NO138897B

NO138897B - HAND CLOTHING MACHINE.

Info

Publication number: NO138897B
Application number: NO50573A
Authority: NO
Inventors: Guy Chaffoteaux
Original assignee: Sebran Sarl
Priority date: 1972-06-22
Filing date: 1973-02-08
Publication date: 1978-08-28
Also published as: DE2305741A1; FR2190009A5; GB1425096A; LU67000A1; NL171658B; NO138897C; NL171658C; ES411548A3; SE389016B; DE2305741C2; BE795190A; NL7301586A; IT977276B

Description

Brenner som frembringer en flamme med sterk varmekonsentrasjon og stabilisert med en støtbølge. Burner that produces a flame with strong heat concentration and stabilized with a shock wave.

Den foreliggende oppfinnelse angår The present invention concerns

brennere som frembringer en flamme med burners that produce a flame with

sterkt konsentrert varmeutvikling og stabilisert uten bistand av noen hjelpeflam-me. highly concentrated heat development and stabilized without the assistance of any auxiliary flame.

Brennerflammen, som må være så kort The burner flame, which must be so short

som mulig for å gi sterkt konsentrert varmeutvikling, er ved hjelp av en støtbølge as possible to give highly concentrated heat development, is by means of a shock wave

stabilisert i en strømningssone med overlydhastighet frembragt av en dyse av van-lig konvergerende og divergerende type. stabilized in a flow zone with supersonic speed produced by a nozzle of the usual converging and diverging type.

Denne støtbølge frembringes ved voldsom This shock wave is produced by violent

kompresjon av det med overlydhastighet compression of it at supersonic speed

strømmende fluidum i den divergerende flowing fluid in the divergent

del av dysen. part of the nozzle.

I en slik brenner kan blandingen av In such a burner, the mixture of

de nørende og brennbare fluider (combu-stive and combustible fluids — fluides the nourishing and combustible fluids (combustive and combustible fluids — fluides

combustible et comburant) utføres med combustible et comburant) is carried out with

kjente midler plasert innenfor brennerkroppen og foran dysen, regnet i strøm-ningsretningen. Denne blandemetode inne-bærer imidlertid en rekke ulemper. Hvis known means placed inside the burner body and in front of the nozzle, counted in the direction of flow. However, this mixing method entails a number of disadvantages. If

f. eks. et av fluiene inneholder støv eller e.g. one of the flies contains dust or

sand, blir innsprøytningsorganet for det sand, becomes the injection device for it

ene av fluidene innenfor brenneren utsatt one of the fluids inside the burner exposed

for en slipevirkning som blir alvorlig hvis for an abrasive effect that becomes serious if

brenneren brukes kontinuerlig. Er de nø-rende og brennbare fluider gassformet og the burner is used continuously. Are the corrosive and flammable fluids gaseous and

dermed kompressible, kan de trykkvaria-sjoner som opptrer i brenneren efter stopp thus compressible, the pressure variations that occur in the burner after stopping can

og start, føre til en partiell blanding som and start, lead to a partial mixture which

kunne eksplodere i tilfellet av en tilbake-blåsning av flammen gjennom dysen. Når could explode in the event of a back-blow of the flame through the nozzle. When

det sluttelig blir nødvendig å forandre dy- it finally becomes necessary to change your

sen på grunn .av slitasj e eller på grunn av ødeleggelse,.av dysen som følge av var-mevirkningen, fører tilstedeværelsen av en innsprøytningsinnretning innenfor dysen til at dysen og dens tilførselsledning ikke raskt kan demonteres. then due to wear or due to destruction of the nozzle as a result of the heat action, the presence of an injection device within the nozzle means that the nozzle and its supply line cannot be quickly disassembled.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å gjøre det mulig å anvende brennbare og nørende væsker eller gasser selv om de fører eller inneholder støv eller sand av forskjellig art, og å unngå eller redusere de nevnte ulemper, dvs. å fjerne alle for slitasje utsatte deler fra brennerkroppen, unngå fare for forbrenning innenfor dysen og forhastet blanding av fluidene og muliggjøre rask demon-tasje av dysen. One purpose of the present invention is to make it possible to use flammable and corrosive liquids or gases even if they carry or contain dust or sand of different kinds, and to avoid or reduce the aforementioned disadvantages, i.e. to remove all parts exposed to wear from the burner body, avoid the risk of combustion within the nozzle and hasty mixing of the fluids and enable rapid dismantling of the nozzle.

