SE508546C2 - Brännare för fasta bränslen samt sätt att reglera tillförseln av förbränningsluft till en brännare - Google Patents

Description

508 546 2 struktiöner även en för hög hastighet för primärlufiflödet förbi glödbädden i förbrännings- rummet vilket i synnerhet vid högt effektuttag medför ökad risk för utblåsning av oförbrända partiklar till värmepannan.

Det grundläggande syfiet med föreliggande uppfinning är således att förbättra den kända tekniken genom att åstadkomma ett sätt och en brännare av inledningsvis angivet slag med hjälp av vilka skapas förutsättning för en optimal förbränning genom undanröjande av de ovan diskuterade bristerna.

Detta grundläggande syfie med uppfinningen uppnås med hjälp av ett sätt och en brännare av inledningsvis angivet slag, vilka uppvisar de kännetecknande särdrag som anges i de bifogade patentkraven 1 resp. 4.

Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningstanken anges i de beroende underkraven.

Uppfinningen och dess specifika syften, särdrag och fördelar kommer att framgå tydligare med ledning av den efterföljande beskrivningen av ett utföringsexempel av uppfinningen. På den enda bifogade, krafiigt schematiska ritningen visas ett för närvarande föredraget utförande av brännaren enligt uppfinningen i längdsnitt.

Såsom antytts ovan utgår uppfinningen grundläggande från insikten om att det för uppnående av en optimal förbränning både med avseende på verkningsgrad och i miljöhänseende är väsentligt att flammans temperatur ligger åtminstone i intervallet 850-1050°C, och i praktiken ligger i det snävare intervallet 900-1000°C.

Denna uppgift löses nu enligt uppfinningen genom att vid en brännare för fasta bränslen hålls flammans temperatur inom det eftersträvade intervallet genom åstadkommande av en mycket snabb och exakt reglering av tillförseln av för förbränningen erforderlig lufi. Närmare bestämt föreslås att flammans temperatur vid förbränningen av de vid förgasning av bränslet bildade gasema avkännes kontinuerligt och att tillförseln av primär- och sekundärluft regleras propor- tionerligt i direkt beroende av den avkända temperaturen. 508 546 3 Den enligt uppfinningen erforderliga, mycket snabba och exakta regleringen av tillufien kan inte utan stora och dyrbara regleringsinsatser åstadkommas genom en direkt reglering av fläkten, eftersom en konventionell stegvis reglering av denna ger alldeles för långsarn och obestämd reglering av den verkliga lufitillförseln. Följaktligen föreslås enligt en vidareutveck- ling av den grundläggande uppfinningstanken ett föredraget utförande av denna metod appli- eerad på en brännare särskilt framtagen därför, och detta utförande kommer att framgå i samband med den nedanstående beskrivningen av denna brännare.

Såsom framgår av ritningsñguren består brännaren 1 enligt uppfinningen i den för närvarande föredragna utföringsformen grundläggande av ett inre brännarrör 2 med en däri roterbart lagrad matarskniv 3 för reglerad frarnmatning av bränsle B från ett i förbindelse med det inre röret 2 stående, allmänt trattformigt magasin 2b till ett förbränningsrum 2a med tändzon i det främre området av det inre röret 2. Det trattformiga magasinet 2b visas därvid endast för att indikera en bränsleinrnatning och det skall understrykas att imnatningen i praktiken kan vara utförd på många altemativa sätt, och företrädesvis såsom en sluten inmatning från ett större förråd, och detta för att eliminera risken för självantändning.

Det skall likaledes vara uppenbart att skruvens 3 frammatning regleras på i sig inom denna teknik känt, här icke närmare beskrivet sätt för att reglera brännarens effekt i beroende av det aktuella energibehovet.

Det inre brännarröret 2 har vidare vid sin ovansida åtminstone en primärluftöppxiing 10 för tillförsel av luñ till den genom skruven 3 frarmnatade och genom tändelement 14, i den visade utföringsforrnen glödtrådar, antändbara bränslebädden 5, dvs glödbädden, i förbrännings- rummet 2a. Vid det inre rörets 2 undersida, i området för glödbädden är vidare anordnade, i sig kända, öppningar 11 för s.k. blästerluft.

