SE424767B - Gasdriven stralningsbrennare - Google Patents

Description

s1uo079-6 10 15 20 l25 30 35 2 tolereras vid textilfabrikstillämpningar av ovan beskriv- na typ. 7 Ändamâlet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en strålningsgasbrännare, vid vilken brännarlådans stativ förvränges minimalt av förbränningsvärmet, vid vilken en lämplig kantluftskylning av brännarlådans stativ åstadkommas utan att förbränningen vid bränna- rens yta störes och vid vilken en konstant och jämn förbränning äger rum över matrisens plana förbränninge- yta.. W l Enligt föreliggande uppfinning åstadkommas en gas- driven strålningsbrännare, vilken har en yttre låda, som har sidoväggar och åtminstone en öppen ände, den inre låda, som inrymmes i den yttre lådan och be- finner sig på väsentligen samma avstånd från dennas sidoväggar och som har åtminstone en öppen ände, varvid den inre lådans och den yttre lådans öppna ändar är vända utåt åt samma håll och varvid en huvud- sakligen kontinuerlig kanal bildas mellan lådorna vid dessas öppna ändar, en gasgenomsläpplig, eldfast, odelad fiberskivematris, som tillsluter den inre lådans öppna-ände och vars omkretskant är belägen på avstånd från den yttre lådans sidoväggar, samt organ för tillförsel av en förbränningsblandning för tryck- uppbyggnad i den inre lådan, varvid blandningen ut- .blåses genom matrisen för att förbrännas vid dennas yttre.yta. och vilken strålningsbrännare kännetecknas av en porös, fjädrande, eldfast packning, vilken, är inpressad i kanalen och sträcker sig mellan matrisens omkretskant och den yttre lådans sidoväg- gar och vilken ingriper med och överlappar ätminstone en del av matrisens omkretskant för att hålla matri- sen pâ plats mot den inre lådans öppna ände samt sträcker sig runt matrisen för att väsentligen till- einen kanalen, organ för tillförsel ev en icke för- 10 15 20 25 30 35 8100079-6 3 brännbar kylgas under tryck till den yttre lådan, .varvid kylgasen utblâses och sprides genom packningen för att kyla matrisens omkretskant, samt en gasogenom- släpplig tätning, vilken är belägen i gränsytområdet mellan packningen och matrisens omkretskant och upprättar en barriär för passage av förbrännings- blandning från matrisens omkretskant till packningen.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritning.

Fig l är en perspektivvy och visar en brännar- låda, i vilken en matris är monterad i enlighet med föreliggande uppfinning, varvid matrisen i detta fall befinner sig i ett vertikalplan.

Fig 2 är en sektionsvy och visar brännaren enligt fig l längs linjen 2~2.

Fig 3 är en förstorad sektionsvy och visar kanten av matrisen och brännarlådans stativ längs linjen 2-2.

Fig 4 är en förstorad sektionsvy och visar kanten av matrisen och brännarlådans stativ längs linjen 4-4 vid en matrisfasthållande klämma.

Den allmänna uppbyggnaden av brännaren enligt föreliggande uppfinning visas i fig 1 och 2. Bränna- ren har en rektangulär brännarlåda 1, som uppbär en porös, gasgenomsläpplig, eldfast panel eller matris 2, som har en inre yta, en yttre yta och en dessa ytor åtskiljande omkretskant. En brännbar gas-luft-blandning införes i brännarlådans bakre del via en inloppsrörsnippel 3 och blåses mot en skärm 4 inuti brännarlådan för att fördelas jämt under twwienfimfimmßMm®m%wwMmmm5.

