NO141574B - Oksygen-brenngassmunnstykke. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer et brennermunnstykke beregnet

på varming, flammerensning, skjærebrenning og lignende formål, hvor munnstykket omfatter kanaler for oksygengass og brenngass og hvor blanding av gassene skjer i nærheten av munnstykkets munning, idet munnstykket for skjæring omfatter en sentralt anordnet skjæreoksygenkanal.

De hittil eksisterende oksygen-brenngassbrennere med blanding av gassene i munnstykket nær munningen har fremfor alt to betydelige ulemper, nemlig for det forste en ufullstendig blanding av gassene ved utgangen av munnstykket og for det andre et blandingsforhold som er altfor hoyt for de fleste oppvarmingsprosesser.

Som eksempel kan nevnes at i de konstruksjoner som er beskrevet

i svenske patenter nr. 346 605 og 352 434 forekommer et blandingsforhold mellom oksygengass og acetylengass som varierer toellom 2,5 og 3,0.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å avhjelpe disse mangler. Munnstykket karakteriseres hovedsakelig ved at det langs munnstykkets senterakse er anordnet i det minste to ekspansjonstrinn for oksygengassen, idet det siste ekspansjonstrinnet via dyseorgan er forenet med munnstykkets utlopskanaler, og at det for brenngassen er anordnet et kammer som er forenet med kanaler i samme tenkte sylindriske eller koniske rorlegeme som utlopskanalene, idet respektive brenngasskanal danner en viss vinkel med tilsvarende ut-lopskanal og skjærer denne på et sted som ligger mellom nevnte dyseorgan og munnstykkemunningen, idet det i blandingsstedet oppnås en stor blandingsflate for oksygenet og brenngassen som er bestemt av kanalenes dybde, bredde og vinkelen dem imellom, og idet den delen av brenngasskanalen som er avskåret av utlopskanalen danner et resonatorrom for gassen.

Med denne utformning oppnås et munnstykke med gode blandings- og sikkerhetsegenskaper. En forutsetning for at man s"kal oppnå disse gode egenskaper er også en korrekt beregning og dimensjonering av samtlige gasskanaler i munnstykket, idet man går ut fra onsket kapasitet for brenneren (brenngassforbruk pr. tidsenhet), onsket blandingsforhold eller intervall for dette og onsket utstromningshastighet for blandegassen ved munnstykkets munning.

Ved hensiktsmessig dimensjonering av oksygendyseorganene, brenngasskanalen og utlopskanalen kan dessuten en injektorvirkning oppnås i "krysset".

l

Munnstykket skal i det folgende beskrives nærmere i tilknytning til vedlagte tegning, hvor fig. 1 viser et snitt i lengderetningen gjennom en utforelsesform av munnstykket, og hvor fig. 2 viser innerdelen i dette munnstykke.

Som det fremgår av figurene omfatter munnstykket en innerdel 11

og en ytterdel 12 som omslutter innerdelen. I innerdelen, som kan være ét sylindrisk eller konisk legeme, finnes en utboring langs delens senterakse. I denne utboring er innfort en hylse 16.

Til hylsen tilsluttes ved 1 en matningskanal for oksygen. I hylsen<0> er anordnet et forste ekspansjonstrinn som omfatter en strom-nirigsbestemmende dysedel 2 og en ekspansjonsdel 3, som til sammen er utformet som en såkalt lavaldyse. Etter ekspansjonsdelen fol-ger et forste kammer 4 og en diffusor 5 tilsluttet dette. Denne munner ut i et andre kammer 6.

