NO140687B - Dobbeltinjektorbrenner. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en dobbeltinjektorbrenner

med tilførselskanaler for gassformige medier og ved hjelp av separat injektor fra en pulverbeholder inn i pulverinnføringsområdet under tyngdekraftens medvirkning tilført pulver.

Vanligvis arbeider brennere som er utstyrt med ytterligere pulvertransportinnretninger etter liketrykkprinsippet.

Bare i få tilfelle nar man forsøkt trykkdifferanseprinsippet, da

de tilsvarende tekniske løsninger er vesentlig mer kompliserte og omstendeligere.

Det er kjent at slike brennere som følge av liketrykkprinsippet er forholdsvis ugunstige i sikkerhetsteknisk henseende. Det eksisterer en betydelig fare for at den eksplosive gassblan-ding kan trenge inn i livsviktige deler av brenneren og eksplodere der. Dette gjelder også for de vanlige trykkdifferansebrennere med pulverføring.

Selv om prinsipielt sett virkemåten for slike brennere

er ganske enkel og går ut på at de enkelte komponenter føres sammen på bestemte steder og til slutt ut i området for brennerhodet, så er det allikevel et ganske komplisert problem knyttet til brennere av denne type, ettersom det særlig må tas hensyn til at flammen kan slå tilbake i pulverbeholderen og/eller brenn-gassbeholderen, og videre hensyn til feilfri pulvertilførsel, pulverdosering og pulversammenblanding, samt regulering av driv-middelkomponentene, slitasje i brennerkanalene som følge av til-blanding av pulver og endelig håndtering av brenneren i forskjellige arbeidsstillinger i avhengighet av stillingen av arbeids-stykkeflåtene som skal bearbeides.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå disse ulemper,

dvs. det skal tilveiebringes en brenner av den innledningsvis

nevnte art, hvor anordningen, den konstruktive utforming og sam-menbinding av de vesentlige deler er slik at under hensyntagen til gunstige muligheter for regulering og håndtering unngås til-bakeslagsfaren og dermed en mulig eksplosjon av brenneren og hvor det videre kan treffes forholdsregler for garantering av sikkerheten og en hensiktsmessig håndtering på en enkel måte.

Brenneren ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at det ved enden av oksyderingsgasstilføringskana-len er anordnet en gassblandeinjektor med brenngasstilførings-kanaler til injektordysen og at en grenledning er avgrenet fra oksyderingsgasstilføringskanalen foran gassblandeinjektoren og munner inn i bæregassledningen, hvori pulverblandeinjektoren sitter, hvor brenngassblandekanalen og bæregasspulverkanalen enten atskilt er ført til brennerhodet eller går over i hverandre bak injektorene.

En slik brenner er ikke bare sikrere mot tilbakeslag, men den byr også på særlig enkle muligheter for utforming som egner seg for enkel håndtering. Det er på en fordelaktig måte mulig å anordne i grenledningen en regulerbar ventil for innstilling av bæregassmengden. En sådan ventil tillater under drift variasjoner av bæregasstrømmen og dermed pulvertransporten.

