SE461872B - Braennare med ultraljudfinfoerdelare - Google Patents

Description

CO ~__J FJ 2 högre relativ hastighet genom den omgivande förbränningsluften när tryck- spridare används, vilket skapar goda betingelser för blandningen. När bränna- re med ultraljudfinfördelare används lämnar däremot bränsledropparna den finfördelade ytan med jämförelsevis låg hastighet på grund av den på kapillärvågeffekten baserade finfördelningen. Bränsledimman är följaktligen trög. Blandningsenergin måste alltså till stor del tas från förbränningsluften.

Högspänningständstiftet som är radiellt anordnat vid tändzonområdet har till uppgift att antända blandningen.

I slutförbränningszonen har sekundärlufttillförselslitsar med ett längd- breddförhållande på ungefär 7 visat sig vara det bästa. De inåt riktade luftstrålarna sörjer för en ytterligare intensiv genomblandning. i Med en tangentiell lufttillförsel vid brännaringången fås en rota- tionsströmning i förbränningskammaren, vilken strömning på ena sidan åstad- kommer en likformighet av strömningsförhållandena i förbränningskammaren och a andra sidan främjar bränsletransporten till det radiellt avlägset belägna tändstiftet medelst centrifugalkraften. Detta medger att tändstift med korta elektroder används, varigenom tändstiftet kommer att störa strömningsgeo- metrin i förbränningskammaren mindre. Dessutom nedsätts den termiska påkänningen på tändstiftet och följaktligen förbättras dettas livslängd. För att uppnå optimala betingelser måste strömningens rotationskomponent väljas rätt. Vid allför mycket rotation försämras tändegenskaperna åter och lågan tenderar att bli instabil. En fördelaktig utföringsform fås av att sekundärluft- slitsarna bildar en vinkel på företrädesvis ungefär 600 med förbränningskam- marens längdaxel och att förbränningsluften införs tangentiellt i det till förbränningskammaren anslutande ringrummet. Rotationskraft och rotations- riktning väljs så att hastighetsvektorn är i det närmaste vinkelrätt mot sekundärluftslitsarnas längdutsträckning.

Enligt patentkravet 2 är förbränningskammaren omgiven av en på alla sidor på avstånd liggande mantel, varvid det bildade mellanrummet under kylverkan tillförs all förbränningsluft, vilken sedan uppdelas i primär- och sekundärluft medelst hålen och slitsarna.

För att minska värmeflödet till finfördelaren, som delvis består av piezokeramik och därmed är värmekänslig, kan tändzonen enligt patent- kravet 3 vara utrustad med en tunnväggig plåtinsats, som ligger an med utbuktningar mot förbränningskammarens cylindriska vägg och dess front- vägg.

Denna plåtinsats har ytterligare en viktig funktion. Utbuktningar- na som används för att hålla insatsen på avstånd från förbränningskammarens 461 872 3 vägg åstadkommer ett högt värmeledningsmotstånd. Dessutom är värmekon- vektionen utåt begränsad eftersom andelen luft som strömmar genom primär- lufthålen är liten i förhållande till den totala luftmängden. Det har till följd att plåtinsatsen uppnår en väsentligt högre temperatur än förbränningskam- marens vägg som omger den. Risken för sotavlagringar och förkoksning av denna förbränningskammarzon kan följaktligen definitivt minskas.

En ytterligare utföringsform använder en något annorlunda utfor- mad plåtinsats. Avståndet mellan plåtinsatsen och förbränningskammarens vägg uppgår bara till ca 0,5 mm, vilket åstadkommes medelst en motsvarande dimensionering av utbuktningarna. När förbränningskammaren framställs stansas primärlufthålen utifrån och in genom båda plåtarna i en gemensam arbetsoperation. Pågrund av den bildade stansgraden på förbränningskamma- rens vägg minskas den i mellanrummet verksamma, lokala spalten när förbränningsluften strömmar genom. Plåtinsatsen kyls därför mindre på grund av konvektion av den i mellanrummet strömmande luften än i det ovan beskrivna utföringsexemplet. Förkoksningsbenägenheten i förbränningskam- marens tändzon minskar härigenom ytterligare. Den något högre framställ- ningskostnaden är en nackdel vid detta utförande.

