SE406639B

SE406639B - BAKELDSEKER BURNER

Info

Publication number: SE406639B
Application number: SE7707972A
Authority: SE
Inventors: P-L Lonngren
Original assignee: Aga Ab
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1979-02-19
Also published as: SE7707972L; DE2827554A1; GB2000857B; DE2827554C3; GB2000857A; DE2827554B2

Description

*r 7707972-1 Uppfinningen kommer närmare att beskrivas i anslutning till bifogade ritning där fig 1 visar ett akustiskt filter av högpasstyp och fig 2 ett akustiskt filter av lågpasstyp och.där fig 3 visar en vär- mebrännare i vilken är infört ett akustiskt filter. The invention will be described in more detail in connection with the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a high-pass type acoustic filter and Fig. 2 a low-pass acoustic filter, and in which Fig. 3 shows a heat burner into which an acoustic filter is inserted.

Enligt uppfinningen anordnas sålunda i brännarens oxygengas- kanal ett akustiskt filter av lämplig typ. Filtret skall därvid ha en sådan avskärningsfrekvens (gränsfrekvens) att frekvenserna hos de vid bakslag uppkommande svängningarna i förbränningsgaserna faller inom det dämpande frekvensområdet. Filtren kan därvid vara av högpass--el- ,ler lågpasstyp. För värm- och flamrensbrännare av storleksordningen 1000 1/h till 7000 l/h har ett högpassfilter visat sig vara effekti- vast. För mindre svets- och skärbrännare har lâgpassfilter visat sig vara lämpligast.According to the invention, an acoustic filter of a suitable type is thus arranged in the oxygen gas duct of the burner. The filter must then have such a cut-off frequency (cut-off frequency) that the frequencies of the oscillations occurring during setbacks in the combustion gases fall within the damping frequency range. The filters can then be of the high-pass or low-pass type. For heat and flame burners of the order of 1000 1 / h to 7000 l / h, a high-pass filter has proven to be effective. For smaller welding and cutting torches, low-pass filters have proven to be most suitable.

På fig l visas i princip hur ett akustiskt högpassfilter anord- nats i oxygengaskanalen i en brännare. Oxygengasen införes via stryp- ningen l i hålrummet 2, som begränsas av väggen 4. I detta är anord- nat en cylindrisk kropp 5, som är utformad med radiella hål 3.Fig. 1 shows in principle how a high-pass acoustic filter is arranged in the oxygen gas duct in a burner. The oxygen gas is introduced via the choke 1 into the cavity 2, which is delimited by the wall 4. In this a cylindrical body 5 is arranged, which is formed with radial holes 3.

Oxygengasen passerar dessa radiella hål in i ett centralt anordnat hål 6 och från detta ut i blandningskammaren 8. Där blandas oxygen- gasen med bränngas som genom injektorverkan sugs in samtidigt från ~ den omgivande cylindriska bränngaskammaren 7. Blandgasen förs sedan vidare via blandgasrör till munstycket (ej visat-på figuren).The oxygen gas passes these radial holes into a centrally arranged hole 6 and from there out into the mixing chamber 8. There the oxygen gas is mixed with combustion gas which is sucked in by injector action simultaneously from the surrounding cylindrical combustion gas chamber 7. The mixed gas is then passed via mixing gas pipe to the nozzle ( not shown-in the figure).

Ett högpassfilter har sin gränsfrekvens fcl bestämd enligt följande formel fcl = 1 --~ 477V M1 CAl .. ' ' 7 ' _ m Um _ dar M1 - §ï2 m - 'S1 få V 2 och CAI - l c= ljudhastigheten i aktuellt Jqcz medium tätheten i aktuellt medium längden på hålet 3 mb \ ll ll arean på hålet 3 <1 II 1 Mvolymen på resonatorn 2 På fig 2 visas principen för ett akustiskt lågpassfilter i oxygengaskanalen. Gasen förs in via strypningen l och kanalerna 20 i ett cylindriskt rum som begränsas av väggen 4. I detta rum finns anordnad en kropp 23 som är så utformad att det bildas resonatorrum 22. Mellan dessa resonatorrum finna ledningspartier 21. Det cylindriska 7707972-1 rummet avslutas med en komisk del 24 som via hålet 6 står i för- bindelse med blandningskammaren 8. Där blandas oxygengasen med bränn- gasen som samtidigt sugs in från den omgivande bränngaskammaren 7.A high-pass filter has its cut-off frequency fcl determined according to the following formula fcl = 1 - ~ 477V M1 CA1 .. '' 7 '_ m Um _ dar M1 - §ï2 m -' S1 get V 2 and CAI - lc = the sound speed in the current Jqcz medium density in the current medium length of the hole 3 mb \ ll ll area of the hole 3 <1 II 1 Mvolume of the resonator 2 Fig. 2 shows the principle of an acoustic low-pass filter in the oxygen gas channel. The gas is introduced via the choke 1 and the ducts 20 into a cylindrical space bounded by the wall 4. In this space there is arranged a body 23 which is designed so as to form resonator spaces 22. Between these resonator spaces are conduit portions 21. The cylindrical space 70707972-1 ends with a comic part 24 which is connected via the hole 6 to the mixing chamber 8. There the oxygen gas is mixed with the combustion gas which is simultaneously sucked in from the surrounding combustion gas chamber 7.