Kammaren 5 avgränsas av matrisens inre yta och en inre låda 6, som är fastsvetsad vid ett antal från varandra åtskilda hållare 7, som i sin tur är fastsvetsade vid en yttre kylluftslådas 8 sidor och àiooovøêe 10 15 20 25 30 35 4 . ändar. Den inre lådan och den yttre lådan bildar till- ”sammans en brännarlåda med en öppen ände för mottag- ning av matrisen 2. Den inre lådan är inrymd i den yttre lådan och befinner sig huvudsakligen på ett och samma avstånd från den yttre lådans sidoväggar, varvid lådornas öppna ändar är vända utåt åt samma håll och varvid den inre lådans öppna ände avgränsar förbränningsblandningstryckkammaren, vilken tillslutes av matrisen. _ Ett såsom en hylla eller en plan fläns utfor- mat parti 9 kring den inre lådans 6 omkrets vid- den öppna.änden-uppbär och anligger mot matrisens 2 kantområde. Denna hylla eller fläns 9 är företrä- desvis anordnad innanför matrisens yttre förbränninge- yta ett stycke, som ungefär är lika med matrisens tjocklek.7 . Én kylluftstryckkammare 10 definieras av utrymmet åmellan den inre lådan 6 och den yttre lådan 8 och till- föres kylluft medelst en inloppsrörsnippel ll vid brän- narlådans bakre del.

Gas-lnft-förbränningsblandningen har i tryckkammaren '5 ett tryck av från ca 3 l/2 till 8 tum (8,9-20,3 cm) vattenpelare, vilket åstadkommes medelst en fläkt eller annan känd tillförselanordning. Kylluften har i sin tryckkammare 10 ett tryck av ca 3 till 8 tum (7,6-20,3 cm) vattenpelare, vilket likaledes åstadkommas medelst en fläkt eller annan känd tillförselanordning. Trycket för tillförseln av förbränningsblandningen och trycket för tillförseln av kylluften bör hållas konstanta och regle- ras och inställas noggrant.

Matrisen 2 är en porös, eldfast, keramisk fiberskiva, _vilken företrädesvis är framställd av Cera Forñ typ l30,> som framställes av Johns-Manville Company. Matrisen är en enda odelad skiva och har väsentligen samma porositet överallt, så att den ger likformig förbränning och upp- lO 15 20 25 30 35 810Û079-6 5 värmning. Skivorna framställes av Cera Foršëeldfasta fibrer och ett flerkomponentsbindemedelssystem, som brän~ nes ut vid ungefär 500°F (260°C). En skiva av Cera Forma typ 130 har ungefär följande sammansättning: 36% aluminium- oxid, 54% kiseldioxid och 3,5% kromoxid. Den specificerade tätheten är 13,5 pound per kubikfot och den specificerade värmeledningsförmågan är från 0,28 Btu/tum, timme, kvadrat- for vid 4oo°r (2o4°c> till 1,98 vid 2oo0°F (1o93°c).

"Skivorna förlorar ungefär l/3 av sin hållfasthet då binde- medlet bränts ut. En yta slipas. Denna yta är företrädes- vis den yttre ytan eller förbränningsytan, vid vilken förbränningen äger rum. Skivorna är företrädesvis från ca l tum till ca 1 l/2 eller 2 tum (2,s4-s,ø cm) tjocka.

Matrisen 2 bör ha goda isoleringsegenskaper, så att värme från förbränningsytan inte ledes tillbaka in i kammaren 5. Den verkliga förbränningen sker vid eller inom ca 1/8 tum (O,32 cm) innanför den yttre förbränninge- ytan. Matrisens porositet är väsentligen lika överallt för att förbränningsblandningen skall homogeniseras full- ständigt. Förbränningsblandningens tryck måste inställas med hänsyn till matrisens porositet. Luft både till för- bränningsblandningen och kylluften filtreras företrädesvis före införingen i brännaren.

Ett väsentligt särdrag hos brännaren enligt förelig- gande uppfinning består i att denna brännare inte har någon fasthållningsfläns eller stativdel av metall till skillnad från brännarna enligt de amerikanska patent- skrifterna 3 824 064 (fasthâllningsflänsen 18) och 4 035 132 (de övre stativdelarna 21, 22, 23 och 24).

Detta innebär i sin tur att det i närheten av kanten av matrisens förbränningsyta icke finns någon värmeabsorbe- rande metalldel, som leder värme in i brännarlådan och förorsakar deformation och annan förvrängning av denna vid uppvärmning och avkylning i den normala driftscykeln.

Då en brännare arbetar i ett vertikalläge, såsom visas i fig 1, tenderar förvrängningen att bli störst vid brännarens övre kant, eftersom flamman stiger mot * 8100079-6 10 15 20 25 30 35 . . 6 . denna och uppvärmer detta område mycket mer än det nedre området. .