Oppfinnelsens gjenstand er en brenner til å frembringe en av en støtbølge stabilisert flamme med sterkt konsentrert varmeutvikling, omfattende et sentralt rettlinjet tilførselsrør for gassformet fluidum som kan inneholde eller ikke inneholde faste partikler i suspensjon, en konvergerende og divergerende dyse aksialt på linje med tilførselsrøret, og en periferisk innsprøytningsinnretning plasert i dysens hals eller divergerende del for å tillate innsprøytning av et annet fluidum i væske- eller gassform i en sone med overlydhastighet, samtidig som der i dysens divergerende del utvikles en støt-bølge som sikrer flammens stabilitet. The object of the invention is a burner for producing a shock wave stabilized flame with highly concentrated heat generation, comprising a central rectilinear supply pipe for gaseous fluid which may or may not contain solid particles in suspension, a converging and diverging nozzle axially aligned with the supply pipe, and a peripheral injection device placed in the neck or divergent part of the nozzle to allow the injection of another fluid in liquid or gaseous form in a zone with supersonic speed, while at the same time developing in the divergent part of the nozzle a shock wave which ensures the stability of the flame.

Fortrinsvis utgjøres dysens hals av et sylindrisk element. Preferably, the neck of the nozzle is formed by a cylindrical element.

Den halve toppvinkel for dysens divergerende element er fortrinsvis ikke større enn 4°. The half top angle of the diverging element of the nozzle is preferably not greater than 4°.

Dysens hals har fortrinsvis et slikt tverrsnittsareal at der ved minimum av strømningsmengde i brenneren frembringes lydhastighet i den, mens utløpet fra det divergerende element har slikt tverrsnittsareal at der stadig strømmer gasser fra det med lavere trykk enn atmosfæretrykk i fravær av kompresjon og trykk-støt. The neck of the nozzle preferably has such a cross-sectional area that, at a minimum flow rate in the burner, sound velocity is produced in it, while the outlet from the diverging element has such a cross-sectional area that gases constantly flow from it at lower pressure than atmospheric pressure in the absence of compression and pressure shock.

Det annet fluidum som deltar i forbrenningen, blir fortrinsvis sprøytet inn i dysen via åpninger i inmsprøytningsinn-retningen utmundende i dysens halsparti. The other fluid that participates in the combustion is preferably injected into the nozzle via openings in the injection device opening into the neck of the nozzle.

Videre blir dette annet fluidum som deltar i forbrenningen, fortrinsvis inn-sprøytet i dysen via åpninger i innsprøyt-ningsinnretningen mundende ut i dysens divergerende parti. Furthermore, this other fluid which participates in the combustion is preferably injected into the nozzle via openings in the injection device opening into the diverging part of the nozzle.

Ennvidere har det divergerende parti av dysen fortrinsvis glatt overflate. Furthermore, the divergent part of the nozzle preferably has a smooth surface.

Brenneren ifølge oppfinnelsen mates med nørende og brennbare fluider hvorav det ene, som nødvendigvis er gassformet, strømmer langs det rette sentrale rør som dysen ligger i forlengelsen av, uten å møte noen hindring i sin vei. Inneholder dette fluidum støv, sand eller -andre faste sus-penderte partikler som er tilbøyelige til å øve en mer eller mindre sterk slipevirkning, blir faren for slitasje derved redusert til et minimum. Det gassformede fluidum som ankommer gjennom det sentrale rør, kan enten være nørende eller brennbart. Det annet fluidum som deltar; i forbrenningen, og som sprøytes inn gjennom dysen, kan være flytende eller gassformet efter ønske. The burner according to the invention is fed with nourishing and combustible fluids, one of which, which is necessarily gaseous, flows along the straight central tube of which the nozzle is an extension, without encountering any obstacle in its path. If this fluid contains dust, sand or other solid suspended particles which tend to exert a more or less strong abrasive effect, the risk of wear is thereby reduced to a minimum. The gaseous fluid arriving through the central tube can be either nourishing or flammable. The other fluid involved; in the combustion, and which is injected through the nozzle, can be liquid or gaseous as desired.

