Pierwszenstwo: 6.V.1963 Stany Zjednoczone Ameryki Opublikowano: 15.11.1967 52 695 KI. 24 b, 7/01 MKP F 23 d UKD sfj/olf Wspóltwórcy wynalazku: Robert T. Brandy, Michael J. Mc IwerLg^,k BIBLIOTEKA, Joseph L. Cryl Wlasciciel patentu: Vapor Corporation, Chicago (Stany Zjednoczone Ameryki) Urzadzenie palnikowe do wytwornicy pary Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie palni¬ kowe dla wytwornicy pary.W szczególnosci wynalazek dotyczy ukladu do¬ prowadzajacego powietrze do palnika.Znane sa rózne urzadzenia palnikowe a takze urzadzenia, w których powietrze doplywa poza koncówka wtrysku. W tych rozwiazaniach oprócz powietrza pierwotnego bywa doprowadzane rów¬ niez powietrze wtórne przez stozek stabilizujacy.Te znane urzadzenia maja jednak stosunkowo skomplikowana budowe. Duza trudnosc stanowi znaczne, miejscowe nagrzewanie sie elementów urzadzenia, a takze problem dobrego zmieszania powietrza z paliwem.Celem wynalazku jest proste urzadzenie palni¬ kowe, nadajace sie do spalania paliw, lecz nie wy¬ kazujace miejscowych przegrzewan jego elemen¬ tów.Dalszym celem wynalazku jest uzyskanie dobre¬ go zmieszania powietrza z paliwem.Istota wynalazku jest równiez podwójny uklad doprowadzania powietrza, w którym druga droge powietrza tworzy przestrzen zawarta pomiedzy cylindrycznym regulatorem powietrza wokól pal¬ nika a gardziela spalania, otwory, wewnetrzna po¬ wierzchnia regulatora, uklad otworów na obrzezu stozka oraz kierownice i otwory na pobocznicy stozka, tworzace zaluzje typu spiralno-srubowego.Powietrze jest doprowadzane w opisanej prze¬ strzeni dosrodkowo i promieniscie ku wylotowi dy- 15 20 25 30 szy palnika i dalej obok dyszy, przez co uzyskuje sie doskonale zmieszanie powietrza z paliwem.Urzadzenie palnikowe wedlug wynalazku zawie¬ ra komore ogniowa, usytuowana w obudowie. Po¬ miedzy obudowa i komora ogniowa jest utworzo¬ na komora sprezonego powietrza. Powietrze jest doprowadzane przez komore sprezonego powietrza do palnika, zmontowanego w gardzieli spalania komory ogniowej. Palnik ma dysze, mieszczaca sie w komorze regulatora powietrza. Regulator regu¬ luje doplyw powietrza do otoczenia dyszy z komo¬ ry sprezonego powietrza. Stozek stabilizacyjny sluzy do ustalania zakresu przedniej czesci plo¬ mienia. Urzadzenie doplywu powietrza jest usytuo¬ wane pomiedzy stozkiem stabilizacyjnym i gar¬ dziela spaleniowa. Poza tym przewidziano w ko¬ morze ogniowej dlawice, rozszerzajaca sie stozko¬ we w celu skierowania gazów wypychanych z ko¬ mory ogniowej do zadanej przestrzeni uzytkowej.Przedmiotem wynalazku jest zatem zwarte i ulepszone urzadzenie palnikowe do wytwornicy pary, zapewniajace sprawne i calkowite spalanie, zblizone do spalania stechiometrycznego.Zaleta urzadzenia palnikowego wedlug wynalaz¬ ku jest jego zdolnosc otrzymywania stosunkowo wysokich szybkosci wyzwalania ciepla przy niskim cisnieniu powietrza przez uzycie szerokich przejsc dla powietrza w sekcji mieszania powietrza i pa¬ liwa.Urzadzenie wedlug wynalazku jest przedstawio- 52 6953 ne w przykladach wykonania na rysunku, na któ¬ rym fig. 1 przedstawia wytwornice pary, wyposa¬ zona w urzadzenie palnikowe wedlug wynalazku w widoku, przy czym niektóre czesci pokazane sa w przekroju, inne zas czesci odciete a jeszcze inne czesci ujete schematycznie dla prostszego zobrazo¬ wania, fig. 2 — szczegól urzadzenia w znacznym powiekszeniu z przekrojem niektórych czesci ze¬ spolu palnika, fig. 3 — szczegól urzadzenia w prze¬ kroju poprzecznym wzdluz linii 3—3 na fig. 2, a fig. 4 — zespól palnika z pokazana dysza gazo¬ wa w przekroju pionowym.Wytwornica 10 pary jest wyposazona w urza- drzenie palnikowe 11, które doprowadza gorace gazy do urzadzenia przenoszacego cieplo lub do wodnych rurek 12. Woda i para sa przepompowy¬ wane przez wodne rurki 12 za pomoca obiegowej wodnej pompy 13, a para oddzielana jest od wody w zbiorniku 14. Poniewaz szczególy wytwornicy pary sa znane i nie sa istotne dla niniejszego wy¬ nalazku, dalszy opis odnosi sie jedynie do palni¬ kowego urzadzenia 11.Palnikowe urzadzenie 11 zawiera ogniowa ko¬ more 15 w obudowie 16, z która wspólnie tworzy komore 17 sprezonego powietrza, oraz palnik 18.Komora 1,7 sprezonego powietrza ma ksztalt pier¬ scienia. Powietrze jest doprowadzane do niej za pomoca dmuchawy 1,9 tak, ze komora ta pozostaje pod cisnieniem w czasie pracy palnikowego urza¬ dzenia 11.Ogniowa komora 15 ma ksztalt cylindryczny i sklada sie z pojemnika wylozonego materialem ogniotrwalym, z gardzieli 20 spalania na jednym koncu i z dlawicy 21 na drugim koncu. Gardziel 20 i dlawica 21 sa usytuowane wspólsrodkowo po przeciwnych koncach ogniowej komory 15. Poza tym, dlawica 21 ma rozszerzenie 22, które spra¬ wia, ze energia cieplna z komory ogniowej roz¬ dziela sie wlasciwie w przestrzeni wymiany cie¬ pla wytwornicy pary, gdzie zamontowane sa wod¬ ne rurki 12.Palnik 18 ma znana montazowa plyte 23, zamo¬ cowana na otworze w obudowie 16 za pomoca mo¬ cujacych srub 24.W srodku plyty 23 znajduje sie otwór dla po¬ mieszczenia zespolu 25 palnika z dysza. Na rysun¬ ku (fig. 2) przedstawiono zastosowanie dyszy ole¬ jowej, lecz z powodzeniem mozna zastosowac dy¬ sze gazowa, jaka pokazano na rysunku (fig. 4).Zespól 25 palnika z dysza jest zamocowany na montazowej plycie 23 za pomoca mocujacych srub 26, przez co umozliwione jest latwe wymontowa¬ nie zespolu palnika z dysza do celów czyszczenia i konserwacji. Zespól 25 palnika z dysza ma olejo¬ wa dysze 27 oraz oslone 28, otaczajaca dysze w ce¬ lu odpowiedniego skierowania chlodzacego po¬ wietrza, chroniacego dysze.Przy stosowaniu gazu do palnika 18 nie potrzeba doprowadzac powietrza chlodzacego.Zespól palnika zawiera poza tym kolnierz 29, przytwierdzony do montazowej plyty 23 oraz kol¬ nierz 30, które sa usytuowane naprzeciw siebie w celu zamocowania cylindrycznego regulatora 31 powietrza. Kolnierz 30 jest umieszczony odpowied¬ nio w pewnym oddaleniu od wlotu do spaleniowej 2 695 4 gardzieli 20 za pomoca odleglosciowych tulei 32 i mocujacych srub 33. Kanal 34 powietrza jest usytuowany miedzy kolnierzem 30 i wejsciem do spaleniowej gardzieli 20 (fig. 2). 5 Regulator 31 powietrza laczy komore 17 sprezo¬ nego powietrza z przestrzenia otaczajaca dysze 27 i ma wieksza liczbe otworów 35 rozmieszczonych na obwodzie, z których kazdy ma zaluzje lub od- chylacz 36 powietrza. Kazda zaluzja 36 jest popro- io wadzona od wewnatrz do odpowiedniego otworu 35 pod katem do promienia, to jest od srodka regu¬ latora powietrza do punktu wejsciowego kazdej zaluzji. Praktycznie regulator powietrza mozna uwazac za zaluzje spiralno-srubowa (fig. 3). 