I Enligt föreliggande uppfinning är matrisens 2 kanter avfasade i en vinkel av från ca l0° till 250 från matrisens plan, såsom visas i fig 3 och 4. Då den avfasade kanten är belägen på hyllan 9 kring den inre lådans kanter, bildar med andra ord den avfasade kanten en vinkel av från 650 till 800 med planet för hyllkant- partiet 9, varigenom det plana området för den yttre för- bränningsytan är mindre än det plana området för matris, sens 2 motstående icke-förbrännings~yta. Avfasningen kan genomföras med hjälp av en såg eller mycket skarp kniv. ' Den avfasade kanten behandlas därefter med lämpliga skydds- och förstyvningsmaterial, som är av eldfast slag 'eller åtminstone har god värmebeständighet, så att en permanent gasogenomsläpplig tätning eller barriär mot förbränningsblandningen erhålles. Därefter tätas matri- sen mot och vidhäftas vid det av den inre lådans omkrets- partier bildade hyll- eller flänspartiet 9 medelst ett lämpligt, gummiaktigt tätnings- och vidhäftningsmaterial.

Klämorgan 13 av metall (fig 4) införes sedan i den mellan matriskanten och den yttre lådans sidor och ändar bildade, huvudsakligen kontinuerliga kanalen 14 (fig 4) och hålles på plats medelst plåtskruvar 15 eller andra lämpliga fäst~ organ. Klämvinkeln motsvarar avfasningsvinkeln, och kläm- organen ärei övrigt anpassade till den mellan matrisens 2 kant och den yttre lådans 8 sidoväggar bildade kanalen 14.

Ett fasthållningsorgan, som företrädesvis har formen av en packning 16 av fjädrande, poröst, eldfast material, placeras slutligen i kanalen 14 och inpackas eller in- pressas i denna för att också hjälpa till att hålla matrisen 2 på plats på hyllkantpartiet 9. Packningen 16 ingriper och bildar gränsyta med matrisens på avstånd från den yttre lådans 8 sidoväggar belägna omkretskant .och överlappar åtminstone en del av omkretskanten, varvid denna del är inklämd mellan den inre isdans hy11- eller- flänsparti 9 och packningen 16. Packningen sträcker sig 8100079-6 7 mellan matrisens omkretskant och den yttre lâdans sido- väggar. Om så önskas, kan stycken av Cera Form? som borttages från matrisen vid avfasningsoperationen, ut- nyttjas som packningsmaterial 16. 5 Alternativt kan man utnyttja en eldfast fiberremsa med högre täthet, företrädesvis åtminstone ca 8 lbs (3,63 kg) per kubikfot, såsom Kaowoo , som framställes av Babcock & Wilcox Company, eller Fiberfragz som fram- ställes av Carborundum Company. Både Kaowook och Fiber- 10 fra§>är eldfasta aluminiumoxid-kiseldioxid-fibermaterial.

Dessa material inpressas eller inpackas i kanalen l4 och täckes företrädesvis med ett kolloidalt kiseldioxid- förstyvningsmedel, såsom Ludošpñs-40, som framställes av E.I. DuPont de Nemours & Company. Eftersom brännarlådan 15 1 värmas och kyles växelvis vid tändninq och släckning av brännaren, erhålles en periodisk utvidgning och sam- mandragning vid brännarens drift, och packningen 16 för matrisen 2 bör ha tillräcklig fjädring för dessa förhål- landen. En ombockad kant 17 på den yttre lådan hjälper 20 till att hålla den eldfasta packningen på plats. Det minimala rätlinjiga avståndet längs den yttre lådans sidovägg mellan den ombockade kanten 17 och hyllan 9 är mindre än matrisens tjocklek, företrädesvis l/8 tum (0,32 cm), varvid matrisens förbränningsyta är belägen 25 utanför och förskjuten från kanten 17 för att minska dennas strålningsuppvärmning från matrisens 2 förbrän- ningsyta.

Matrisen hålles således på plats på hyllan 9 medelst fasthållningsorgan, som innefattar i kombination klämma 13, 30 plåtskruv 15, hylltätnings- och ~vidhäftningsmateria1 12, packning 16 och ombockad kant 17. Det finns således ingen värmeabsorberande metall eller något annat värmeabsorbe- rande material i närheten av kanten av matrisens yttre yta eller förbränningsyta. 35 Kylluften 18 från kammaren 10 strömmar genom en slits- öppning eller passage 19, som är utformad mellan den inre lådans 10 yttre kant 20 (fig 3) och den yttre lådans 8 sidoväggar, och in i kanalen 14 via den porösa packningen 8100079-6 10 15 20 25 30 35 . 8 16, varpå den utblåses såsom visas med pilar i fig 3.

Luftflödet genom passagen begränsas nödvändigtvis av packningen, varvid det begränsade och fördelade luft- flödet genom packningen fördelaktigt nog absorberar värme för att åstadkomma kylning vid matrisens kant genom bortförsel av värme från den närbelägna packningen.

De enda avbrotten för detta luftflöde utgöres av distans- organen eller hållarna 7 och klämmorna 13, vilka stör kylluftens passage i en utsträckning, som motsvarar deras bredd. Vid en typisk brännarkonstruktion kan distans- organen 7 vara l-l 1/2 eller 2 tum (2,54-5 cm) breda och kan klämmorna ha mindre bredd än distansorganen 7.

Dessa hinder saknar därför betydelse.

Matrisens 2 avfasade kant behandlas för åstadkommande av en gasogenomtränglig barriär eller tätningsgränsyta mellan packningen och matriskanten, vilken barriär eller gränsyta skiljer kylluften från förbränningsytan och hindrar förbränningsblandningen att ledas igenom eller kring barriären eller gränsytan och förbrännas någon annanstans än vid matrisens 2 utsida eller förbränninge- yta, exempelvis vid hyllan 9 eller i kanalen l4. vid I denna behandling impregneras först den avfasade kanten med en eldfast, tätande och genomträngande kiseldioxid- förening, såsom Ludo HS-40, som framställes av E. I.

DuPont de Nemours & Company. Ludox HS-40 är en vatten- haltig, kolloidal kiseldioxiddispersion av diskreta partiklar av ythydroxerad kiseldioxid, alkalistabiliserad.l Kiseldioxiden tränger in i matrisens kantpartier.

Två eller flera beläggningar kan appliceras med lämplig torkning däremellan. ' över kiseldioxiden appliceras lämpligen en blandning ' av ungefär lika delar av eldfast aluminiumoxid-silikat- bindemedel, såsom Whiteline-bindemedel, som framställes av Fireline, Inc., Youngstown, Ohio, och kolloidal kisel- dioxid. Whiteline-bindemedel är ett aluminiumoxid-silikat, som är blandat med ca 50% kolloidal kiseldioxid. Whiteline- bindemedel/Ludoglblandningen förstyvar matriskanten och kan också utnyttjas för att hjälpa till att binda denna 8100079-6 9 vid packningskilen 16. Whiteline-bindemedel/LudogZbland- ningen appliceras också företrädesvis på packningskilens 16 ytor, innan packningskilen införes 1 kanalen 14.

Såsom torde framgå för fackmannen, kan andra eld- 5 fasta tätnings- och förbindningsmaterial utnyttjas för dessa syften, såsom magnesit (Mg0), forsterit (MgO-SiO2), bränd dolomit (CaO-MgO) och aluminiumoxid (AIZO3).

Företrädesvis utnyttjas material som icke spricker eller spjälkas och som är beständiga mot termisk chock. Kaowoo 10 ytbeläggningsbindemedel, som framställes av Babcock & Wilcox Company, kan utnyttjas på den avfasade kanten över ett beläggningsskikt av Ludo HS-40.