En ytterligare utföringsform använder ett isolerande skikt som är anbringat på förbränningskammarens vägg istället för plåtinsatsen. Detta kan t.ex. bestå av medelst flamsprutningsförfarande anbringad keramik. Ytter- ligare alternativ utnyttjar tunna mattor av fiberkeramik eller metallväv, vilka vanligtvis används som veke vid förångningsbrännare. Dessa mattor har, på grund av sin sugverkan och sin som följd av fiberstrukturen stora yta, förutom en isolerande verkan dessutom den fördelen att de verksamt tar hand om de bränsledroppar som eventuellt når väggen och för dessa till en återstodsfri förbränning. Mattorna kan fästas på förbränningskammarens vägg mekaniskt medelst fästflikar eller medelst ett värmebeständigt cement.

Enligt patentkravet 1D förs all förbränningsluft förbi finfördelaren innanför ett ändhus på frontsidan av förbränningskammarens mantel, varvid finfördelaren varaktigt kyls.

Den ringa luftmängden, som strömmar kring finfördelartallriken och som enligt patentkravet ll dessförinnan har strömmat kring finfördela- rens horn och begränsats av ett ventilhål i det omgivande rörstycket till högst l % av förbränningsluftmängden, har nu bara till uppgift att spola och föra bort värme, d.v.s. hålla det för finfördglningen bestämda stället fritt och rent. Finfördelarens i sig kända anordning mitt på förbränningskammarens 61 co »a m: 4 frontvägg åstadkommer en jämn blandningsupparbetning över förbrännings- kammarens hela tvärsnitt. Strypflänsen som är anbringad vid förbrännings- kammarens ände främjar de heta förbränningsgasernas recirkulation som är viktig för att uppnå en god blandning.

Uppfinningen förklaras med ledning av ritningen med två ut- föringsexempel.

Fig. l visar ett längdsnitt genom en sådan brännare med ultraljud- finfördelare med axiellt utloppsflamrör.

Fig. 2 visar ett dellängdsnitt genom en något ändrad brännare med ultraljudfinfördelare med en plåtinsats för tändzonen och med en axiell utloppsdiffusor.

Enligt dessa figurer är en med ett bränsleinförselställe la försedd ultraljudfinfördelare l med en finfördelartallrik lb anbringad mitt på en cylindrisk förbränningskammares 7 frontvägg 7a. Denna tallrik lb omström- mas av en helt liten del av bränsleluftmängden. F infördelaren 1 är omgiven av ett på alla sidor på avstånd liggande ändhus 14 hos en mantel lÛ som på alla sidor på avstånd omger förbränningskammaren. Mellanrummet l2b som omger finfördelaren tillförs nästan all förbränningsluft för intensiv kylning av piezokeramiken. F örbränningsluften strömmar sedan in i mellanrummet 12, som omger förbränningskammaren, via genomgångsöppningar 7d i tvärväggen 7e som sitter i ändhuset 14.

Stutsen 16 som har°till uppgift att tillföra förbränningsluften är anbringad på huset 14 sidoförskjuten i förhållande till brännarens längdaxel för att möjliggöra tangentiell luftinströmning.

Förbränningskammaren 7 har i anslutning till frontväggen 7a en tändzon med hål 4 i väggen för primärluftstillförsel från mellanrummet 12 och med ett radiellt anordnat högspänningständstift 2. Tändzonen 3 ansluter till en slutförbränningszon 5 med slitsar i väggen för sekundärlufttillförsel från mellanrummet 12. Finfördelarens horn lc är omgivet av ett rörstycke 7b som är förbundet med förbränningskammarens frontvägg 7a och försett med ett ventilhål 7c för tallrikens genomströmmande omspolningsluft. Rörstycket 7b är utbildat i ett stycke med en tvärvägg 7e mot vilken finfördelaren l trycks elastiskt av en tallriksfjäder 13 i ändhuset 14.

Enligt fig. l är en strypfläns 9 anordnad i förbränningskammarens andra ände och i anslutning därtill är ett hetgasutloppsrör anordnat i axiell strömningsriktning.