Da innsprøytningen av det annet fluidum utføres ved halsen eller i den divergerende del av dysen og således i en sone med høy hastighet, unngås faren for forbrenning i dysen foran støtbølgen — regnet i strømningsretningen — og dermed følgene av slik forbrenning for dysens le-vetid. Bak støtbølgen, regnet i strømnings-retningen, skjer forbrenningen i den oppnådde overlydsone, men veggen av dysen er beskyttet ved nedbrytning av grenseskiktet. I overlydsonen er variasjonene i trykk foran brenneren neppe merkbare, så faren for forhastet blanding av de to fluider blir redusert. Ennvidere danner det sentrale tilførselsrør for det ene fluidum sammen med dysen en eneste enhet som raskt kan skiftes ut. As the injection of the second fluid is carried out at the neck or in the diverging part of the nozzle and thus in a high-velocity zone, the danger of combustion in the nozzle in front of the shock wave — calculated in the direction of flow — is avoided and thus the consequences of such combustion for the lifetime of the nozzle. Behind the shock wave, calculated in the flow direction, the combustion takes place in the achieved supersonic zone, but the wall of the nozzle is protected by breakdown of the boundary layer. In the supersonic zone, the variations in pressure in front of the burner are hardly noticeable, so the risk of hasty mixing of the two fluids is reduced. Furthermore, the central supply pipe for one fluid together with the nozzle forms a single unit that can be quickly replaced.

Blir innsprøytningen av det annet fluidum som deltar i forbrenningen, foretatt i dysens divergerende del, må innsprøyt-ningsåpningene anbringes slik at de alltid befinner seg foran den støtbølge som til-svarer normal strømningsmengde i brenneren, og dette sted kan beregnes ved kjente formler fra termodynamikken, ba-sert på strømningsmengden i brenneren. If the injection of the other fluid that participates in the combustion takes place in the divergent part of the nozzle, the injection openings must be positioned so that they are always located in front of the shock wave that corresponds to the normal flow rate in the burner, and this location can be calculated using known formulas from thermodynamics , based on the flow rate in the burner.

Innsprøytningen av fluidum gjennom innsprøytningsåpnlngene blir fortrinsvis foretatt under trykk så størrelsen av disse åpninger kan reduseres til et minimum, for at de ikke under innsprøytningen skal bevirke noen forstyrrelse i strømningen med overlydhastighet som de munner ut i. The injection of fluid through the injection openings is preferably carried out under pressure so that the size of these openings can be reduced to a minimum, so that during the injection they do not cause any disturbance in the flow at supersonic speed into which they open.

Et slikt resultat kan oppnås ved hjelp av brennere som forekommer i handelen og er utført for høy intensitet (såkalte Thermal Heurtey-brennere). Ved denne brennertype blir det imidlertid benyttet et forbrenriingskammer plasert ved enden av brenneren, hvor nesten .hele forbrenningen finner sted. Flammens temperatur er begrenset til en verdi under 2000° C på grunn av forbrenningskammerets varme-faste materialer. Følgelig er det ikke mulig å benytte oxygen eller høyeffektive brensler. Such a result can be achieved with the help of burners available in the trade and designed for high intensity (so-called Thermal Heurtey burners). With this type of burner, however, a combustion chamber placed at the end of the burner is used, where almost the entire combustion takes place. The temperature of the flame is limited to a value below 2000° C due to the heat-resistant materials of the combustion chamber. Consequently, it is not possible to use oxygen or highly efficient fuels.

Brenneren ifølge •op<p>finnelsen har ikke noe ■forbrenningskaimmer og er følgelig i denne henseende mer lik en varilig inn-sprøytnlngsbrenner <in;jection burner) som langt fra gir de samme høye konsentra-sjoner av varmeutviklingen. Det forhold at 'der ikke finnes noe forbreniringskam-mer, betegner en ■betydelig fordel da man ikke er 'begrenset med hensyn til temperatur og man slipper vanskelighetene med vedlikehold av kammeret. The burner according to the invention has no combustion chamber and is consequently more similar in this respect to a permanent injection burner which far from produces the same high concentrations of heat generation. The fact that there is no combustion chamber represents a significant advantage as one is not limited in terms of temperature and one avoids the difficulties of maintaining the chamber.