I delene 2 og 3 ekspanderer oksygenet og kjoles dermed ned. Denne nedkjoling kan skje i flere trinn ved innforing av ytterligere ekspansjonsdyser og tilpasses derved slik at munnstykketemperaturen holder seg godt under det temperaturområde der risiko for selvan-tennelse av oksygen-brenngassblandingen finnes eller, dersom ace-tylen anvendes som brenngass, der risiko for dannelse av polyace-tylener finnes. Denne tilpasning skjer ved hensiktsmessig valg av trykkfall og stramning, idet man går ut fra den varme som over-fores til munnstykket ved gassblandingens forbrenning pluss den varme som i visse tilfeller utvikles ved forbrenning av organisk materiale foran munnstykket. Overkritisk trykkforhold hersker ved dysen. Den hoye gasshastigheten reduseres siden i den etter-følgende diffusoren 5, der hastigheten omsettes i en trykkokning.

Kammeret 6 står ved hjelp av dyseorgan 7 i forbindelse med spor

8 som er tatt ut i innerdelens 11 ytterflate. Disse kanaler

8 strekker seg frem til munnstykkets munning. Overkritisk trykkforhold hersker også over dyseorganene 3 for at man skal få en viss kjoleeffekt også her, for at man skal kunne minske innslags-risikoen og for at man skal få et stabilt blandingsforhold.

Ytterdelen 12 er forsynt med en sylindrisk uttagning 14, idet denne danner et rorformet kammer rundt innerdelen. Brenngassens matningskanal tilsluttes fordelingskammeret 14 ved 13. I kammerets nedre 'del står den i forbindelse med spor 15 som er uttatt i innerdelen og som således utgjor kanaler for brenngassen. Disse spor 15 danner en viss vinkel a med sporene 8 som danner utlopskanaler. Sporene 8 er spiraldreide eller pseudospiraldreide og danner en vinkel (3 med munnstykkets senterakse. Dette er gjort i den hensikt å stabilisere flammen. Kanalene 8 kan dog være helt parallelle med munnstykkets senterakse. Brenngasskanalene skjærer derved utlopskanalene slik at et "kryss" 9 dannes, i hvilket kryss gassene blandes.

Ved blandingsstedet blandes gassene på en effektiv måte over en stor blandingsflate som er bestemt dels av kanalenes dybde j, som bor være lik, dels av kanalenes bredde (brenngasskanalen a og utlopskanalen b) samt vinkelen oe dem imellom. Blandingsflatens A, , storrelse blir derved

Blandingsflaten oker som vist med okende kanaldybde, okende kanal-bredder og minskende vinkel a. Kanalbredden-b (utlopskanalen) bor dog begrenses med tanke på risikoen for at små giddende partikler fra arbeidsstykket kan slynges inn i kanalene. Likeledes bor kanalbredden a (brenngasskanalen) begrenses for å motvirke forplant-ningen av en eventuell acetyldestruksjon. Krysset som dannes ved kanalenes skjæring bidrar også i sistnevnte henseende til at en eventuell trykk- og forbrenningsbolge ikke slår direkte inn i ace-tyl enkanalen.

Brenngasskanalen 15 skjærer som nevnt utlopskanalen 8. Herved danner den overskytende delen 10 av brenngasskanalen en lukket lomme. Denne utgjor et resonatorrom hvor gassmassen står og vi-brerer, hvilket i stor grad bidrar til en god blanding av gassene.

Dersom munnstykket f.eks. skal anvendes for flammerensing og opp-varming, er det onskelig med en relativt hoy utstromningshastighet for god varmeoverfbring og god blåsevirkning. Dette også for at flammen skal brenne i en viss, om enn liten, avstand fra munnstykkemunningen, hvilket bidrar til å holde brennertemperaturen så lav som mulig..

Som et praktisk eksempel på et munnstykke ifolge oppfinnelsen kan nevnes en flammerensbrenner for betong med 24 munnstykker med dimensjoner ifolge det folgende:

Som resultat kan anfores at de gode blandings- og sikkerhets-egenskapene for det beskrevne munnstykket beror på at blandingen skjer i det kryss som de skjærende oksygen- og brenngasskanalene danner. Dette gir en effektiv blanding også ved en kort blandings-strekning og tillater området for blandingsforholdet å variere innen vide grenser ved at kanalenes dimensjoner for oksygen^ brenngass og blandegass kan velges - innenfor beregningenes ramme - uavhengig av hverandre. En annen årsak til de gode egenskapene er den effektive kjolingen av munnstykket som oppnås ved såkalt ekspansjonskjoling, idet man utnytter en langt drevet ekspansjon av oksygenet i ett eller flere trinn for blandingen med brenngassen. Ved hjelp av det beskrevne munnstykket kan så lave og fra et kjolingssynspunkt gunstige verdier på trykk-forholdet ved ekspansjonstrinnet som 0,3 - 0,5 oppnås. I tid-ligere kjente munnstykker med ekspansjonskjbling har dette forhold i'kke vært lavere enn 0,528. En ytterligere faktor som på-virker munnstykkets gode egenskaper er at man anvender en hoy utstromningshastighet slik at flammen brenner i en viss mindre avstand fra munnstykket. Flammen stabiliseres dessuten som nevnt ved at utlopskanalene gis en viss spiral- eller pseudospiraldrei-ning.

Det beskrevne munnstykket er beregnet på å innfores i et brenner-legeme eller i et feste ved hjelp av gjenger. Munnstykket ligger derved an mot legemet eller festet med tetningsflaten 17 på innerdelen og 18 på ytterdelen. Man gjor herved bruk av såkalt plantetning, fortrinnsvis uten noen pakning. Det er også mulig å anvende såkalt kontetning. Den angitte konstruksjon medfdrer således ingen indre tetningsproblemer. Videre kan hvert munnstykke individuelt byttes på enkel måte.

Foreliggende munnstykke er ikke begrenset til den utforelsesform som er beskrevet i det foregående, og variasjoner av forskjellige slag er naturligvis mulig innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (6)

1. Anordning ved brennermunnstykke beregnet for vanning, flammerensing, skjærebrenning, hvor munnstykket omfatter innløpskanaler for oksygengass (1) og brenngass (13) og hvor blanding av gassene skjer i utløps-kanaler (8) nær munnstykkets munning, karakterisert ved at det for varmeoksygengassen i dennes kanal er anordnet minst to ekspansjonstrinn (2, 3 og 7), idet det siste ekspansjonstrinnet utgjøres av kanaler (7) som forener varme-oksygenkanalen med munnstykkets utløpskanaler (8) som er. anordnet i et sylindrisk eller konisk sjikt i munnstykket, og at det for brenngassen er anordnet et kammer (14) som er for-bundet med innløpskanalen (13) for brenngassen og som er forenet med kanaler (15) i samme sylindriske eller koniske sjikt som utløpskanalene (8), idet respektive brenngasskanal (15) danner en viss vinkel (c*) med tilsvarende utløpskanal (8) og skjærer denne på et sted (9) (blandingsstedet) som ligger mellom nevnte forende kanaler (7) og munnstykkemunningen, idet det på blandingsstedet oppnås en stor blandingsflate for oksygen- og brenngassen som er bestemt av kanalenes dybde (j), utløpskanalenes (8) bredde (b) og brenngasskanalenes (15) bredde (a) og vinkelen ( 00) mellom dem, og idet utløpskanalen (8) avskjærer brenngasskanalen (15) slik at det dannes et resonatorrorn (10).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at utløpskanalene (8) er anordnet med en viss spiral-dreining eller spirallignende dreining.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at utløpskanalenes (8) vinkel (^3) med en generatrise gjennom skjæringspunktet gjennom brenngass- og utløpskanal på det sylindriske eller koniske sjikt antar verdien 6°^ fa 10°.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vinkelen ( OC ) mellom kanalene (8 og 15) antar verdien 1° 90°.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ekspansjonen for oksygengassen i hvert ekspansjonstrinn med unntak av det siste, dvs. trykket i ekspansjonstrinnets utgang (px) i forhold til inngangstrykket (pQ), antar verdien

6. Anordning ifølge kravene 1-5, karakterisert ved at det første av nevnte ekspansjonstrinn for varmeoksygengassen omfatter en lavaldyse eller en varmelavaldyse.