NO130282B

NO130282B -

Info

Publication number: NO130282B
Application number: NO141672A
Authority: NO
Inventors: S Johansen
Original assignee: S Johansen
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1972-04-24
Publication date: 1974-08-05

Description

Anordning ved brenner for flytende brennstoff. Device at the burner for liquid fuel.

Denne oppfinnelsen vedrører en anordning ved brenner for flytende "brennstoff, som beskrevet i innledningen til patentkrav 1. Oppfinnelsen vedrører spesielt en slik "brenner som er egnet for bruk i tunneler, gruber o.l. This invention relates to a device for a burner for liquid fuel, as described in the introduction to patent claim 1. The invention relates in particular to such a burner which is suitable for use in tunnels, pits and the like.

Ved tunnelsprengning og grubedrift må det føres inn store mengder During tunnel blasting and mining, large quantities must be brought in

luft som ved nedkjøling vil avgi kondensert vann. For å hindre at dette skjer må lufttemperaturen inne i tunnelen heves. De nødven- air which, when cooled, will give off condensed water. To prevent this from happening, the air temperature inside the tunnel must be raised. The neces-

dige varmemengder kan med dagens priser mest hensiktsmessig til- large quantities of heat can, with today's prices, most expediently

føres ved forbrenning av flytende brennstoff, så som fyringsolje etc.. carried when burning liquid fuel, such as heating oil etc.

Dannelsen av forbrenningsvarme i slike omgivelser må dessuten kunne styres meget nøye og sikkert slik at det ikke oppstår generende eller farlige forbrenriingsgasser eller risiko for antennelse av eksplosive gasser. The generation of combustion heat in such environments must also be able to be controlled very carefully and safely so that there is no nuisance or dangerous combustion gases or risk of ignition of explosive gases.

Det er kjent brennere av den art som er beskrevet i innledningen. For eksempel er det fra US-patentskrift nr. 1. 86U . 795■kjent en slik brenner hvor brennstoffet ledes fra et ringspor ut i en luftstrøm gjennom en koaksial luftspalte. Denne brenner har imidlertid ikke vist seg tilfredsstillende med hensyn til forbrenningskvaliteten, sannsynligvis på grunn av ugunstige turbulensforhold og utilstrekke-lig blanding av brennstoff og luft. Burners of the type described in the introduction are known. For example, it is from US Patent No. 1.86U. 795■known such a burner where the fuel is led from an annular groove into an air stream through a coaxial air gap. However, this burner has not proved satisfactory with respect to combustion quality, probably due to unfavorable turbulence conditions and insufficient mixing of fuel and air.

Hensikten med oppfinnelsen har derfor vært å skaffe en slik brenner med stor varmekapasitet, som kan drives med forskjellige brennstoff-typer og som dessuten tilfredsstiller de fordringer som er nevnt foran. Ingen av de brennere for flytende brennstoff som kjennes har nemlig kunnet brukes tilfredsstillende for det nevnte formål. The purpose of the invention has therefore been to provide such a burner with a large heat capacity, which can be operated with different types of fuel and which also satisfies the requirements mentioned above. None of the known liquid fuel burners have been able to be used satisfactorily for the aforementioned purpose.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås med en brenner som beskrevet According to the invention, this can be achieved with a burner as described

i patentkrav 1. in patent claim 1.

Denne brenner er enkelt i oppbygning og har ingen deler som kan slites ved vanlig bruk. Det viktigste er imidlertid at den kan gi en tilnærmet fullkommen forbrenning med lavt innhold av faste forbrenningsrester i forbrenningsgassen. I et eksempel ble det målt et COp-innhold i forbrenningsgassen under 3 % og et CO-innhold under 0,001 %, begge ved full utnyttelse av forbrenningskapasit eten. This burner is simple in structure and has no parts that can wear out during normal use. The most important thing, however, is that it can provide an almost perfect combustion with a low content of solid combustion residues in the combustion gas. In one example, a COp content in the combustion gas below 3% and a CO content below 0.001% was measured, both when the combustion capacity was fully utilized.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av underkravene. Further features of the invention will appear from the subclaims.