Det kolloidala kiseldioxidtätningsmedlet Ludo§)HS-40 appliceras företrädesvis också på matrisens inre yta 15 .där denna skall förbindas med hyllan 9. Bindemedlet för detta syfte kan vara ett gummiaktigt, högtemperatur- beständigt silikonbindemedel, såsom Dow Corningjklar ' silikon, katalognummer 732-CL lll. Kontaktomrâdet mellan hyllan och matrisens inre kant, dvs matrisens inre yta, 20 vilken är motstående den vid normal drift yttre förbrän- ningsytan, uppvärmes icke i sådan utsträckning, att ett bindemedel av eldfast typ erfordras. Om det under drift framgår att temperaturerna är för höga för silikon- bindemedlet, kan ett eldfast bindemedel utnyttjas. Det 25 gummiaktiga silikonbindemedlet har större hållkraft än ett eldfast bindemedel och föredrages därför i detta fall.

En fördel med konstruktionen enligt föreliggande uppfinning är att matrisen kan bytas ut om den skulle förlora sin form eller bli skadad. Matrisen behöver icke 30 nödvändigtvis vara en plan skiva utan kan vara hattformig eller ha annan icke plan form.

Claims (7)

9100079-6 10 15 ,20 25 30' 10 PATENTKRAV

1. Gasdriven strålningsbrännare, vilken har en yttre låda (8), som har sidoväggar och åtminstone en öppen ände, en inre låda (6), som inrymmes i den yttre (lådan och befinner sig på väsentligen samma avstånd från dennas sidoväggar och som har åtminstone en öppen ände, varvid den.inre lådans och den yttre lådans öppna ändar är vända utåt åt samma håll och varvid en huvud- sakligen kontinuerlig kanal (14) bildas mellan lådorna vid dessas öppna ändar, en gasgenomsläpplig, eldfast, odelad fiberskivematris (2), som tillsluter den inre lådans öppna ände och vars omkretskant är belägen på avstånd från den yttre lådans sidoväggar, samt organ (3) för tillförsel av en förbränningsblandning för tryckuppbyggnad i den inre lådan, varvid blandningen utblåses genom matrisen för att förbrännas vid dennas yttre yta, k ä n n e t e c k n a d av en porös, fjädran- gde, eldfast packning (16), vilken är inpressad i kana- len (14) och sträcker sig mellan matrisens (2) omkrets- kant och den yttre lådans (8) sidoväggar och vilken in-g griper med och överlappar åtminstone en del av matrisens omkretskant för att hålla matrisen på plats mot den inre (lådans (6) öppna ände samt sträcker sig runt matrisen (2) för att väsentligen tillsluta kanalen (14), organ (ll) för tillförsel av en icke förbrännbar kylgas under» tryck till den yttre lådan (8), varvid kylgasen utblåses och sprides genom packningen (l6) för att kyla matri- * sens (2) omkretskant, samt en gasogenomsläpplig tät- ning, vilken är belägen i gränsytområdet mellan pack- ningen (16) och matrisens (2) omkretskant och upprättar_ en barriär för passage av förbränningsblandning från matrisens omkretskant till packningen.

2. (2. Strålningsbrännare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att ett flertal åtskilda metallklämmor (13), som hjälper till att hålla matrisen 8100079-6 ll (2) på plats relativt den inre lådan (6), är anordnade mellan matrisens omkretskant och den yttre lådans (8) sidoväggar.

3. Strâlningsbrännare enligt patentkravet 1 eller 5 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att matrisens (2) omkretskant är avfasad utåt i en vinkel av från ca 650 till 800 från planet för matrisens yttre förbrän- ningsyta.

4. Strålningsbrännare enligt något av de föregåen- l0 de patentkraven, k ä n n e t e c k n a d av en inre hylla (9), som sträcker sig kring den inre lådans (6) öppna ände och är parallell med och uppbär och ingriper med matrisen (2), varvid en tätning (l2) av vidhäft- ningstyp är anordnad mellan hyllan (9) och matrisen 7 15 (2) för att förhindra passage av förbränningsblandning eller kylgas mellan matrisen och hyllan.

5. Strålningsbrännare enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda tätning (12) av vidhäftningstyp är silikongummibindemedel. 20

6. Strålningsbrännare enligt något av de föregåen- de patentkraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att den yttre lådans (8) övre kant (17) är ombockad inåt för att hålla packningen (16) på plats.

7. Strålningsbrännare enligt något av de föregåen- 25 de patentkraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att packningens (16) yta är täckt med ett kolloidalt kisel- dioxidförstyvningsmedel.