Ved en ytterligere fordelaktig utforming av brenneren ifølge oppfinnelsen kan det på grunn av den prinsipielle opp-finnelsesmessige utforming anordnes innretninger for sikring mot pulvertomgangsdrift som også da fremdeles sikrer tomgangs-gasstrøm fra oksyderingsledningen til bæregassledningen når ventilen i grenledningen er stengt. Det er å forstå at under tom-gangsdrift er bæregasstrømmen brutt, dvs. intet pulver transporteres til brennerhodet. Hensiktsmessige løsninger er fine boringer eller noter på ventillukkekroppen. Slike pulvertomgangs-drif tsikringer er også virksomme når det ved lukket ventil arbeides med en fremmed bæregasstrøm som tilføres fra en særskilt tilkobling, f.eks. med argon, nitrogen o.l.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et snitt gjennom mellomstykket av brenneren med de to injektorer, hvor dette mellomstykke tjener både for brenneren med innerblanding og for brenneren med ytterblanding. Fig. 2 viser et snitt gjennom brennerhodet for en brenner med ytterblanding, fig. 3 tildels i snitt og tildels som oppriss det som håndtak utformede brennerendeparti for en brenner både for indre og ytre blanding, mens fig. 4 viser et skjematisk snitt gjennom brennerens brenngassblandeområde for en brenner med indre blanding. Fig. 5 viser en annen utførelse av brenneren for ytre blanding, fig. 6 viser et snitt av en detalj av fig.5, fig. 7 viser tildels som snitt og tildels som oppriss ventilen for regulering av bæregasstrømmen, fig. 8 er et koblingsskjerna for brenneren ifølge fig. 5, og fig. 9 illustrerer forskjellige stillinger for pulverbeholderen på brenneren, mens fig. 10 viser en særlig utførelse av pulverbeholdertilkoblingen. Fig. 11 viser et snitt gjennom brennerhodet i en spe-siell utførelse, fig. 12 et snitt på tvers av brennerhodets akse ifølge fig. 11, fig. 13 et lengdesnitt gjennom en annen utførelse av brenneren vist i området for pulverblandeinjektoren, fig. 14

et lengdesnitt gjennom brenneren i noe anderledes form enn brenneren på fig. 13, og fig. 15 viser et snitt gjennom brennerhodet i enda en annen utførelse.

For klarhetens skyld er brenneren vist oppdelt i tre avsnitt, idet fig. 1 viser midtstykket som på forsiden (til ven-stre på figuren) fortsetter i avsnittet ifølge fig. 2 eller 4 og på baksiden fortsetter som avsnittet ifølge fig. 3. Brennerens ytre form, som er vist på fig. 1-4, er bare å betrakte som et ek-sempel og brenneren kan utføres mer kompakt eller i form av en pistol, f.eks. som vist på fig. 5.

Oksygenet strømmer fra tilkoblingen 9' (fig. 3) til ok-sydasjonsgasstilførselskanalen 2 og brenngassen fra tilkoblingen 10' til brenngasstilførselskanalene 3 og ved gassblandeinjektoren 1 strømmer oksygenet ut av dennes sentrale åpning cg river med seg den tilførte brenngass samtidig som en sammenblanding av de to gass-komponenter finner sted. Denne brenngassblanding strømmer så gjennom ledningen 9 til brennerhodet 30 og der ut av et antall konsen-trisk om pulver-oksygen-utløpsåpningen 35 anordnede munninger 36, idet det i dette tilfelle dreier seg om en brenner med såkalt ytre blanding. Hvis delen ifølge fig. 4 var forbundet med mellomstykket ifølge fig. 1, ville det her dreie seg om en brenner med såkalt indre blanding, dvs. en brenner hvor alle drivmiddelkompo-nenter forlater brennerhodet sammen gjennom en felles åpning.

Foran gassblandeinjektoren 1 (sett i strømningsretnin-gen) er ledningen 4 for en del av okdyderingsgassen avgrenet, og en ventil 15 er anordnet bak avgreningsstedet. Ved en fordelaktig utforming kan innretninger for den nevnte pulvertomgangsdriftssik-ring være anordnet som sikrer en tomgangsgasstrøm fra oksyderings-gassledningen 2 til drivgassledningen 5, selv om ventilen 11 i

ledningen 4 er stengt.

En hensiktsmessig løsning er fine boringer eller noter 12 på ventilens 11 (fig. 7) stengelukkekropp 12' eller en omfø-ringskanal 13 (Fig. 8).

Slike pulvertomgangssikringer er også ælv da virksomme når det ved lukket ventil 11 arbeides med en fremmed bæregasstrøm som argon, oksygen e.l. fra en ledning 14, og hvor ventilen skal være lukket, men som også selv kan være utført som ventilen på fig. 7.

Håndteringen av brenneren kan lett forbedres når pulverinjektoren 6 selv utføres regulerbar med hensyn til mengdetrans-porten, slik at manipulering av ventilen 11 hhv. 19 blir overflødig. Her er det nemlig fordelaktig å variere injektorspalten eksempel-vis ved hjelp av den på fig. 5 og 6 viste utforming, som tillater at den transporterte pulvermengde i høy grad kan påvirkes uavhengig av bæregasstrømmen.

Ved denne utførelse er det foran innmunningen av pulver-tilførselskanalen 17 i bæregassledningen 5 anordnet en i sin leng-deretning for&yvbar stift 22 som rager inn i injektorområdet 24

og hvis ende 23 står rett overfor pulvertransportkanalens 10 innmunning. Denne utførelse innebærer at injektorspalten 37 i injektorområdet 24 er foranderlig ved innstilling av stiften 22 i leng-deretningen. Stiften 22 kan fordelaktig være forsynt med en tverrkanal 28 for gjennomledning av bæregassen og videre kan stiften 22 foran sin i injektorområdet 24 anordnede ende 23 være forsynt med i det minste en tettende avstrykermansjett 29. Som følge av denne utforming oppnås det på den ene side at bæregassen ikke ringmantelformet strømmer inn i injektorområdet og på den annen side forhindrer tetningsmansjetten 29 i at fint pulver under ugunstige forhold kommer inn i stiftens 22 iiretillingsmekanikk, hvilket kunne føre til fastkiling.

De på fig. 5-8 viste utførelsesformer kan selvfølgelig uten videre komme til anvendelse ved en brennerutførelse ifølge fig. 1-4.

På fig. 5 som i sin ytre form viser en adskillig mer kompakt og pistolformet brenner, er det med 2 0 betegnet pulvertil-førselskanalens 17 innmunning i bæregasstilførselsledningen 5 og med 22 den i sin lengdeakseretning innstillbare stift, hvis ende 23 står innstillbart overfor pulvertransportkanalens 10 innmunning. Pulveret drysser fra pulverforrådsbeholderen 8 gjennom pulvertil-førselskanalen 17 inn i injektorområdet 24 og opptas av bæregass-strømmen og føres inn i pulvertransportkanalen 10. Som det frem-går av fig. 6, er stiften 22 forsynt med en gjennomgående boring 27 og i det minste en tverrboring 28, slik at bæregassen selv kan strømme gjennom stiften og strømme ut som en stråle. I den viste stilling transporteres intet pulver, da stiftens 22 fremre ende ligger direkte an mot pulvertransportkanalens 10 munning, slik at injektorspalten 37 er helt lukket. Da pulvertransporten som of-test forårsaker temmelig kraftig slitasje, er det særlig formåls-tjenlig at transporten foregår rettlinjet, og innsetning av sli-tefaste og fortrinnsvis utskiftbare slitedeler, f.eks. av herdet stål, hardmetall o.l., øker brennerens levetid og funksjonssikker-het. Av samme grunn er det mer hensiktsmessig ved blanding av al-le de nødvendige drivmedier i brenneren at brenngassblandingen in-jektoraktig tilblandes den sentralt, f.eks. rettlinjet førte bære-gasspulverstrøm og ikke omvendt.

Fordelaktig innføres derfor brenngassblandingslednin-gen 9 bak pulver- og gassblandeinjektoren 1,6 i bæregasspulverledningen 10, hvor innføringsområdet 21 likeledes er utformet injek-toraktig (fig. 4). En slik rettlinjet transport av bæregasspulver-strømmen begrenser imidlertid de mulige arbeidsstillinger av brenneren og dermed brennerens hensiktsmessige håndtering, særlig når det arbeides med en pulverbeholder 8 som sitter rett på brenneren (fig. 5). Da pulveret fra beholderen tilføres pulverinjektoren som følge av tyngdekraftens virkning, forårsaker betydelige avvi-kelser fra den horisontale og vanlige stilling for brenneren van-skeligheter i pulvertransporten. Derfor går en hensiktsmessig ut-førelse ut på at tilslutningsstykket 31,31' er utformet svingbart med pulverføringen 17, eller utskiftbart eller dreibart (fig. 1,5, 9) for å sikre feilfri pulvertransport selv om brenneren antar en hviJLket som helst stilling som avviker fra den normale. Dette oppnås f.eks. ved i bæregasskanalen 5 anordnet, aksialt sammen med pulverføringen i forskjellige stillinger fikserbart kanalmellom-stykke 38 (fig. 1).

Ved en annen utførelse kan tilslutningsstykket 31 for pulvertilføringen være innstillbart eller omstikkbart for forskjellige arbeidsstillinger av brenneren tilordnet pulverledningskana-len 17 (artydet med strekede linjer på fig. 5) .

For enklere håndtering av brenneren er det også fordelaktig å tilordne ventilene 15,16 for innstilling av brennergassen hhv. oksyderingsgasstrømmen til en hurtigstengehovedsperreventil 18 (antydet skjematisk på fig.5 og 8) som enten kan medomfatte brenn- og oksyderingsgasstilledningene eller også samtidig, som vist på fig. 8, tilføringen for en separat bæregass. På denne må-te kan apparatet mens det er i drift, med et håndgrep slåes av eller settes på uten at det er nødvendig å foreta nye omstendelige innstillinger.

Samme formål, nemlig hensiktsmessig håndtering, tjener også den avtagbare tilslutningsstuss 31' for pulverbeholderen som dessuten kan være forsynt med en pulversperreinnretning. Ved hjelp av en slik utforming kan det på en enkel måte skiftes raskt og sikkert pulverkvaliteter uten at det må tas med på kjøpet noen nevneverdige etterløpstider for pulveret.

Denne utforming er vist i forenklet utførelse på fig.

10. Her sitter det egentlige tilslutningsstykke 31' som holdes dreibart med en skrue 42 på et mellomstykke 40 som med sitt blind-hull 41 kan være anordnet dreibart på brennerens tapp 4 5 (fig. 5) og fikserbart ved hjelp av en ikke vist festeinnretning. Mellom delene 31' og 40 er det som vist anordnet en tetningsskive 44 som som tilslutningsstykket 31' har i sin mellomvegg 47 i det minste et hull 43 som svarer til et hull 46. I den viste stilling kan pulveret fra beholderen 8 drysse gjennom hullene 4 3,46 i pulver-utløpskanalen 17' i mellomstykket og derfra inn i pulverinnførings-kanalen 17 (fig. 5). Når man dreier mellomstykket 40 på tappen (fig. 5), forandres pulverbeholderens stilling i forhold til brenneren. Dreies tilslutningsstykket 31' med pulverbeholderen 8 i forhold til tetningsskiven 44 hhv. mellomstykket 40, avbrytes pul-verutstrømningen fra beholderen 8, da hullene 4 3,46 ikke lenger er i flukt med hverandre.

Ved den rettlinjede utforming av bæregasspulverkanalen 10 fåes en ytterligere fordelaktig og enkel utformingsmulighet av brenneren med tanke på større driftssikkerhet.

Slike brennere har nemlig den svakhet at på grunn

av den uunngåelige opphetning av brennerhodet hhv. brennerhodedy-sen fastbrennes eller innbakkes det gjennom bæregasspulverkanalen førte pulver i eller på bæregasspulverkanalens vegger, slik at dette kanalstykke rett og slett tettes til, slik at jevn pulverpå-føring forhindres.

Av denne grunn er brenneren fordelaktig utført slik at det ut fra et passende sted av bæregassledningen og i strømnings-retningen foran pulverinjektoren er avgrenet en kanal hvorigjen-nom det ledes en liten delstrøm av bæregassen til brennerhodet, som vist på fig. 11 og 12.

