NO146790B - Anordning for fjerning av luft fra vaeskeledninger, saerlig fra et brennermunnstykke - Google Patents

Abstract

Anordning for fjerning av luft fra væske-ledninger, særlig fra et brennermunnstykke.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning av den art

som er angitt i innledningen til patentkrav 1.

Det er et vanskelig og hittil umestret problem å fjerne igjenblitt luft fra brennermunnstykker. I disse er det nemlig innebygget et filter som p.g.a. sin strømningsreduserende innvirkning krever en utvidelse av gjennomstrømningsarealetf hvor hastigheten på den væske som skal forbrennes, vanligvis olje,

avtar betydelig med den følge, at en eller flere luftbobler ikke kan føres med av væskestrømmen, Mens f,eks. olje i bare meget liten utstrekning reagerer på trykk- og temperaturforand-ringer i form av volumforandring, reagerer selv en liten luft-mengde meget sterkt på slike forandringer i form av en vesent-

lig volumforandring. Dette kommer til uttrykk ved brennermunn-stykket i form av såkalte etterslipp som medfører sot- og koksdannelse på munnstykket og elektroder med driftsforstyrrelse som resultat. Delvis skifter nemlig trykket i munnstykket mellom atmosfærisk try-^kk og trykk opp til f. eks. 10 kp/cm og delvis kommer oljen, som strømmer inn i uoppvarmet tilstand, til å oppvarmes kraftig i munnstykket av ettervarmen ved forbrenningens slutt. Herved kan luftboblen som er avkjølt av forbipasserende olje, utvides til det mangedoble og derved framkalle de nevnte ulemper.

Dette problem er allerede iakttatt og man har forsøkt å

mestre det ved å foreslå at munnstykket etter brennerens montering og oppstarting løsnes samtidig som pumpen er i drift.

En slik framgangsmåte er imidlertid meget vanskelig og ofte

direkte umulig å gjennomføre p.g.a. av at munnstykket er vanskelig tilgjengelig. Også ved bytting av munnstykker står man over-for samme problem.

Praktiske prøver med gjennomskinnelige munnstykkholdere har vist, at munnstykker med forholdsvis stor kapasitet, f.eks.

7,6 l/h, er istand til å gjøre seg av med en gjenblitt luftboble etter 300-500 starter, hvor sot- og koksdannelse selvsagt allerede er et faktum. Problemet vokser med avtagende kapasitet og det har vist seg at det tar opptil seks måneder for å utlufte et munnstykke med kapasitet 1,5-1,9 l/h.

Når kammeret som opptar filteret dannes av et gjenget hull,

har det vist seg praktisk talt umulig å fjerne luften fra et slikt kammer.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å motvirke og

i så stor utstrekning som mulig å fjerne dette problem og dessuten skape en enkel og billig løsning, som kan utnyttes for de fleste av de munnstykker som allerede forekommer på markedet og er montert. Ved å ta seg av disse problemer tar oppfinnelsen også sikte på å oppnå energibesparelse.

Disse formål kan ifølge oppfinnelsen oppnås ved at anordning-en som er angitt i innledningen, særlig i form av et brennermunnstykke, blir utformet i overenstemmelse med den karakteri-serende del av patentkrav 1. Praktiské prøver med brennermunnstykker utformet i samsvar med oppfinnelsen har vist, at det kan skje en fullstendig utlufting etter 1-10 foretatte starter hhv. under en driftstid fra 15 sek. til 15 min. Derved kan sot-

og koksdannelse forhindres i stor utstrekning eller fullstendig.

Ytterligere kjennetegn med og fordeler ved oppfinnelsen

går fram av den følgende detaljbeskrivelse under henvisning til tegningene som viser enkelte utførelseseksempler av oppfinnel-

sen. I detalj viser figurene diametrale lengdesnitt, delvis i skjematisert hhv. forenklet utforming:

Fig. 1 en første utførelsesform,

fig. 2 viser en del som inngår i fig. 1, sett ovenfra i fig, 1, imidlertid med modifisert utforming av et hull, et spor eller 1iknende,

fig. 3 viser en tredje utførelsesform,

fig. 4 viser et snitt etter linjen IV-IV i fig. 3,

fig. 5-11 viser ytterligere forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen,

fig. 12 og fig. 13 viser en i fig. 10 inngående del i større målestokk.