Det inre brännarröret 2 är på ett avstånd därifrån omgivet av ett yttre brärmarrör 5, varvid en sekundärlufikanal 6 är avgränsad mellan de inre och yttre rören. De inre och yttre rören 2 respektive 5 har därvid lämpligen ett cirkelformigt tvärsnitt för att brännaren 1 med korrekt dimensionering i princip direkt skall kunna monteras i stället för en oljebrännare i en befintlig 508 546 4 värmepanna 15 som antyds på figuren, men kan naturligtvis inom ramen för uppfinningen även utföras med andra tvärsnittsformer. Selcundärluñkanalen 6 mynnar i en mellan ett koniskt yttre ändparti 4 av det inre röret 2 och ett likaledes koniskt parti 7 av det yttre röret 5 bildad, ring- forrnig sekundärluftöppning 8. De koniska partiernas 4 resp. 7 konvinkel är därvid i huvudsak lika av skäl som kommer att framgå nedan.

Vid utsidan av det inre rörets 2 koniska parti 4 liksom vid insidan av det yttre rörets 5 koniska parti 7, och företrädesvis även vid insidan av ett förbi det inre rörets fria yttre ände fram- skjutande ändparti 5a av det yttre röret, är lämpligen anordnade turbulensalstrande element 20 vilka endast antyds på figuren och vilka exempelvis kan ha formen av en gänga. Dylika turbu- lensalstrande element har till uppgifi att åstadkomma en mycket intensiv blandning av sekundärluiten och de vid förgasning av bränslet 5 alstrade gaserna, för att därigenom uppnå en mycket effektiv förbränning i flamman. Liknande turbulensalstrande element 20a kan även, i vissa fall vara anordnade i sekundärlufikanalen 6 för att ytterligare förstärka turbulensen.

Primär- såväl som sekundärlufien tillförs av en schematiskt antydd fläkt 18, vars utlopp står i förbindelse med ett inloppsrör 9 i det yttre brärmarröret 5. Inloppsröret 9 står i sin tur i för- bindelse med det i figuren högra området av det mellan de inre och yttre brännarrören bildade utrymmet och tillför således såväl primär- som sekundärlufi till brärmaren 1. I synnerhet vid brännare för större pannor kan det även vara lämpligt att anordna separata fläktar för primär- och sekundärluft.

Så långt som brännaren 1 beskrivits hittills motsvarar den i princip tidigare kända konstruk- tioner. Enligt uppfinningen är emellertid de inre 2 och yttre 5 brännarrören anordnade förskjut- bara i förhållande till varandra för åstadkommande av den enligt uppfinningen eftersträvade mycket snabba och exakta regleringen av tillförseln av för förbränningen erforderlig luft.

Närmare bestämt åstadkommes genom den relativa förskjutbarheten en samtidig och propor- tionerlig förändring av genomströmningsarean för sekundärlufiöppningen 8 och för den åtmin- stone ena primärluftöppningen 10. Det är uppenbart att sekundärluftöppningens 8 storlek justeras genom den inbördes förskjutningen av de koniska partiema 4 och 7. Storleken på primärlufiöppningen 10 justeras däremot genom ett vid ytterrörets 5 innervägg fastsatt avskär- 508 546 s mande element 12 vilket vid rörens 2, 5 relativa förflyttning förändrar primärlufiöppningens 10 storlek genom att i varierande grad övertäcka denna.

Den relativa förskjutbarheten utföres lämpligen på det sätt som framgår av den visade utföringsformen, dvs genom att det yttre brärmarröret 5 är fast förbundet med den på figuren antydda pannan 15 och genom att det inre brännarröret 2 genom lämpliga lager och tätningar, ett antyds i figuren betecknat med hänvisningssifiran 13, är förskjutbart lagrat i det yttre brännarröret 5. Även om det skulle medföra vissa problem och skulle komplicera konstruk- tionen är det emellertid inom ramen för uppfinningens gnindprinciper fullt möjligt att förbinda det inre röret 2 fast med pannan 15 och att lagra det yttre röret 5 föskjutbart därpå.