Blandgasen förs sedan via blandgasrör till munstycket.The mixed gas is then fed via the mixing gas pipe to the nozzle.

Ett lågpassfilter har sin gränsfrekvens fc2 bestämd enligt nedanstående formel f 2 = l c 7? M2' CA2 där M2 = j I g 2 S2 v och C = 2 A2 /'°2 c = ljudhastigheten i aktuellt medium _”/0 = tätheten i aktuellt medium (2 = avståndet mellan resonator- rummen 22 S2 = arean på mellanpartiet 21 V2 = volymen på resonatorn 22 Genom de akustiska filtrens utformning erhålles förutom den nämnda dämpande effekten dessutom ett motstånd mot friskoxygenets återströmning efter ett inträffat bakslag. Oxygengasen tvingas näm- ligen på grund av filtrets uppbyggnad att passera ett flertal små ka- naler och också att göra flera riktningsändringar.A low-pass filter has its cut-off frequency fc2 determined according to the following formula f 2 = 1 c 7? M2 'CA2 where M2 = j I g 2 S2 v and C = 2 A2 /' ° 2 c = the speed of sound in the current medium _ ”/ 0 = the density in the current medium (2 = the distance between the resonator chambers 22 S2 = the area of the intermediate portion 21 V2 = the volume of the resonator 22 Due to the design of the acoustic filters, in addition to the aforementioned damping effect, a resistance to the backflow of fresh oxygen is also obtained after a recoil has occurred, because the oxygen gas is forced to pass several small channels and also to make several changes of direction.

Innan oxygengasen matas in i filtret passerar den strypnings- anordningen i inloppet. Härvid expanderar oxygengasen och alstrar kyla. Denna användes för att kyla de heta vid bakslag bakåtgâende förbränningsgaserna. Den önskade kyleffekten är därvid bestämd av strypningsanordningens utformning och oxygengasflödets storlek.Before the oxygen gas is fed into the filter, it passes the throttling device in the inlet. In this case, the oxygen gas expands and generates cold. This was used to cool the hot combustion gases in the event of a setback. The desired cooling effect is then determined by the design of the throttling device and the size of the oxygen gas flow.

De tre nämnda åtgärderna bidrar var och en på sitt sätt till att en tändning på nytt inte sker inne i brännaren vid dysmynningen (8 resp 16 i figuren) i första återströmningsskedet utan lågann förblir släckt eller återtänds vid munstycket på grund av det heta " arbetsstycket.The three mentioned measures each contribute in their own way to a re-ignition does not take place inside the burner at the nozzle orifice (8 and 16 in the figure) in the first reflux stage but the flame remains extinguished or re-ignited at the nozzle due to the hot "workpiece.

På fig 3 visas en brännare i vilken är införd ett akustiskt filter. I denna utföringsform är filtret av högpasstyp. Den cylind- riska kroppen är på figuren betecknad med ll och är försedd med 7707972-1 radiella hål l2. Oxygengasen matas in via strypanordningen 10 i oxygengaskanalen och passerar sedan hålen 12 i det akustiska filtret.Fig. 3 shows a burner into which an acoustic filter is inserted. In this embodiment, the filter is of the high-pass type. The cylindrical body is indicated in the figure by l1 and is provided with 7707972-1 radial holes l2. The oxygen gas is fed via the throttle device 10 into the oxygen gas channel and then passes through the holes 12 in the acoustic filter.

Via filtret kommer oxygengasen ut till blandgaskammaren l6. Dit förs även bränngas från den cylindriska kammaren 15, vilken via kanaler 14 och anslutningen 13 tillföres bränngasen. Till delen l7 i brännaren anslutes blandgasrör 18 och munstycke 19. Dessa senare delar är inte visade på figuren. Om ett litet munstycke användes är blandgasröret kort och om större munstycke utnyttjas skall blandgas- röret vara långt.Via the filter, the oxygen gas comes out to the mixed gas chamber 16. Combustion gas is also brought there from the cylindrical chamber 15, which is supplied via the ducts 14 and the connection 13 with the combustion gas. Mixing gas pipes 18 and nozzle 19 are connected to the part 17 in the burner. These latter parts are not shown in the figure. If a small nozzle is used, the mixed gas pipe is short and if a larger nozzle is used, the mixed gas pipe must be long.