Oppfinnelsen er beskrevet nærmere under henvisning til tegningen, hvor: fig. 1 viser en skjematisk oversikt over et brenneranlegg utformet ifølge oppfinnelsen, The invention is described in more detail with reference to the drawing, where: fig. 1 shows a schematic overview of a burner system designed according to the invention,

fig. 2 viser et delvis oppsnittet sideriss av brennerhuset, fig. 2 shows a partially sectioned side view of the burner housing,

fig. 3 viser et aksialsnitt gjennom blandeanordningen og fig. k viser et forstørret aksialsnitt gjennom forstøverhodet i fig. 3. fig. 3 shows an axial section through the mixing device and fig. k shows an enlarged axial section through the atomizer head in fig. 3.

Brenneranlegget i fig. 1 omfatter et brennerhus 1 med en blande-anordriing 2 for forbrenningslmft og flytende brensel. Forbrennings-luften tilføres gjennom en ledning 3 fra en ikke vist trykkluft-kilde. Dette kan for eksempel være det trykkluftsystem som finnes på tiruksstedet eller en separat kompressor. Det flytende brensel,- The burner system in fig. 1 comprises a burner housing 1 with a mixing device 2 for combustion air and liquid fuel. The combustion air is supplied through a line 3 from a source of compressed air, not shown. This could be, for example, the compressed air system found at the tire site or a separate compressor. The liquid fuel,

i eksempelet fyringsolje, tilføres gjennom en ledning U-fra en olje-tank 5 som er anbragt i en viss høyde- f.eks. 1.500 mm, over brennerhuset 1. Istedenfor å benytte tyngdekraften kan oljen føres frem med en pumpe som gir et tilsvarende konstant, lavt overtrykk. in the example, fuel oil is supplied through a line U from an oil tank 5 which is placed at a certain height - e.g. 1,500 mm, above the burner housing 1. Instead of using gravity, the oil can be fed forward with a pump that provides a correspondingly constant, low excess pressure.

Brenneranlegget omfatter dessuten en tenner i form av en propan-brenner 6 som får tilført en liten gassmengde gjennom ledningen 7 The burner system also includes an igniter in the form of a propane burner 6 which is supplied with a small amount of gas through the line 7

fra en propanbeholder 8. Brenneren 6 er i kontinuerlig drift slik at den alltid vil kunne starte anlegget, f.eks. etter et kortvarig utfall av lufttilførselen. from a propane container 8. The burner 6 is in continuous operation so that it will always be able to start the system, e.g. after a brief failure of the air supply.

Brennerhuset 1, som i eksempelet er fremstilt av støpejern, er Burner housing 1, which in the example is made of cast iron, is

satt sammen av en sylinderformet hoveddel 9 som danner brennkammeret og en konvergerende del 10 som strekker seg ut fra den ene ende av hoveddelen. Hoveddelens andre ende er lukket og forsynt med en sentral, koaksial gjengebærende åpning 11 for opptak av en for-støveranordning for blanding av luft og olje. composed of a cylindrical main part 9 which forms the combustion chamber and a converging part 10 which extends from one end of the main part. The main part's other end is closed and provided with a central, coaxial thread-bearing opening 11 for receiving an atomizer device for mixing air and oil.

Brennerhusets1 hoveddel 9 er forsynt med et antall, i eksempelet The main part 9 of the burner housing 1 is provided with a number, in the example

fem, langsgående innsugings slisser 12 for luft. five, longitudinal intake slots 12 for air.

Brennerhusets 1 utløpsdel 10 er asymtotisk innsnevret fra hoveddelen 9 og dens munning har derfor vesentlig mindre areal enn hoveddelens tverrsnitt. I eksempelet er forholdet mellom disse arealer ca. 1:U, idet hoveddelen 9 og utløpsdelen 10 er omtrent like lange. The outlet part 10 of the burner housing 1 is asymptotically narrowed from the main part 9 and its mouth therefore has a significantly smaller area than the cross section of the main part. In the example, the ratio between these areas is approx. 1:U, in that the main part 9 and the outlet part 10 are approximately the same length.

På brennerhuset er det dessuten anbragt ben eller festelabber 13 There are also legs or fixing feet 13 placed on the burner housing

for montering. for assembly.

For stø ver anordningen som settes inn i brennerhusets 1 åpning 11-.;..:: omfatter generelt eri reguleringsventil 1^ for oljen og et f qr støjyé.r-hode 15 hvor olje og luft føres sammen. For dust, the device which is inserted into the burner housing 1 opening 11-.;..:: generally comprises a control valve 1^ for the oil and a f qr stoogyé.r-head 15 where oil and air are brought together.