Det har vist seg at det med en slik bæregassdelstrøm er mulig å kjøle ned brennerhodet hhv. brennerdysen i en slik grad at denne innbrenning eller fastbrenning ikke lenger finner sted.

Brennerhodet er da utformet slik at slitevernehylsen 48 ved endene er forsynt med små avstandssteg 49, hvorved det under innsetning av hylsen 48 i brennerhodehuset 50 dannes en kanal 51 med ringformet tverrsnitt for bæregassdelstrømmen som da går over i en tilsvarende ringkanal 52 i dysen 53 som på samme måte er dan-net av en tilsvarende utformet og innsatt hylse 48'.

De på fig. 12 viste steg 49 danner bare ganske små var-meledningsbroer, slik at bare lite varme kan overføres fra dysens 53 hovedkropp og brennerhodehuset 50 til hylsene 48 hhv. 48'. Tilføringen av bæregassdelstrømmen for denne kjøling skjer som nevnt gjennom tilledningen ut fra bæregasskanalen. Så lenge denne tilførsel skjer gjennom radialt ikke fikserte deler, er det i disse deler i de på tvers av aksen forløpende tilslut-ningsflater anordnet små ringkanaler som i hver stilling av disse deler sikrer en feilfri videreføring av bæregassdelstrømmen.

Bruken av slike ringkanaler er kjent og nærmere beskri-velse er derfor unødvendig.

Brennere av den forklarte type kan drives f.eks. med de nedenfor angitte trykk- og mengdeforhold:

Oksyderingsgasstrykk 3-6 ato

Brenngasstrykk 0,2-1 ato

Forholdet mellom mengdedelstrømmene av oksyderingsgas-sen og den til gassblandeinjektoren førte del og den del som fø-res inn i bæregasskanalen og dermed til pulverblandeinjektoren blir:

ca 3/7 til 7/3

hvor verdier på omtrent 1:1 har vist seg å være særlig gunstige. Ved separat tilført bæregass vil leveringstrykket være i samme størrelsesorden eller større enn nevnte oksyderingsgasstrykk.

Ytterligere fordelaktige utførelser består i følgende: Ifølge fig. 13 kan ved en annen utførelse omledningska-nalen 13 (fig. 8) sett i strømningsretningen munne også bak pul-verblandein jektoren inn i ledningen 10, hvor en reguleringsskrue 54 fordelaktig er anordnet i ledningen 13'.

Fortrinnsvis benyttes for tomgangsregulering og lukning av pulvergjennomløpsspalten 37 en utførelse ifølge fig. 14, nemlig med den forandring som er vist på fig. 6 og 7. Ifølge fig. 14 er det i brenneren anordnet en aksialt innstillbar hylse 23' med en åpning 55 for utløp av bæregasstrømmen. Hylsen 23' kan med sin ende bringes til anlegg med munningsstykket 37", som på fig. 5 er betegnet med 37', slik at pulvergjennomløpsspalten 37 lukkes helt.

I denne hylse 23' sitter aksialt forskyvbart en dyse-nål 56 som bakfra kan mer eller mindre dypt gripe inn i åpningen 55, avhengig av innstillingen, slik at en enkel innstillingsbe-grensning, f.eks. ved håndtaket 57, bevirker en begrensning av den aksiale innstillingsstrekning, slik at åpningen 55 for tomgangsregulering ikke kan lukkes helt. Denne utførelse er fremstillings-messig sett mindre komplisert enn ventilutformingen ifølge fig. 7. Bortsett fra den enkle utforming er alle reguleringselementer for innstilling av spalten 37, bæregasstrømmen og tomgangsstrømmen i dette tilfelle samlet som en enhet og er innstillbare uavhengig av hverandre.