Fig. 14 og 15 viser to ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen,

I det følgende og i tegningsfigurene betegnes med det samme henvisningstall samme eller liknende deler. Videre menes i denne sammenheng med betegnelsen munnstykke en enhet som omfatter både en såkalt munnstykkespiss e.l. og en holder for denne samt den tilhørende innløpsledning.

I tegnings firgurene betegnes med 1 en innløps-ledning med en innløpskanal 21, som eksempelvis kommer fra en ikke vist pumpe som i sin tur er tilkoblet til en forrådsbe-holder for en væske som skal forbrennes, vanligvis olje. Inn-løpsledningen 1 munner ut i og er festet i en holder 2 for en munnstykkespiss e.l. 4, f.eks. ved innskruing i et gjengehull 22 i holderen 2. Munnstykkespissen e.l. 4 kan ha vilkårlig utforming og er derfor bare vist skjematisk i figurene. Som kjent består slike spisser vanligvis av flere deler, bl.a. en konisk del med tangentielle spor som gir forbrenningsvæsken den ønskete spredning. Selvsagt kan man gi munnstykkespissen e.l. 4 den utforming man ønsker.

Munnstykkespissen 4 kan være innskruet i en holder 2 som derfor kan være utformet som en sylinder eller beger,

og oppviser en innvendig gjenge 3 som valgvis kan danne en del av eller hele den innvendige veggen til holderen. Munnstykkespissen e.l. 4 danner i holderen 2 et kammer 23 hvori det er innsatt konsentrisk et filter 5 av i og for seg kjent utforming, idet det etterlates et rundtløpende rom i filterets rad-ialretning. Også i aksialretning danner filteret og munnstykkespissen et rom som i sin helhet er betegnet med kammeret 23. Dette kammeret er av en plate 6 delt opp i en bakre kammerdel

8 med sylinderform og en fremre del 9 med ringform. Platen 6

er tettende innsatt i kammeret 23 og hindrer i prinsipp de to kammerdelene i å kommunisere med hverandre med unntak av ett eller flere hull, spor e.l. 7. Platen 6 er fortrinnsvis framstilt av plast eller gummi og har hensiktsmessig en viss utstrekning i aksiell retning, f.eks. noen mm.

Dersom det bare finnes ett eneste hull, spor e.l. 7, så er dette fortrinnsvis anordnet i den høyest beliggende del av platen 6. Den horisontalt monterte holder 2 skal derfor i slike tilfeller forsynes med en markering, slik at hullet e.l. alltid inntar en toppstilling ved montering.

Hullets e.l. tverrsnitt skal være så lite at væsken tvinges til å passere gjennom en forholdsvis høy hastig-het. Dette tverrsnittet skal således være en brøkdel av inn-løpskanalens 21 tverrsnitt. Men i første rekke skal hullets tverrsnitt stå i forhold til munnstykkets utforming og kapasitet .

Et slikt brennermunnstykke virker på følgende måte: Etter munnstykkets eller anleggets installering befinner det seg luft i kammeret 23 og ved den første starten vil forbrenningsvæske, f.eks. olje, komme inn gjennom innløpskanalen 21, hvorfra oljen strømmer videre gjennom kammerdelen 8, hullet e.l. 7, kammerdelen 9, filteret 5 og ut gjennom munnstykkespissen 4. Siden hullet 7 inntar en toppstilling, samles den lettere luften i samme toppstilling og dermed helt inntil

hullet. Oljen tvinges til å passere gjennom en luftboble som er dannet på denne måten øverst i kammerdeleii 8 og rykker umiddelbart med deler av boblen inn i kammerdel 9, hvor luften heller ikke kan stoppe i en toppstilling, siden den ringformete kammerdelens 9 øvre parti gjennomstrømmes intensivt av den innskytende oljestrålen. Derved deles en eller flere luftbobler hurtig og effektivt opp og følger med oljestrømmen ut gjennom spissen 4. På denne måten kan et brennermunnstykke ifølge oppfinnelsen hurtig kvitte seg med all innesluttet luft og gi en tilfredsstillende forbrenning.