Oljetilførselen kobles inn og ut med en ventil 16 (fig. 1) som The oil supply is switched on and off with a valve 16 (fig. 1) which

styres med trykkluft og som er åpen når den påtrykkes luft over et bestemt trykk. Denne ventil l6 er koblet med en styreledning 17 - controlled with compressed air and which is open when it is pressurized with air above a certain pressure. This valve l6 is connected with a control line 17 -

til en sperre- og reguleringsventil 18 for lufttilførselen. Ved lukking av denne ventil l8 vil altså styretrykket falle bort på to a blocking and regulating valve 18 for the air supply. When closing this valve l8, the control pressure will therefore fall away

ventilen l6 og ol j etilf ør selen vil bli avbrudt. Det samine skjer dersom lufttilførselen i ledningen 3 skulle svikte. the valve l6 and oil j before the seal will be disconnected. This happens if the air supply in line 3 should fail.

Forstøveranordningens reguleringsventil lh har et løp for luft-tilførselen fra inntaket fra tilførselsledningen 3 til en gjengebærende utløpsåpning 19» Likeens har den et løp for oljet iIførselen fra den tilsvarende tilførselsledning h, forbi et ventilsete 20 The atomizer device's control valve lh has a passage for the air supply from the intake from the supply line 3 to a threaded outlet opening 19" Similarly, it has a passage for the oil in the supply from the corresponding supply line h, past a valve seat 20

<p>g frem til en gjengebærende utløpsåpning 21 som er koaksial med utløpsåpningen 19 idet den ender dyseformet inne i denne. <p>g up to a thread-bearing outlet opening 21 which is coaxial with the outlet opening 19 as it ends in a nozzle shape inside this.

Ventilsete 20 kan påvirkes av et ventillegeme på en spinde£. 22 Valve seat 20 can be affected by a valve body on a spindle. 22

med et håndtak 23. with a handle 23.

For tilførsel av olje til for støverhodet 15 er det i utløps-åpningen 19 fra ventilsete 20 satt inn et rør 2h som i den motsatte ende er bærer til et sammensatt forstøverlegeme (fig. h). For the supply of oil to the duster head 15, a tube 2h has been inserted in the outlet opening 19 from the valve seat 20, which at the opposite end is the carrier for a composite atomizer body (fig. h).

Luften blir ført gjennom et rør 25 som er satt inn i utløpsåpningen 19 og som er koaksialt med oljerøret 2k. Luftrøret 25 er ved den frie ende festet tett til organer som omgir forstøverlegemet og som danner et forstøverkammer (fig. U). The air is led through a pipe 25 which is inserted into the outlet opening 19 and which is coaxial with the oil pipe 2k. At the free end, the air tube 25 is attached tightly to organs that surround the atomizer body and which form an atomizer chamber (fig. U).

Forstøverlegemet omfatter et ledeorgan 26 for luften, som er skrudd på enden av oljerøret 2h og som dekker åpningen i luftrøret 25. Dette ledeorgan er sylinderformet med en rekke heliske slisser eller spor 27 inn fra omkretsen, som luften kan strømme gjennom og som setter luften i bevegelse om forstøverlegemets akse. The atomizer body comprises a guide member 26 for the air, which is screwed onto the end of the oil pipe 2h and which covers the opening in the air pipe 25. This guide member is cylindrical with a series of helical slots or grooves 27 in from the circumference, through which the air can flow and which puts the air in movement about the atomizer body's axis.

Ved ledeorganets 26 andre ende er det på en utragende, sentral tapp 28 plassert en oljedyse som dannes av et kjeglestumpformet legeme 29 som er anordnet med den smaleste delen vendt mot ledeorganet 26. Dette dyselegeme blir tilført olje innefra gjennom en sentral boring 30 gjennom ledeorganet 26, som står i forbindelse med et omkretsspor 31 i tappen 28 innenfor dyselegemet 29. Dette spor 31 kommuniserer med en rekke radiale boringer 32 som munner ut i et omkretsspor 33 på siden av dyselegemet. Dyselegemet 29 holdes fast av en It «emutter 3^ på enden av tappen 28. At the other end of the guide member 26, an oil nozzle formed by a frustoconical body 29 is placed on a projecting, central pin 28, which is arranged with the narrowest part facing the guide member 26. This nozzle body is supplied with oil from the inside through a central bore 30 through the guide member 26 , which is connected to a circumferential groove 31 in the pin 28 within the nozzle body 29. This groove 31 communicates with a series of radial bores 32 which open into a circumferential groove 33 on the side of the nozzle body. The nozzle body 29 is held in place by a nut 3 on the end of the pin 28.

