gasstrykket til et nivå, ved hvilket gassens strømning fra kammeret hovedsakelig frembringes ved trekk over brenneren.