Som vist i fig.l og 2 begrenses kammerdelen utad av en innvendig gjenge som har en tendens til å holde igjen innesluttet luft som i form av indre bobler i en viss grad beskyttes mot dispergering av gjengenes flanker. Det har vist seg, at denne tendens til å holde tilbake kan effektivt motvirkes dersom hullet, sporet eller liknende 7 stilles på skrå som vist i fig. 2. På denne måten bibringes oljen i kammerdelen 9 en rotasjonsbeveg-else, som får den til å trenge effektivt inn i gjengene og rive med bobler som befinner seg der. Fortrinnsvis skal hullet 7 være rettet inn i kammerdel 9 i samme retningen som gjenge-stigningen fra denne.

Som et alternativ til et hull 7 som er anordnet i platen 6, kan man tenke seg et slikt hull, spor eller liknende opptatt i holderen 2, forøvrig med samme utforming og virkninger.

Videre kan det være fordelaktig å gi platen 6 noe større diameter enn kammeret 23, dersom platen skal ligge an mot den innvendige gjengen 3 i sin arbeidsstilling. Dermed kan platen gjenges inn i gjengen 3, slik at all olje tvinges til å gå gjennom hullet 7. Selvsagt kan man i visse tilfelle tenke seg, særlig når det er tale om gjenger 3 med meget sterk stigning,

å erstatte hullet 7 med selve gjengen, i hvilken platen 6 i ikke får gripe tettende inn, slik at den ønskete oljemengden kan passere gjennom gjengene. I alminnelighet er imidlertid en slik utforming ikke å foretrekke, fordi oljestrømmens intensi-tet blir ensformet rundt hele platen og den ønskete sterke intens^ iteten i toppområdet uteblir vanligvis.

Utførelsen i fig. 3 og 4 kan i store deler eller i prinsipp stemme overens med utførelsene ifølge fig. 1 eller 2, i kammerdelen 9, fortrinnsvis bare i dens øverste del, er det ved denne utførelsesform anordnet pigger eller liknende 11 som er plassert radielt i forhold til filteret 5 og som rager fram mot filteret fra en skålformet forlengelse 10 som utgår fra platen 6 og som fortrinnsvis er framstilt i ett stykke med denne og med piggene. Forlengelsen 10 ligger plant an mot kammerets 23 respektive vegg-avsnitt. Piggene har en dispergerende innvirkning på luftbobler som dermed deles opp og hurtig blir revet med i væskestrømmen. Praktiske forsøk har vist, at også kammerdelen 9 ble helt luftfri etter 3 til 4 minutter kontinuerlig drift eller etter fire til fem eksempelvis manipulerte starter, hvorved lufttømmingen kunne skje på' bare fem til tjue sekunder.

I utførelsen ifølge fig. 5 er hele kammeret 23 utfyllt med

et finfibret materiale 12, som kan være stålull, fin plasttråd eller liknende. I dette tilfelle kan platen 6 helt unnværes

eller man kan selvsagt også tenke seg å sette inn en plate 6

med hull eller liknende 7. Praktiske prøver har vist at utlufting kan skje på ca. en minutt eller etter to - tre manipulerte starter, d.v.s. i løpet av fem - femten sekunder. Selvsagt ville det være tilstrekkelig om bare den øverste del av kammeret 23

ble utfyllt med slikt finfibret materiale, men for enkelhets skyld, ansees det fordelaktig at hele kammeret utfylles med

dette materialet. Det finfibrige materialet 12 forårsaker i likhet med piggene 11 hhv. platen 6 og hullet 7, en finfordeling av forbrenningsvæske og luft under samtidig økning av hastigheten til væsken som passerer gjennom området. På denne måten skapes forutsetningen for at de finfordelte luftboblene kan følge med væskestrømmen gjennom filteret og ut gjennom munnstykkspissen.