Genom den beskrivna konstruktionen kommer således en relativ förskjutning av de inre och yttre rören 2 och 5 att medföra en mot förskjutníngen och inbördes proportionerlig förändring av genomströmningsarean för primärlufiöppningen 10 och sekundärluñöppningen 8. För- skjutningen av det inre brännarröret 2 bör vara helt steglös och en dylik drivning kan åstad- kommas på olika sätt. En för närvarande föredragen lösning är att för drivningen utnyttja en proportionerlig manövermagnet (solenoid) 16 - visas principiellt i figuren - av det slag som utnyttjas för att förskjuta ventilelementet i en hydraulisk ventil, vilken via en symboliskt ritad ledning 22 och från en icke närmare visad, men i enlighet med känd reglerteknik uppbyggd reglerenhet 23 erhåller en magnetiseringssignal från en i pannans 15 förbränningsrum 15a anordnad temperatursensor 17 för kontinuerlig avkänning av den icke illustrerade flammans temperatur.

Den enligt uppfinningen föreslagna brärmaren utnyttjas på följande sätt. I ett startförlopp inmatas en bestämd bränslemängd till förbränningsrummet och antänds med hjälp av tänd- elementen 14, och under denna antändningsfas körs fläkten 18, likaledes av reglersystemet 23 och via en symboliskt visad förbindelse 24, på ett lågt effektsteg samtidigt som det inre brännarröret 2 är förskjutet maximalt åt vänster i ritningsfiguren så att sekundärlufiutloppet 8 är så gott som stängt medan primärluftöppningen 10 är partiellt övertäckt. Tändsekvensen är med hjälp av reglersystemet 23 företrädesvis tidsstyrd enligt ett fast program. 508 546 s Eñer att startsekvensen utförts omkopplas fläkten 18 till ett högre effektsteg motsvarande den i beroende av aktuellt energibehov, via reglersystemet fastställda bränsleinmatningen, dvs i en brännare 1 som utnyttjas i en panna 15 för uppvärmning av en fastighet fastställes energi- behovet av fastighetens temperaturregleringssystem och regleras effektuttaget från brännaren 1 i beroende därav. På konventionellt sätt regleras således därvid brännareffekten genom mängden inmatat bränsle och mängden inrnatad luft.

Under den kontinuerliga driften, dvs efter avslutad tändsekvens, träder sedan uppfinning i funktion för säkerställande av den ovan diskuterade optimala förbränningen genom ytterst snabb och exakt reglering av primär- och sekundärluften, oberoende av det valda effektsteget for fläkten 18 eller den valda bränsleinmatningen, men i direkt beroende av den kontinuerligt avkända temperaturen i flarnrnan.

Så snart som temperatursensom 17 avkärmer en temperatur i flamman som ligger utanför det ovan angivna området eller något annat inställt ornråde kommer således det inre brärmarröret 2 att av drivelementet 16, styrt genom reglerenheten 23, förskjutas en sträcka i den riktning som motsvarar den gräns för temperaturområdet som över- respektive underskridits och med en sträcka som motsvarar den avkända avvikelsens storlek. Den strypning respektive ökning av primärluftöppningen 10 och sekundärluftutloppet 8 som åstadkommes genom förskjutningen av det inre brärmarröret 2 med en viss sträcka och den sträcka med vilken det inre brärmarröret förskjuts motsvarande en viss temperaturavvikelse skall därvid naturligtvis vara avstämda efter varandra.

Därigenom erhåller man således oberoende av eiïektuttag ur brännaren och därmed oberoende av den luflmängd som sådan som inmatas av fläkten, vid varje tillfälle den reglering av den till förbränningsprocessen tillförda primär- och sekundärluften som ger den efiersträvade jämna och fina, underhållna förbränningen, och bibehåller man samtidigt en förhållandevis låg lufi- hastighet i förbränningsrummet med de ovan angivna, därmed Sammanhörande fördelarna. Även om uppfinningen ovan beskrivits med särskild hänvisning till en utföringsforrn av brärmaren monterad i en värmepanna för uppvärmning av en fastighet skall det understrykas 508 546 7 att denna även omfattar sådana förändringar och variationer därav som är uppenbara for en fackman inom ornrådet. Uppfinningens omfattning skall således endast begränsas genom de bifogade patentkraven.