Ved 'brenneren ifølge oppfinnelsen er By 'the burner according to the invention is

■hastigheten av forbrenningen slik at <der i en avstand 'av -10 cm fra enden av brenneren, dvs. tre ganger diameteren ved ut-løpet for strålen, kan fås en carbonoxyd-konsentrasjon av 50 pst. av de samlede gasser i tørr tilstand. 20 cm fra brenneren viser 'konsentrasjonene av cårbonoxyd og carbondioxyd og likeledes forholdet mellom konsentrasjonene av hydrogen og vanndamp at den oppnådde temperatur er ca. 2400°' C. En slik temperatur er påtagelig høyere enn den temperatur som kan fås med brenneren av ''kjent type og forsynt med forbrenriingskammer. the speed of combustion so that at a distance of -10 cm from the end of the burner, i.e. three times the diameter at the outlet of the jet, a carbon dioxide concentration of 50 per cent of the total gases in a dry state can be obtained . 20 cm from the burner, the concentrations of carbon dioxide and carbon dioxide and likewise the ratio between the concentrations of hydrogen and water vapor show that the temperature reached is approx. 2400° C. Such a temperature is significantly higher than the temperature that can be obtained with the burner of the known type and provided with a combustion chamber.

Da der forekommer en periferisk inn-sprøytning gjennom flere åpninger, blir 'brenselet sprøytet inn i dysen langs en sylindrisk* flate nær veggen. Det gir en stør-re tilsynelatende overflate hår brenselet passerer støtbølgen, <enn i tilfellet av en eneste sentral innsprøytningsåpning. På denne måte fås en tidligere 'blanding med fluidet som vedlikeholder forbrenningen. En påtagelig del av .forbrenningen kan skje umiddelbart ved dyseutløpet eller til' og med :innemfor dette dersom istøtbølgen! ligger tilstrekkelig .langt tilbake, da ned-! brytningen av grenseskiktet bak støtbøl-gen nedsetter varmeoverføringen til veggen for å beskytte denne. Since there is a circumferential injection through several openings, the fuel is injected into the nozzle along a cylindrical surface close to the wall. It provides a larger apparent surface area for the fuel to pass the shock wave than in the case of a single central injection port. In this way, an earlier mixture with the fluid that maintains the combustion is obtained. An appreciable part of the combustion can take place immediately at the nozzle outlet or even within this if the shock wave! lies sufficiently .far back, then down-! the breaking of the boundary layer behind the shock wave reduces the heat transfer to the wall to protect it.

En utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse vil nu bli beskrevet eksempel-vis under henvisning til tegningen som viser aksialt snitt av en brenner ifølge oppfinnelsen. An embodiment of the present invention will now be described, for example, with reference to the drawing showing an axial section of a burner according to the invention.

Brenneren omfatter et rettlinjet sentralt rør 1 og en konvergerende og divergerende dyse 2 aksialt på linje med røret i. Både rør og dyse befinner seg innenfor en vannjakke 3 hvorigjennom der sirkule-rer vann til å kjøle og beskytte dyse og rør. For å lede det fluidum som skal inn-sprøytes i dysen, frem til denne, er der innenfor vannjakken 3 innsatt et rør 4, hvorigjennom et annet fluidum strømmer frem til innsprøytningsåpningene 5 hos en periferisk innsprøytningsinnretning i form av en ringformet matekanal 6 utskåret som et spor i veggen av dysen 2. Ved utlø-pet fra dysen 2 har strømningsveiens be-grensningsvegg og tverrsnittsareal en dis-kontinuitet i overgangen til en endeåp-ning som er utformet i vannjakken 3, og hvis rand 7 er maskinbearbeidet med rette kanter. Dette er viktig for at flammen skal holde seg aksialt i brenneren, idet jevnt avrundede kanter ville vanskelig-gjøre dannelsen av støtbølgen og iallfall føre til at denne blir dårlig lokalisert og blir ustabil og skjev og gir tilsvarende dårlig lokalisering av flammen. Som det fremgår av tegningen, danner det sentrale rør 1 og dysen 2 en stiv enhet som rett og slett kan skyves inn i vannjakken 3, og som man lett kan skifte ut ved å fjerne en låsemutter 8 ved den ende av brenneren som vender bort fra dysen. The burner comprises a rectilinear central pipe 1 and a converging and diverging nozzle 2 axially in line with the pipe i. Both pipe and nozzle are located within a water jacket 3 through which water circulates to cool and protect the nozzle and pipe. In order to guide the fluid to be injected into the nozzle, up to it, a pipe 4 is inserted inside the water jacket 3, through which another fluid flows to the injection openings 5 of a peripheral injection device in the form of an annular feed channel 6 cut out as a groove in the wall of the nozzle 2. At the outlet from the nozzle 2, the boundary wall and cross-sectional area of the flow path have a dis-continuity in the transition to an end opening which is formed in the water jacket 3, and whose edge 7 is machined with straight edges. This is important for the flame to stay axially in the burner, as evenly rounded edges would make the formation of the shock wave difficult and in any case cause it to be poorly localized and become unstable and crooked and give a correspondingly poor localization of the flame. As can be seen from the drawing, the central tube 1 and the nozzle 2 form a rigid unit which can simply be pushed into the water jacket 3, and which can be easily replaced by removing a locking nut 8 at the end of the burner facing away from the nozzle.