I utførelsesformen ifølge fig. 6 har munnstykkspissen 4

en forlenget ende inn i innløpsledningens 1 kanal 21 med en nærmest konisk avsmalnende del 13 som ved inngangen til inn-løpskanalen 21 med en rørformet del 24 kan tettes mot innløps-kanalens 21 munning ved hjelp av en O-ring 15. Ved overgangen mellom den rørformete delen 24 og den konisk avsmalnende delen 13 er det utformet en indre avsats 14, mot hvilken platen 6

med hullet 7 ligger an. Filteret 5 kan i dette tilfellet ha en spissere utformning og ligge an med spissen mot platen 6. Den rørformete delen 24 oppviser en gjennomgående foring. Videre dannes ved denne utførelsen et ringformet kammer 17 mellom den konisk avsmalnende delen 13 og filteret 5 og utenfor delen 13

et annet ringformet kammer 18. P.g.a. av at kammeret 17 divergerer i retning bort fra platen 6 og dens hull 7 er skråstilt, oppnås en intensiv rotasjon av forbrenningsvæsken og luften så

og si presses gjennom filteret 5 idet forbrenningsvæsken slynges mot den kammerenden som vender bort fra platen 6 og som fortrinnsvis smalner samtidig som kammeret i sin helhet divergerer som det går fram av fig. 6. Praktiske prøver har også vist at et slikt brennermunnstykke kan være luftfritt på ca. ti sekunder under normal drift. En viss mengde olje og luft kan eventuelt trenge seg forbi delen 24 og O-ringen 15 for å fylle opp kammeret 18 inntil det hersker samme trykk i denne som i innløpskanalen 21. Når pumpen stoppes faller trykket i innløpskanalen 21 og i boringen 16 og kammeret 17 og tetter trykket i det ytre kammer 18 mot O-ringen 15 og innløpsledningen 1, hvilket opprettholdes til neste start.

Utførelsen ifølge fig. 7 stemmer hovedsakelig overens med utførelsen ifølge ifg. 6, men har O-ringen erstattet med rundt-løpende spiler 19 som rager ut fra den rørformete delen 24. I dette eksempel har den rørformete delen 24 selvsagt mindre diameter enn innløpskanalen 21. Spilene, som består av plast, gummi eller annet elastisk deformerbart materiale, og som i ekspandert tilstand har større diameter enn innløpskanalen 21, bøyer seg ved innsettingen og tetter i retning mot væskestrømmen når trykket faller. Dessuten vises i fig. 7 et innløpskammer 25 på den side av platen 6 som vender bort fra filteret 5, hvilket kammer selvsagt også kan finnes ved utførelsesformen ifølge fig, 6.

Ved eksempelet ifølge fig. 8 er platen 6 med hullet 7 innsatt i innløpskanalen 21 og skyver det spisse og avlangt utform-ete filteret 5 et stykke lenger inn i innløpsledningen 1, som er tettende festet til munnstykkspissen 4, Ved utførelsen ifølge fig. 9 er platen 6 forenet med filteret 5 til en innbyggingsenhet ved at det fra platen 6 rager konsentrisk ut i retning mot spissen 4 en hylseformet del 26 som nærmest kan ha forholdsvis liten diameter for deretter å utvides til større diameter og dermed danne basis opp og forankring for et ringformet filter 5 som kommuniserer med innsiden av den hylseformete delen 26 gjennom et hull 20 som fortrinnsvis er forskjøvet relativt i forhold til hverandre både i aksiell retning og omkretsretning. I dette tilfelle er det videre anordnet flere hull eller liknende 7 i platen 6 forskjøvet med f.eks. 120° i omkretsretning. Selvsagt kan man tenke seg en tilsvarende anordning av hullene 7 også

ved de øvrige utførelsesformene.