Claims (9)

508 546 8 PATENTKRAV

1. Sätt att i en brärmare (1) för fasta bränslen, såsom pellets, flis etc., reglera tillförseln av för förbränningen erforderlig luft, varvid primärlufi införes i ett inre brännarrör (2) genom öppningar (10, 11) i rörets vägg, vilket inre brännarrör bildar ett förbränningsrum (2a) för förgasning av bränslet, och varvid sekundärlufi för förbränningen av de bildade gaserna tillförs genom ett mellan det inre brännarröret och ett yttre brännarrör (5) bildat utrymme (Sa) och via en i anslutning till fria ändar av de inre och yttre brännarrören bildad sekundärlufiöppning (8), varvid temperaturen vid förbränningen av de bildade gasema avkännes kontinuerligt och tillförseln av primär- och sekundärlufi: regleras proportionerligt i direkt beroende av den avkända temperaturen, k ä n n et e c k n a t a v att regleringen av tillförseln av primär- och sekundärluñ utföres genom relativ förskjutning av de inre (2) och yttre (5) brännarrören och därav följande förändring av genomströmningsarean för sekundärluftöppningen (8) och åtmin- stone en (10) av primärluftöppningarna (10, 1 1).

2. Sätt enligt krav 1 med i en värmeparma (15) införd brärmare (1), k ä n n e t e c k - n at a v att det inre röret (2) förskjuts i förhållande till det yttre, i förhållande till värme- pannan (15) fast anslutna röret (5).

3. Brärmare (1) för fasta bränslen, såsom pellets, med ett inre brännarrör (2) bildande ett förbränningsrum (2a) förbundet med en bränsleinmatning (3, 2b) och uppvisande primärlufi- öppningar (10, 11), med ett yttre brännarrör (5) omgivande det inre brännarröret och med en sekundärluñkanal (6) avgränsad mellan de inre och yttre brännarrören, vilken mynnar i en i anslutning till fria ändar av de inre och yttre brännanören bildad sekundärluftöppriing (8), k ä n n e t e c k n a d a v att de inre (2) och yttre (5) brännarrören är anordnade förskjutbara i förhållande till varandra för samtidig och proportionerlig förändring av genomströmningsarean för sekundärlufiöppningen (8) och åtminstone en (10) av primärlufiöppningarna (10, 11).

4. Brännare enligt krav 3 med inre (2) och yttre (5) brärmarrör uppvisande ett huvud- sakligen cirkelformigt tvärsnitt, åtminstone i omrâdet för sekundärluflkanalen (6) och sekun- därlufiöppningen (8), k ä n n e t e c k n a d a v att sekundärluftöppningen (8) är bildad av ett 508 546 9 koniskt ändparti (4) av det inre brännarröret och ett med huvudsakligen samma konvinkel utfort koniskt parti (7) av det yttre brännaröret och av att den åtminstone ena primärlufi- öppningen (10) i det inre brännarröret samverkar med ett avskärmande element (12) anordnat vid innerytan av det yttre brännarröret.

5. Brännare enligt krav 3 eller 4 for montering i en värmepanna (15), k ä n n e t e c k - n a d a v att det yttre brännarröret (5) är avpassat att monteras fast vid värmeparman och av att det inre brännarröret (2) är förbundet med ett drivelement (16) för förskjutning av det inre brännarröret i förhållande till det yttre.

6. Brännare enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att drivelementet (16) är anslutet till en i värmeparman anordnad temperatursensor (17) och är reglerbart proportionerligt i for- hållande till en av temperatursensorn avkänd forbränningstemperatur.

7. Brännare enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att drivelementet ( 16) utgöres av en proportionell magnet.

8. Brärmare enligt något eller några av kraven 3-7, k ä n n e t e c k n a d a v en för tillförsel av primär- såväl som sekundärluft gemensam fläkt (18) vars utlopp är anslutet till ett lufiinloppsrör (9) i det yttre brännarröret (5), i strömningsfórbindelse med sekundärlufikanalen (s).

9. Brännare enligt något eller några av kraven 3-8, k ä n n e t e c k n a d a v att turbu- lensalstrande element (20) är anordnade åtminstone i området fore och efier sekundärluft- öppningen (8).