15 Korzystnie zaluzjowe otwory 38 sa usytuowane osiowo w stosunku do osi paliwowej dyszy 27 i na linii srubowej powierzchni stozka 37. Równiez wlo¬ towe zakonczenie 37a stozka 37 stabilizujacego jest wspólosiowe z dysza 27. Wylotowe zakoncze- 20 nie 37b stozka 37 stabilizujacego przylega do gar¬ dzieli 20 spalania i laczy sie z zakonczeniem kol¬ nierza 30 przyleglego do gardzieli 20. Srednica stozkowego wylotu 37b jest równa srednicy kol¬ nierza 30, do którego wylot ten jest zamocowany 25 w odpowiedni znany sposób.Stozek 37 stabilizujacy jest dziurkowany, to zna¬ czy posiada wieksza liczbe otworów 38. Stozek 37 jest wspólosiowy z dysza 27 paliwowa, z cylin¬ drycznym regulatorem 31 powietrza i z pierscie- 30 niowym kolnierzem 30. Otwór 34 jest usytuowany miedzy zakonczeniem wylotu stabilizujacego stoz¬ ka 37 i ogniowa komora 15.Odmiana urzadzenia (fig. 4) jest podobna pod wzgledem pracy i ogólnej budowy do rozwiazania 35 przedstawionego na poprzednich rysunkach (fig. 2 i 3) z tym jedynie wyjatkiem, ze zespól 25a palni¬ ka jest przeznaczony do stosowania jako paliwa gazu. Paliwowa dysza 27a posiada zewnetrzne za-: konczenie wspólosiowe z otworami zaluzjowymi 40 i z zakonczeniem wlotowym stozka stabilizujace¬ go. Dodatkowo zamontowano na koncu paliwowej dyszy 27a rozdzielacz w formie dziurkowanej ga¬ zowej rurki 39 do rozdzielania gazu, wylatujacego z dyszy. Rozdzielacz ten moze byc taki, jak uwi- 45 doczniono na rysunku lub tez rozdzielaczem stoz¬ kowym zwyklego typu. W celu zapalania gazów w palniku przewidziano pomocniczy sterujacy pal¬ nik 40, który moze byc usytuowany w jakimkol¬ wiek odpowiednim polozeniu na przyklad w ten 50 sposób, jak pokazano na rysunku, gdzie przecho¬ dzi on przez montazowa plyte 23. Urzadzenie ste¬ rujace zaplon nalezy przewidziec jak zwykle przy palnikowym zespole 25 (fig. 2).W czasie pracy powietrze jest wprowadzane do 55 pierscieniowej komory 17 sprezonego powietrza, obejmujacej ogniowa komore 15. Powietrze, prze¬ chodzac nad zewnetrzna powierzchnia ogniowej komory 15 jest ogrzewane, chlodzac przy tym ko¬ more ogniowa. Nastepnie powietrze przechodzi go przez sekcje mieszania paliwa z powietrzem palni¬ ka, gdzie pewna przewidziana jego ilosc wchodzi do otworów zaluzjowych regulatora powietrza, a pewna inna przewidziana ilosc przechodzi przez otwory 34 pod stozkiem stabilizujacym. Spiralno- 65 -srubowe zaluzje regulatora powietrza powoduja52 5 zawirowania powietrza i wywoluja burzliwosc strugi powietrza w celu dobrego zmieszania go z paliwem. Poza tym spiralno-srubowa zaluzja miesza i/lub rozprzestrzenia mieszanke w komorze spalania.Ogniotrwaly material w komorze ogniowej od¬ bija promieniujaca energie do srodka komory ogniowej, wzmagajac przy tym i udoskonalajac proces spalania.Powietrze jest doprowadzane na stozek 37 stabi¬ lizujacy przedniej czesci plomienia. Stozek ten dziala jak wirujace sito, powodujac miejscowa re¬ cyrkulacje w celu stabilizacji plomienia i ulepsze¬ nie spalania.W zespolach palnikowych opalanych olejem, po¬ jedyncza dysza rozpyla paliwo i doprowadza je do przestrzeni spalania. W zespolach palnikowych opalanych gazem stosuje sie dla rozdzielania gazu badz rozdzielacz stozkowy, badz rurke dziurkowa¬ na, jaka pokazano na rysunku. Wielokierunkowe strumienie powietrza i paliwa spotykaja sie w gar¬ dzieli 20 spalania, gdzie odbywa sie dokladne zmieszanie powietrza z paliwem. Mieszanina ta przechodzi nastepnie do komory spalania. Produk¬ ty spalania, wychodzac z ogniowej komory spala¬ nia przeplywaja przez otwór dlawicy 21, który wzmaga recyrkulacje w komorze spalania bez po¬ trzeby stosowania powietrza wtórnego lub specjal¬ nych otworów. Recyrkulacja ta sprowadza z po¬ wrotem cieplo i jony do strefy mieszania, ulatwia¬ jac spalanie i stabilizowanie. Promieniowanie od¬ bite od materialu ogniotrwalego równiez ulatwia¬ ja proces spalania. Gazy wyplywajace z dlawicy 21 sa kierowane za pomoca rozszerzonej po- 695 6 wierzchni 22 dlawicy. Równiez energia promieniu¬ jaca ze stozkowatej dlawicy jest kierowana ku przestrzeni uzytkowania. 5 PL