Utførelsene ifølge fig. 10 og 11 stemmer i store trekk overens med utførelsene ifølge fig. 1 hhv. 2. Platen ifølge fig, 10 kan f.eks. oppvise ett eller flere rette spor eller liknende 7, mens platen 6 ifølge fig. 11 kan oppvise ett eller flere skråstilte spor eller liknende 7. I begge tilfeller er platen 6 forsynt med et sentralt og aksialt styreorgan 27 som med en ende er forankret i platen og som med den andre enden rager inn i innløpskanalen 21 idet den etterlater en gjennomgående ringformet passasje. Styreorganet 27 kan med et hode 28 danne et distanseorgan mellom platen 6 og filteret 5 dersom dette ønskes-Platen 6 er, som det går fram i detalj av fig? 12 og 13, forsynt med rundtløpende lepper 29 som elastisk deformeres når platen føres inn i kammeret 23, som vist i fig. 13. Selvsagt kan man tenke seg å framstille platen 6 og styreorganet 27 i ett stykke, fortrinnsvis av plast. Styreorganet 27 garanterer innføring av platen 6 uten kantring og dermed en riktig driftsstilling.

Utførelsesformene ifølge fig. 14 og 15 likner utførelses-formene ifølge fig. 10 hhv. 11. Fig. 15 kan være identisk med fig. 14, med unntak av at sporet eller sporene 7 er skråstilte, og kan være et horisontalsnitt av dette, slik at man ser særlig styreorganet 27 ovenfra i fig. 14. Styreorganet 27 er utformet delvis med forsenket hode i platen 6, slik at det ikke lenger finnes noen distansevirkning mellom denne og filteret 5 og/eller styreorganet 27 kan være utformet med en bølgeformet fri ende som medfører f-eks. vibrasjonsfri forankring i innløpskanalen 21. Ved at styreorganet 27 er utformet av plast eller annet elastisk deformerbart materiale, kan det skje en tilpassning til ulike diametre av innløpskanalen 21. Også her kan man tenke seg at styreorganet og platen er utformet i ett stykke.

Utførelsene ifølge fig. 6-8 og 10-15 forårsaker allerede

i innløpskanalen en viss finfordeling av luftbobler som eventuelt kommer inn gjennom denne.

Claims (20)

1. Brennermunnstykke, omfattende en munnstykkespiss e.l. (4) festet til den ene enden av en fortrinnsvis begerformet holder e.l. (2) i hvis andre ende det munner ut en innløpsledning (1) med en innløpskanal (21) , idet det i holderen er anordnet et filter (5) og et kammer (23;13) som omgir dette, karakterisert ved at det i kammeret er anordnet midler (6 , 7;6 , 3;11;12) for finfordeling av forbrenningsvæske og luft under samtidig reduksjon av gjennomstrømningsarealet og dermed økning av hastigheten til væsken som passerer gjennom området, for å rive med luftbobler som er finfordelt på denne måten; at nevnte fin-fordel ingsmiddel dannes av en plate (6) som deler opp kammeret i en bakerste kammerdel (8; 2 5) og en forreste kammerdel (9; 17) som kommuniserer med hverandre gjennom minst ett hull, spor e.l. (7) hvis minste tverrsnittareal utgjør bare en brøkdel av innløpskanalens (21) tverranittareal hhv. er forholdsvis liten i forhold til munnstykkets utforming og kapasitet, og at minst ett av de nevnte hull, spor e.l. (7) eller avsnitt av eller tilkobling til slikt, er anordnet i toppområdet mellom de to kammerdelene eller rettet mot toppområdet av kammerdelen nærmest munnstykket.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hullet, sporet e.l. (7) er utformet i platen (6).

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte hull, spor e.l. er utformet i kammerveggen.

4. Anordning i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at nevnte hull,spor e.l. er skråstilt.

5. Anordning i samsvar med krav 4, hvor kammerveggen i det minste delvis dannes av en gjenge, karakterisert ved at nevnte hull, spor e.l. (7) skrår i samme retning som gjengenes stigning.

6. Anordning i samsvar med et av kravene 1-5, hvor minst ett avsnitt av kammerveggen dannes av en gjenge. karakterisert ved at platen (6) er inngjenget i kammeret, fortrinnsvis ved at den er framstilt av deformerbart materiale og med noe større diameter enn det frie tverrsnitt til den gjengete kammerdel, slik at platen forsynes med utvendige gjenger ved inndrivning.