For å oppnå en bedre regulerbarhet av pulvertilførselen kan det i tilslutningsstussen 31 ifølge fig. 13 være anordnet lufttilførsler 58,59, hvor tilførselen 58 forhindrer dannelse av et sterkt undertrykk i pulverbeholderen 8, mens den innstillbare tilførselen 59 tillater tilførsel av ytterligere luft som gjør pulvertransporten jevnere.

Tilslutningsstussen 31 kan ifølge fig. 13 selv være ut-skiftbar og kan være festet på brenneren med bajonettlås, feste-skruer, stifter eller som vist med en hurtiglås 60.

En ytterligere fordelaktig utførelse består i at det forskjellig fra hva som er beskrevet i forbindelse med fig. 11, eventuelt ved tilsvarende tverrsnittsforandringer, føres brenngassen gjennom kanalen 51 og den som kjølegass virkende bæregass-delstrøm gjennom den ytre kanal 52', med den fordel at det dannes en hulgasstrøm som til en viss grad konsentrerende holder sammen den foran brennerhodet brennende flamme og den sentriske pulver-stråle.

Den samme virkning kan også oppnås når det på brennerhodet ifølge fig. 15 anbringes en oppsats 61 med en kanal 62 som over en ikke vist forbindelse mates enten med en bæregassdelstrøm eller helt uavhengig med en annen reaktiv eller inert gass. Brenn-gasstrømmen omhyller da den sentriske bæregasspulverstrøm og brenngasstrømmen er omgitt av hulgasstrømmen som strømmer ut fra kanalen 62.

Claims (10)

1. Dobbeltinjektorbrenner med tilførselskanaler for gassformige medier og ved hjelp av separat injektor fra en pulverbeholder inn i pulverinnføringsområdet under tyngdekraftens medvirkning tilført pulver, karakterisert ved at det ved enden av oksyderingsgasstilføringskanalen (2) er anordnet en gass-blandein jektor (1) med brenngasstilføringskanaler (3) til injektordysen og at en grenledning (4) er avgrenet fra oksyderingsgasstil-føringskanalen (2) foran gassblandeinjektoren (1) og munner inn i bæregassledningen (5), hvori pulverblandeinjektoren (6) sitter, hvor brenngassblandekanalen (9) og bæregasspulverkanalen (10) enten atskilt er ført til brennerhodet eller går over i hverandre bak injektorene (1,6).

2. Brenner ifølge krav 1, karakterisert ved at en regulerbar ventil (11) er anordnet i ledningen (4) som fører fra oksyderingsgasstilføringskanalen (2) til bæregassledningen (5) .

3. Brenner ifølge krav 2, karakterisert ved at det i eller ved ventilens (11) område er anordnet innretninger til gjennomføring av en tomgangsgasstrøm fra oksyderingsgassled-ningen (2) til bæregassledningen (5).

4. Brenner ifølge krav 3, karakterisert ved at i det minste ventilen (11) er forsynt med finboringer eller noter (12) på ventillukkekroppen (12').

5. Brenner ifølge krav 3, karakterisert ved at innretningen for tomgangsdriftsinnstillingen er utformet som om-løpskanal (13) forbi ventilen (11).

6. Brenner ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at brenngassblandeledningen (9) er ført inn i bæregasspulverledningen (10) bak pulver- og gassblandeinjek-torene (1,6) og at innledningsområdet (21) også er utformet injek-torartig (fig. 4).

7. Brenner ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at bæregasspulverblandeledningen (10) er utført rettlinjet.

8. Brenner ifølge krav 7, karakterisert ved at bæregasspulverblandeledningen (10) er utstyrt med utskiftbare slitedeler (39).

9. Brenner ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at den er utstyrt med en hurtig-lukkende hovedventil (18).

10. Brenner ifølge krav 1, karakterisert ved at en ledning (13') med reguleringsskrue (54) er avgrenet fra grenledningen (4) og sett i strømningsretningen bak pulverinjektoren (6) munner inn i bæregasspulverkanalen (10).