For støverlegemet omgitt av en hylse 35 som er skrudd inn i enden av luftrøret 25 eg som danner en innsnevring i dette idet For the duster body surrounded by a sleeve 35 which is screwed into the end of the air tube 25 ie which forms a narrowing in this as

■ten ligger an mot ledeorganet 26. Mellom dyselegemet 29 og hylsen It rests against the guide member 26. Between the nozzle body 29 and the sleeve

35 finnes det en luftspalte 3-6 med konstant tverrsnitt. 35 there is an air gap 3-6 with a constant cross-section.

Den fri kant 37 av dyseJLe gemet er avfaset. Forstøvingskammeret er ført ut over denne avfasing idet hylsen 35 er avsluttet med en nippel 38 med et konvergerende åpningstverrsnitt. Luftbanen gjennom forstøvingskammeret blir derved knekket. Etter at luften har passert sporet 33 blir den derfor rettet inn mot forstøverhodets akse . The free edge 37 of the nozzle is chamfered. The atomization chamber is led out over this chamfer as the sleeve 35 is terminated with a nipple 38 with a converging opening cross-section. The air path through the atomization chamber is thereby broken. After the air has passed the groove 33, it is therefore directed towards the axis of the atomizer head.

Luften som trykkes inn i forstøverhodet 15 vil bli satt i roterende bevegelse av ledeorganet 26 og strømmer deretter forbi dyseå.pningene i sporet 33 og river med seg ol j epart ikler. Olje-luftblandingen vil bli satt i hvirvlende bevegelse utenfor for-støverhodets 15 munning hvor forbrenningen finner sted. Her vil ekstra forbrenningsluft trekkes inn gjennom slissene 12 i brennerhuset 1 slik at det sikres en støkiometrisk blanding og dermed god forbrenning. The air that is pressed into the atomizer head 15 will be set in rotary motion by the guide member 26 and then flows past the nozzle openings in the groove 33 and drags oil particles with it. The oil-air mixture will be set in swirling motion outside the atomizer head 15 mouth where the combustion takes place. Here, extra combustion air will be drawn in through the slits 12 in the burner housing 1 so that a stoichiometric mixture is ensured and thus good combustion.

En brenner utformet ifølge oppfinnelsen har vist seg å gi tilnærmet fullstendig forbrenning. Den har for eksempel vært benyttet i lenger tid ved tunnelsprengning uten å fremkalle problemer med soting eller uønskete forbrenningsrester. A burner designed according to the invention has been shown to provide almost complete combustion. It has, for example, been used for a long time in tunnel blasting without causing problems with sooting or unwanted combustion residues.

Det har ikke vært mulig å påvise hvilke trekk ved oppfinnelsen som bidrar til det uventet gunstige resultat. Det er imidlertid sann-synlig at resultatet har sin årsak i samvirkningen mellom de enkelte deler. Det synes i det minste klart at innsnevringen av brennkammeret umiddelbart etter oljeinnføringssonen er en nødven-dig del av oppfinnelsen og at det er nødvendig med et visst minimum av hvirveldannelse. It has not been possible to demonstrate which features of the invention contribute to the unexpectedly favorable result. However, it is likely that the result has its cause in the interaction between the individual parts. It at least seems clear that the narrowing of the combustion chamber immediately after the oil introduction zone is a necessary part of the invention and that a certain minimum of vortex formation is necessary.

Den beskrevne brenner kan selvsagt benyttes for en rekke andre formål, for eksempel i byggtørker, i vannvarmere etc. The described burner can of course be used for a number of other purposes, for example in building dryers, in water heaters etc.

Det er klart at den viste utførelsesform kan modifiseres på en rekke måter innenfor rammen av oppfinnelsen. Brennerhusets utfor-ming er avgjørende for virkningen hovedsakelig når det gjelder utløpsdelen 10, idet hoveddelens lengde kan varieres forholdsvis fritt. It is clear that the embodiment shown can be modified in a number of ways within the scope of the invention. The design of the burner housing is decisive for the effect mainly when it comes to the outlet part 10, as the length of the main part can be varied relatively freely.