7..Anordning i samsvar med et av kravene 1-6, hvor minst et avsnitt av kammerveggen er forsynt med gjenger, fortrinnsvis med meget stor stigning, karakterisert ved at kammergjengen er utformet som middel for finfordeling av forbrenningsvæske og luft ved at den danner nevnte hull, spor e.l.

8. Anordning i samsvar med et av kravene 1-7, karakterisert ved at det i det minste i den forreste kammerdelen (9), fortrinnsvis bare ved dens øverste del, er anordnet pigger e.l. (11), som fortrinnsvis er radielt orientert i forhold til filteret (5).

9. Anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved at piggene e.l. (11) rager fram mot filteret (5) fra en skålformet forlengelse (10) som utgår fra platen (6) og fortrinnsvis er utformet i ett stykke med denne og med piggene e.l.

10. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at fortrinnsvis hele kammeret (23) er utfyllt med et finfibret materiale (12) , fortrinnsvis i form av stålull, fin plasttråd e.l., som virker som assi-sterende finfordelingsmiddel.

11. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at munnstykkespissen e.l. (4) er forlenget like inn i innløpskanalen (21) med en tilnærmet konisk avsmalnende del (13) som fortsetter inn i innløpskanal-en (21) som en rørformet del (24), fortrinnsvis med tet-ning mot inniøpskanalens munning ved hjelp av en 0-ring (15).

12. Anordning i samsvar med krav 11, karakterisert ved at det ved overgangen mellom den rør-formete delen (24) og det konisk avsmalnende delen (13) er utformet en indre avsats (14), mot hvilken platen (6) ligger an, idet filteret (5) fortrinnsvis har en spiss utforming og ligger an mot platen (6).

13. Anordning i samsvar med krav 11 eller 12, karakterisert ved at den konisk avsmalnende delen (13) og filteret (5) inneslutter et ringformet kammer (17) som smalner av ved at avstanden mellom dets konisk vegger minsker med avstanden fra platen (6), mens den konisk avsmalnende delen (13) omgis av et annet ringformet kammer (18).

14. Anordning i samsvar med et av kravene 11-13, karakterisert ved at den rørformete delen (24) har mindre ytterdiameter enn innløpskanalens (21) diameter og omgis av staver (19) som er blitt deformert ved innføringen.

15. Anordning i samsvar med et av kravene 1-10, karakterisert ved at filteret (5) er utformet spisst og avlangt og rager et lengre stykke inn i innløps-kanalens (21) endeområde nær munnstykket dannende nevnte holder e.l. (2) hvor platen (6) er anordnet.

16. Anordning i samsvar med et av kravene 1-10, karakterisert ved at platen (6) er forenet med filteret (5) til en innbyggingsenhet ved at det fra platen (6) rager ut konsentrisk i retning mot munnstykkespissen e.l. (4) en hylseformet del (26) som er forsynt med hull (20) og omgis av et ringformet filter (5), i tilslut-ning til hvilket denne hylseformete del (26) fortrinnsvis divergerer og danner en del som kan skrus inn i munnstykke-spi ssen e.l. (4).

17. Anordning i samsvar med et av kravene 1-11, karakterisert ved at platen (6) er forsynt med et sentralt og aksialt styreorgan (27) som med en ende er forankret i platen og som med den andre enden rager inn i innløpskanalen (21) under blottlegging av en gjennomgående, ringformet passasje.

18. Anordning i samsvar med krav 17, karakterisert ved at styreorganet (27) med et hode (28) danner et distanseorgan mellom platen (6) og filteret (5).

19. Anordning i samsvar med et av kravene 1-10, karakterisert ved at platen (6) er forsynt med minst én rundtløpende leppe (29) som deformeres elastisk ved innføring av platen i kamme"ret (23) .

20. Anordning i samsvar med krav 18 eller 19, karakterisert ved at styreorganet (27) er utformet av en bølgeformet fri ende som er elastisk deformer-bar ved innsetting i innløpskanalen.