Enligt fig. 2 är tändzonen 3 utformad med en insats ll, som består av två tunna plåtar med en spalt på ca 1 till 2 mm. Såväl på insatsens 4-61 872 5 omkretsvägg som på dess frontvägg är utbuktningar lla utformade, nämligen genom uttryckning, med vilka insatsen ligger an mot motsvarande ställen i förbränningskammaren 7. Den cylindriska förbränningskammarväggen har genorngàngsöppningar för primärluften i tändzonomràdet, vilka ej visas på ritningen. Primärluften strömmar här från det nämnda mellanrummet 12 in i det mellan förbränningskammaren 7 och insatsen ll bildade mellanrummet l2a och därifrån in i tändzonen 3 via de nämnda hälen 4, medan sekundär- luften kommer direkt in i slutförbränningszonen 5 fràn mellanrummet 12 via inloppsslitsarna 6, liksom i fig. 1. Pa den ände hos insatsen, som ligger mittemot finfördelaren l, är en i omkretsriktningen tillslutande tätningsvulst 15 anordnad, vilken förhindrar primärluftens axiella utlopp in i slut- förbränníngszonen 5. I förbränningskammarens 7 andra ände är även här en strypfläns anordnad och till denna ansluter en hetgasutloppsdiffusor Ba i axiell strömningsriktning.

Som redan nämts i beskrivningsinledningen kan denna anordning med fördel modifieras sä att förbränningskammaren 7 och insatsen ll har gemensamt genomstansade hal 4. Detta visas inte i fig. 2.

Claims (7)

...à co \1 ro 6 PATENTKRAV

1. l. Brännare med ultraljudfinfördelare (1) för små värmeaggregat, i synnerhet för fordon, med medel för tillförsel av förbränningsluft och för tillförsel av bränsle, vars finfördelartallrik, vilken omströmmas av en ringa mängd förbränningsluft och vilken är anordnat på ett horn, är belägen mitt pà gavelväggen (7a) hos en cylindrisk brännkammare (7) vars andra gavelvägg uppvisar en strypfläns (9) och i anslutning till denna ett axiellt hetgasut- loppsrör (8), varvid förbränningskammaren (7) omfattar en tändzon (3) som är försedd med väggöppningar (4) för primärluft och vilken innehåller en högspänningständanordning (3) samt i anslutning till tändzonen (3) omfattar en slutförbränningszon (5) med väggöppningar (6) för sekundärluft, k ä n n e - t e c k n a d därav,'att tändzonen (3) och slutförbränningszonen (5) övergår i varandra utan skiljeväggar och att väggöppningarna för sekundärluft är utformade som väggslitsar (6) och att den mängd förbränningsluft som omströmmar finfördelartallriken uppgår till högst 1% av den totala för- bränningsluften.

2. Brännare enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att tändzonen (3) är utformad med en tunnväggig plàtinsats (ll) med lufttill- förselhál (4), vilken ligger an med utbuktningar (lla) mot förbrännings- kammarens (7) cylindriska vägg, som har åtminstone en genomgângsöppning (4) för förbränningsluften, och mot förbränningskammarens (7) frontvägg (7a), varvid det bildade mellanrummet (l2a) genomströmmas av primärluft, medan en kringgäende tätningsvulst (15) förhindrar primärluftens axiella utlopp in i slutförbränningszonen (5).

3. Brännare enligt- av patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att plàtinsatsen (ll) har lufttillförselöppningar korresponderande väggborrningar (4) i förbränningskammaren (7).

4. Brännare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d förbränningskammarens (7) yta är helt eller delvis klädd med ett värmeisole- rande skikt.

5. Brännare enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att det (4) som ligger i linje med av att värmeisolerande skiktet består av en keramik av en tunn matta av fiber- keramik eller av en tunn matta av metallväv som har anbringats pà för- bränningskammarens vägg (7, 7a).

6. Brännare enligt nagot av patentkraven 1 till 5, k ä n n e t e c k - n a d av att sekundärluftslitsarna (6) bildar en vinkel mot projektionen av med brännarens längdaxel och att förbränningsluften strömmar in ungefär vinkelrätt mot slitsarnas längdutsträckning. 4=> Ö \ :à co ~q ro 7

7. Brännare med ultraljudfinfördelare enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att finfördelarens (l) horn (lc) omgives av ett rörstycke (7b) som är föršett med ett stryphàl (7c) för den mängd för- bränníngsluft som omströmmar finfördelartallriken (lb) och vilket är förbun- det med brännkammarens (7) gavelvägg (7a).