Forstøverhodet 15 bør plasseres i området ved enden av slissene 12 og inngangen til utløpsdelen, men også her kan det foretas mindre variasj oner. The atomizer head 15 should be placed in the area at the end of the slits 12 and the entrance to the outlet part, but minor variations can also be made here.

Avstanden mellom ventilen lk og forstøverhodet 15 kan variers, avhengig av lengden på brennerhusets 1 hovedde"l 9« Derimot eir dyselegemets 29 plassering i luftkanalen eller forstøvingskammeret viktig slik at det oppnås en luftspalte 36 med jevnt økende tveirr-snittareal i retning mot utløpet. The distance between the valve 1k and the atomizer head 15 can be varied, depending on the length of the main part 9 of the burner housing 1. On the other hand, the position of the nozzle body 29 in the air channel or atomization chamber is important so that an air gap 36 with a steadily increasing cross-sectional area in the direction of the outlet is obtained.

Brenneren kan drives med et lufttrykk som i eksempelet kan variere omtrent + - 0,5 kp/cm 2. Dette blir gjort mulig ved at luftmengden som suges inn for forbrenning gjennom luftslissene 12 tilpasser seg etter behovet. Ved overgang fra et trykknivå til et annet utenfor denne toleransegrense er det nødvendig med en omstilling av olje- luftforholdet ved hjelp av oljeventilen lk og/eller luft-ventilen 18. Brenneren ifølge oppfinnelsen er således blitt benyttet med tilfredsstillende resultat ned til trykk under k kp/cm . The burner can be operated with an air pressure which in the example can vary approximately + - 0.5 kp/cm 2. This is made possible by the amount of air that is sucked in for combustion through the air slits 12 adapting to the need. When changing from one pressure level to another outside this tolerance limit, it is necessary to adjust the oil-air ratio using the oil valve lk and/or the air valve 18. The burner according to the invention has thus been used with satisfactory results down to pressures below k kp / cm .

Formen på ledeorganet 26 og særlig antallet og størrelsen på slissene 27 kan selvsagt variere. Vesentlig er at det samlete tverrsnittareal for disse slisser er betydelig mindre enn luftspaltens tverrsnittareal. The shape of the guide member 26 and in particular the number and size of the slits 27 can of course vary. It is essential that the total cross-sectional area for these slits is significantly smaller than the cross-sectional area of the air gap.

Brennerens dimensjoner må tilpasses den kapasitet man ønsker den skal ha. I det viste eksempelet ble det lavet en brenner for drift med autodiesel eller fyringsolje nr. 1 med et timeforbruk på mellom 3,5 og 5 liter. Brennerhuset 1 hadde da en innvendig dia-meter på 75 mm og en 120 mm lang utløpsdel. The burner's dimensions must be adapted to the capacity you want it to have. In the example shown, a burner was made for operation with autodiesel or heating oil No. 1 with an hourly consumption of between 3.5 and 5 litres. Burner housing 1 then had an internal diameter of 75 mm and a 120 mm long outlet part.

Brennerhuset 1 kan eventuelt være oppdelt slik at utløpsdelen 10 kan skiftes ut. The burner housing 1 can optionally be divided so that the outlet part 10 can be replaced.

Claims

1. Burner for liquid fuel where the fuel is led from an annular groove perpendicular to a burner axis into an enveloping air stream through a coaxial, annular air gap (36) for pre-staggering and vaporization before it is ignited, the essential part of the oxygen which takes place until the combustion is supplied through the air flow, characterized by the air flow being set in motion around the burner axis by means of a known in principle, stationary guide member (26) with helical circumferential grooves that form guide surfaces (27) after which the air flow is led past the annular groove (33) and that the external limitation of the air gap in its outermost part is directed obliquely towards the pipe axis.

2. Burner in accordance with patent claim 1, characterized in that the outermost part of the air gap (36) (at 37) seen in the direction of flow diverges in this direction.

3. Burner in accordance with patent claim 1 or 2, characterized in that the fuel-air mixture is blown into a combustion chamber which is largely frustoconical in the direction of blowing.