Dysens hals utgjøres av et sylindrisk element som inngrenser et slikt areal at det frembringer lydhastighet ved minste strømningsmengde i brenneren. The neck of the nozzle is made up of a cylindrical element that delimits such an area that it produces sound speed at the smallest flow rate in the burner.

Den halve toppvinkel for den divergerende del av dysen 2 er her ikke mer enn 4°, og overflaten av denne del er glatt. Den divergerende dels utløp tillater gasser å strømme fra dysen med lavere trykk enn atmosfæretrykk i fravær av forbrenning, støt og kompresjon. The half apex angle for the divergent part of the nozzle 2 is here no more than 4°, and the surface of this part is smooth. The diverging part outlet allows gases to flow from the nozzle at lower than atmospheric pressure in the absence of combustion, impact and compression.

I den beskrevne utførelsesform munner innsprøytningsåpningen 5 ut i dyse-halsen. Alternativt kan de munne ut i dysens divergerende del. In the described embodiment, the injection opening 5 opens into the nozzle neck. Alternatively, they can discharge into the diverging part of the nozzle.

Det vil forstås klart at det er mulig, uten å overskride den foreliggende oppfin- It will be clearly understood that it is possible, without exceeding the present invention

nelses .Tamme, slik den er trukket opp i •patentpåstandene, ;å forestå -endringer, :for-ibedringer :a\V (detaljer og skifte >inn 'ekvi-valente bestanddeler, og det vil være inn-lysende at oppfinnelsen på ingen måte er begrenset til den spesielle utførelsesform som er beskrevet ovenfor. nelses Tamme, as it is drawn up in the patent claims, to allow changes, improvements and details and replacement of equivalent components, and it will be obvious that the invention in no way manner is limited to the particular embodiment described above.

Claims

1. Burner to produce a flame of highly concentrated heat generation stabilized by a shock wave, and comprising a rectilinear central supply pipe for a gaseous fluid, which may or may not contain solid particles in suspension, a converging and diverging nozzle axially aligned with the supply pipe, and a peripheral injection device placed at the neck or in the diverging part of the nozzle to enable the injection of another fluid which may be liquid or gaseous, characterized in that the injection device is arranged in a zone with supersonic speed, so that in the nozzle diverging part, a shock wave is developed which ensures the stability of the flame.

2. Burner as stated in claim 1, characterized in that the neck of the nozzle consists of a cylindrical element.

3. Burner as stated in claim 1 or 2, characterized in that the half top angle of the diverging element of the nozzle is not greater than 4°.

4. Burner as stated in one of the preceding claims, characterized in that the injection of the second fluid takes place between the neck of the nozzle and the outlet, that the neck has such a cross-sectional area that the speed of sound is produced in it at the weakest current in the burner, and that the diverging element of the nozzle is long enough that its outlet has such a cross-sectional area that gases constantly flow from it at lower pressure than atmospheric pressure in the absence of combustion, impact and compression.

5. Burner as set forth in one of claims 1-4, characterized in that the injection device has the form of openings opening into the neck of the nozzle to allow the other fluid participating in the combustion to be injected into the nozzle.

6. Burner as stated in one of claims 1-4, characterized in that the injection device is designed with openings that open into the divergent part of the nozzle to allow the other fluid that participates in the combustion to be injected into the nozzle.

7. Burner as stated in one of the preceding claims, characterized in that the surface of the diverging part of the nozzle is smooth.'