En värmebrännare av den typ som beskrivits i anslutning till fig 3 har provats med propan som bränngas, varvid provningsresultaten framgår av bifogade tabell. Provningarna har gjorts inom ett stort omrâde och med fem olika munstycksinsatser. Som framgår av tabellen är bakeldssäkerheten mycket god i samtliga fall. Brännaren har också provats med acetylen som bränngas. Även i detta fall erhölls mycket god säkerhet mot bakeld.A heat burner of the type described in connection with Fig. 3 has been tested with propane which is burned, the test results being shown in the attached table. The tests have been performed in a large area and with five different nozzle inserts. As can be seen from the table, the fire safety is very good in all cases. The burner has also been tested with acetylene which is burned. Also in this case, very good security against backfire was obtained.

Genom att utnyttja akustikens, strömningslärans och värmelärans teorier och omsätta dem till praktiskt bruk har man sålunda med enkla medel åstadkommit en mycket god bakeldssäkerhet hos en brännare genom enlﬂxßtnmtiv kombination av åtgäïßr som alla berör brännarens oxygen- kanal. Dessa åtgärder är som nämnts det akustiska filtret för att dämpa svängningarna i de bakåtgående förbränningsgaserna, strypnings- anordningen i inloppet som genom friskoxygenets expansion åstadkommer kylning av'de bakåtgående förbränningsgaserna och fördröjningen av friskoxygenets återströmning på grund av.filtrets mekaniska uppbygg- nad.By utilizing the theories of acoustics, fluid mechanics and thermodynamics and translating them into practical use, a very good backfire safety of a burner has thus been achieved by simple means through a simple combination of measures which all concern the oxygen channel of the burner. These measures are, as mentioned, the acoustic filter to dampen the oscillations in the backward combustion gases, the throttling device in the inlet which, through the expansion of the fresh oxygen, causes cooling of the backward combustion gases and the delay of the fresh oxygen reflux due to the mechanical structure of the filter.

«" Anordningen i oxygengaskanalen är inte begränsad till de utfö- ringsformer och till de brännartyper som beskrivits utan variationer i olika avseenden är givetvis möjliga inom ramen för uppfinningen. 5, 7707912-1 Tabell Mun_ OXYGEN PROPAN "Normal låga" + ej bakeld stycks- tryck flöde tryck hård- längd insats bar l/h bar het f* mm - bakeld 1 H 0,5 3 900 10,25 medel 12 + 5 " 0,7 5 000 0,38 hård 15 + 5 2 H 0,5 4 800 0,2 medel 15 _+ 5 " 1,3 8 750 0,5 hård 15 + 4 " 1,3 8 700 0,5 hård 15 + 5 3 H 1,1 8 300 0,35' medel 20 + 5 3 H 2,9 16 500 0,8 hård 20 + 5 4 H 1,6 10 700 0,4 mjuk 20 + 5 " 3,4 18 600 0,5 hård 15 + 5 5 H 2,1 12 700 0,6 mjuk 10 + 5 " 5,7 28 000 0,9 medel 10 + 5 JThe device in the oxygen gas duct is not limited to the embodiments and to the burner types described, but variations in various respects are of course possible within the scope of the invention. 5, 7707912-1 Table Mun_ OXYGEN PROPANE "Normal flame" + non-baked pieces pressure flow pressure hard-length insert bar l / h bar hot f * mm - bakeld 1 H 0.5 3 900 10.25 medium 12 + 5 "0.7 5 000 0.38 hard 15 + 5 2 H 0.5 4 800 0.2 average 15 _ + 5 "1.3 8 750 0.5 hard 15 + 4" 1.3 8 700 0.5 hard 15 + 5 3 H 1.1 8 300 0.35 'average 20 + 5 3 H 2.9 16 500 0.8 hard 20 + 5 4 H 1.6 10 700 0.4 soft 20 + 5 "3.4 18 600 0.5 hard 15 + 5 5 H 2.1 12 700 0 .6 soft 10 + 5 "5.7 28 000 0.9 average 10 + 5 J

Claims

Claim device for increasing the flame retardancy of a burner, which is intended for a mixture of oxygen gas and a combustion gas such as propane, natural gas and acetylene, and which is designed with or without an injector, characterized in that an acoustic gas duct is inserted in the burner's oxygen gas duct with such a cut-off frequency that the frequencies of the combustion gases formed in the burner system during setbacks are within the attenuation range of the filter, the acoustic filter also being designed to delay the reflux of fresh oxygen gas after a setback has occurred, and that the inlet of the oxygen gas duct is out: formed with a throttling device through which inflowed and expanded oxygen gas is used to cool the combustion gases returning during setback. PUBLICATIONS MADE: