SE519973C2 - Anordning för förbränning av fasta bränslen - Google Patents

Description

25 30 35 519 973 tenderar att förskjuta själva förbränningszonen i riktning mot lufttillförselöppningarna i en ogynnsam utsträckning, vilket får till stånd att en begränsad och mycket intensiv förbränningszon, i hu- vudsak parallell med lufttillförselöppningarnas lutande plan, bildas, vars strålningsvärme och turbulens får materialet runt lufttillförselöppningarna att eroderas.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att vidareutveckla anord- ningen enligt det bilagda kravets 1 ingress i ändamål att skapa förutsättningar för bättre förbränningsbetingelser och därmed längre livslängd och bättre ekonomi hos förbränningsanordningen.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att en andra uppsättning lufttillförselöppningar är anordnad att rikta luft att strömma åtminstone delvis i medström relativt bränslematnings- riktningen. I Föreliggande uppfinning baserar sig följaktligen på insikten att det för att uppnå en optimal förbränning och en maximalt gynn- sam lokalisering av förbränningszonen i förbränningskammaren, både vad avser förbränningens ekonomi och själva förbrännings- anordningens livslängd, man har att tillägga nämnda andra uppsättning lufttillförselöppningar så att från dem emanerande luftströmmar följaktligen tenderar att gå i motström mot de luft- strömmar som emanerar från den första uppsättningen lufttillför- selöppningar. Man uppnår då en situation där dessa båda upp- sättningar lufttillförselöppningar kan balansera varandra så att förbränningszonen hålls i en central region mellan förbrännings- kammarens bortre och främre ändar. Förekomsten av den andra uppsättningen lufttillförselöppningar reducerar också risken för att förbränningen letar sig bakvägen in i bränsleframmatningsorga- nen och en därtill kopplad bränslebehållare; i frånvaro av den andra uppsättningen lufttillförselöppningar skulle den första uppsättningen genom sin inriktning i motström mot bränslefram- 10 15 20 25 30 35 519 975 3 matningen kunna tvinga förbränningen att ta bakvägen genom bränsleframmatningsorganen.

Det föredrages att den andra uppsättningen lufttiilförseiöppningar är anordnade i en främre kammarvägg. Därvid är det lämpligt att den andra uppsättningen lufttiilförseiöppningar innefattar öpp- ningar belägna pà ömse sidor om en in i kammaren mynnande bränsletillförselledning.

Enligt ett föredraget utförande innefattar den andra uppsättningen lufttiilförseiöppningar öppningar belägna på nivå över en in i kammaren mynnande bränsletillförselledning.

En förmånlig vidareutveckling av uppfinningen innebär att en tredje uppsättning lufttiilförseiöppningar är anordnad att bringa luft att strömma åtminstone delvis i vinkel mot bränsleframmat- ningsriktningen i kammaren och att denna tredje uppsättning är anordnad i kammarväggpartier väsentligen parallella med bräns- leframmatningsriktningen. Denna uppsättning lufttiilförseiöpp- ningar möjliggör att förbränningen påbörjas tidigare i förbrän- ningskammaren närmare bränsletillförselöppningen genom en extra lufttillförsel delvis direkt in i bränslebädden med följd att regleringen av förbränningszonens läge i förbränningskammaren tillsammans med den första och andra lufttillförseluppsättningen optimeras.

Det har visat sig förmånligt att utforma kammarväggpartierna såsom konkavt krökta mot kammarens inre.

Det föredrages att med bränsleframmatningsriktningen väsent- ligen parallella väggar hos kammaren invändigt bildar lufttiilför- selkanaler för tillförsel av luft till den tredje uppsättningen luftöpp- ningar. Enligt en förmånlig utförandeform tjänstgör dessutom dessa Iufttillförselkanaler för lufttillförsel till den första uppsätt- ningen Iuftöppningar. 10 15 20 25 30 35 519 973 En vidareutveckling av uppfinningen innebär att med bränsle- frammatningsriktningen väsentligen parallella sidoväggar hos kammaren invändigt bildar lufttillförselkanaler till en fjärde upp- sättning lufttillförselöppningar, vilka är anordnade att avge uppåt konvergerande luftstràlar. Det föredrages därvid att den fjärde uppsättningen lufttillförselöppningar är riktade att bringa avgivna luftstràlar att konvergera på nivà över den övre kanten av kamma- rens sidoväggar och mellan dessa. Därmed uppnås lufttillförsel till en efterförbränningszon ovanför den egentliga förbrännings- zonen i själva förbränningskammaren.

KORT BESKRIVNING Av RITNINGARNA Under hänvisning till bifogade ritningar följer nedan en närmare beskrivning av ett såsom exempel anfört utförande av uppfin- ningen.

Pâ ritningarna är Fig 1 en vy ovanifràn av den uppfinningsenliga förbrän- ningsanordningen i schematiserad form, Fig 2 ett längdsnitt utmed linjen ll-ll i fig 1, Fig 3 ett tvärsnitt utmed linjen lll-lll i fig 2 och Fig 4 ett tvärsnitt utmed linjen lV-lV i fig 2.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGET UTFÖRANDE Den pà ritningen illustrerade anordningen är avsedd för förbrän- ning av fasta bränslen. Den innefattar en förbränningskammare 1, som har minst en övre öppning 2 för utträde av förbrännings- gaser. l exemplet är förbränningskammaren väsentligen helt öppen uppåt. 10 15 20 25 30 35 519 973 Förbränningskammaren innefattar dessutom en undre öppning 3 för utmatning av bränslerester. Vidare uppvisar förbrännings- kammaren ett flertal öppningar för tillförsel av förbränningsluft till kammaren.

Organ för frammatning av bränslet till förbränningskammaren är i fig 2 betecknade 4. Dessa organ innefattar i det illustrerade exemplet en i ett rör 5 förlagd matarskruv 6. Vilka som helst andra för bränsleframmatning användbara organ kan emellertid lika väl utnyttjas. Bränsleframmatningsriktningen in i kammaren 1 är i huvudsak horisontell. l det följande kommer förbränningsanordningen att beskrivas med den terminologin att förbränningskammaren uppvisar en bortre med 7 betecknad ände och en främre med 8 betecknad ände. l en normal driftsituation avses den bortre änden bli införd längst in i en panna eller annan eldstadsuppvisande inrättning. Förbrän- ningsanordningen avses bli fastgjord med sitt med 9 betecknade parti i nämnda panna eller eldnšngsinrättning så att från en utanför denna befintlig förrådsanläggning bränsle kan tillföras till bränsleframmatningsorganen 4. Utvändigt om nämnda panna eller eldningsinrättning avses dessutom medel 10 för lufttillförsel bli placerade. Dessa medel inbegriper lämpligen en inrättning för tillförsel av förbränningsluft under övertryck. lnrättningen i fråga kan exempelvis innefatta en fläkt såsom schematiskt antydes i fig 2.

En första uppsättning 11 av lufttillförselöppningar är anordnad vid den bortre änden 7 av kammaren 1 för att rikta luft att strömma i riktningen av de med 12-15 angivna pilarna i fig 2, nämligen åtminstone delvis i motström mot den riktning, i vilket bränslet av organen 4 matas in i kammaren 1. Denna bränsleframmatnings- riktning är i fig 2 betecknad med pilen 16. Det här använda uttrycket "åtminstone delvis i motström" innebär att åtminstone någon eller några av de i uppsättningen 11 ingående öppningarna skall avge luftsträlar löpande i riktningar (se pilarna 12-15) gående i en motsatt riktning relativt den som antydes medelst 10 15 20 25 30 35 519 973 6 pilen 16. Således kommer det frammatade bränslet att möta av uppsättningen avgivna luftstrålar.

Såsom framgår av fig 2 och 4 är uppsättningen 11 av öppningar uppdelad i olika grupper 17, 18, 19, 20 belägna på olika nivå. Var och en av dessa grupper 17-20 kan uppvisa en eller flera öpp- ningar. Det föredrages att åtminstone en nedre av öppningsgrup- perna är riktad åtminstone snett nedåt medan åtminstone en övre av grupperna kan uppvisa öppningar riktade väsentligen horison- tellt. Vad beträffar grupperna 17-20 är det därvid önskvärt att de I successivt i riktningen nedåt ändrar riktning alltifrån en väsent- ligen horisontell inriktning till en alltmer nedåtgående riktning.

En andra uppsättning 21 av lufttillförselöppningar är anordnad att rikta luft att strömma åtminstone delvis i medström relativt bräns- leframmatningsriktningen 16. l fig 2 illustreras exempelvis me- delst pilen 22 hurusom genom en eller flera öppningar ingående i uppsättningen 21 utströmmande luftstrålar löper väsentligen horisontellt, det vill säga väsentligen parallellt med bränslefram- matningsriktningen 16. Såsom speciellt tydligt framgår av fig 3 kan uppsättningen 21 uppvisa öppningar 23 anbragta i området kring bränsleframmatningsrörets 5 mynning in i kammaren 1.

Dessutom uppvisar uppsättningen 21 övre öppningar 24 belägna förhållandevis högt. Öppningarna 23, 24 i uppsättningen 21 är utformade i en främre kammarvägg 25 medan Öppningarna i uppsättningen 11 är anordnade i en bortre kammarvägg 26. I exemplet är samtliga öppningar 23, 24 i den andra uppsättningen 21 riktade väsentligen parallellt med varandra och bränslefram- matningsriktningen 16.

En tredje uppsättning lufttillförselöppningar 27 är anordnad att rikta luft att strömma åtminstone delvis i vinkel mot bränslefram- matningsriktningen 16 i kammaren. Denna tredje uppsättning 27 är anordnad i kammarväggspartier 28 väsentligen parallella med bränsleframmatningsriktningen. I denna tredje uppsättning 27 ingående enskilda öppningar 29 är företrädesvis anordnade i ett flertal olika nivåer och fördelade utmed sidoväggarna 28 mellan 10 15 20 25 30 35 519 973 den främre väggen 25 och den bortre väggen 26. Detta innebär således att en i kammaren 1 befintlig förbränningszon kommer att erhålla luftmatning från fyra olika riktningar, nämligen från si- dorna via öppningarna 29 i kammarens sidoväggar 28 och frami- från respektive bakifrån via öppningarna ingående i uppsättning- arna 11 respektive 21. Genom att förbränningszonen på detta vis kommer att försörjas med luft från alla omgivande sidor uppnår man att själva förbränningen och den därav uppkommande höga temperaturen i minimal utsträckning kommer att fungera destrue- rande på brännarens omgivande väggpartier. Man uppnår däri- genom en brännarkonstruktion med en mycket hög livslängd.

Kammarväggspartierna 28 är i det illustrerade utförandet konkavt krökta mot kammarens 1 mitt. Närmare bestämt bildar kammar- väggspartierna 28 i exemplet tillsammans en väsentligen båg- formigt konkavt krökt vägg. Med andra ord kommer följaktligen kammaren 1 att ha karaktären av skål med avrundad, väsentligen cirkulär, botten, vilken skål framåt och bakåt är begränsad av väggarna 25 respektive 26, varvid då bortses från öppningen 3.

Med bränsleframmatningsriktningen väsentligen parallella, ge- nerellt med 30 betecknade väggar hos kammaren bildar invändigt lufttillförselkanaler 31 för tillförsel av luft till åtminstone den tredje uppsättningen öppningar 27 och företrädesvis även den första uppsättningen 11. Den bortre väggen 26 ingår därvid i en gavelväggskonstruktion 32 med ett inre utrymme 33, som kom- municerar dels med kanalerna 31 i sidoväggarna 30, dels med luftöppningarna i uppsättningen 11.

Kanalerna 31 i sidoväggarna 30 kommunicerar med det invändiga utrymmet 34, till vilket luft tillföres via exempelvis den beskrivna fläkten 10. Detta utrymme 34 sträcker sig kring bränsleframmat- ningsledningen 5 så att följaktligen in i utrymmet 34 införd luft kommer att kyla ledningen 5. Från utrymmet 34 kan luften via kanalerna 31 tillföras till öppningarna 29 och via utrymmet 33 till öppningarna ingående i uppsättningen 11. Från kammaren 34 kan 10 15 20 25 30 35 519 973 luft vidare strömma ut till kammaren 1 via öppningarna i uppsätt- ningen 21.

Anordningen uppvisar dessutom en fjärde uppsättning 35 av luft- tillförselöppningar, vilka i fig 1 och 2 är individuellt angivna vid 36. Dessa öppningar 36 är anordnade i den övre kanten av sidoväggarna 30. Såsom speciellt tydligt framgår av fig 3 är öppningarna 36 så riktade att de avger uppåt konvergerande luftstrålar 37. Närmare bestämt avses lufttillförselöppningarna 36 vara riktade så att de bringar avgivna luftstrålar 37 att mötas i en zon 38 belägen på nivå över den övre kanten av kammarens sidoväggar 28 och mellan vertikala plan genom dessa kanter.

Såsom antydes i fig 3 och 4 är det därvid möjligt att sidoväggar- nas 30 övre kanter avslutas av sneda plattpartier, mot vilkas plan öppningarna 36 bildar väsentligen rät vinkel. Detta är ett förhål- landevis enkelt sätt att realisera utförandet men är icke pà något vis begränsande för uppfinningstanken. l fig 4 illustreras hurusom den undre öppningen 3 för utmatning av brånslerester är bildad såsom en konsekvens av att kammarens bortre väggkonstruktion 32 slutar i en kant 39 belägen på nivå ovanför kammarens 1 krökta botten. Denna kant 39 kan, men måste icke, vara väsentligen horisontell.

Av fig 2 framgår att inuti utrymmet 34 kan vara anordnad en skärm 40 belägen framför de i den med 21 betecknade uppsätt- ningen ingående lufttillförselöppningarna 23, 24 så att in i utrym- met 34 inträdande luft först måste strömma förbi kanten av nämn- da skärm 40 innan luften kan nå öppningarna 23, 24. Skärmen 40 kan således sägas fungera såsom luftströmningsutjämnande organ. Skärmen 40 kan vara fastgjord pà insidan av kammarens främre vägg 25 med hjälp av ett plattstycke 41 orienterat väsent- ligen vertikalt och fastsatt både vid väggen 25 och skärmen 40.

Vid användning av den beskrivna förbränningsanordningen styrs frammatningsorganen 4 till frammatning av bränsle in i kammaren 1. Efter tändning av bränslet, vilken tändning exempelvis kan ske 10 15 20 25 30 519 973 med hjälp av ett elektriskt, icke visat, tändelement, vidmakthàlles önskad förbränning genom styrd bränsletillförsel till kammaren 1 samtidigt som fläkten 10 tillför förbränningsluft till förbrännings- zonen i kammaren 1 via de olika beskrivna öppningarna. Genom den närmast allsidigt till förbränningszonen strömmande luften kommer förbränningszonen att lokaliseras i mittomrádet av kam- maren med ett minimum av värmebelastning på kammarens omgivande väggar. De i den fjärde uppsättningen 35 ingående öppningarna 36 tillför luften förhållandevis högt relativt kammaren så att en efterförbränningszon uppstàr för efterförbränning av bränslegaser som lämnat den lägre ned befintliga förbrännings- zonen i ett mer eller mindre oförbränt tillstànd. Det är därvid önskvärt att zonen 38, där de konvergerande luftstràlarna från öppningarna 36 möts, är belägen väsentligen mitt ovanför kam- marens centrum.

Det ovan beskrivna utförandet bör betraktas uteslutande som exemplifierande och icke som begränsande för den avsedda uppfinningstanken. Fackmän inom omrâdet är således väl kapabla att utföra diverse detaljförändringar av utförandet när väl den grundläggande uppfinningstanken framlagts utan att för den skull lämna det genom efterföljande patentkrav fastlagda skydds- omfånget. Såsom exempel må nämnas att förbränningskam- marens sidoväggar 30 alls icke måste vara krökta. De skulle istället kunna bildas av vertikala, väsentligen flata väggstrukturer, medan förbränningskammarens botten skulle kunna vara plan. l exemplet har vidare utritats ett förhållandevis litet antal öppningar i den främre väggen 25 jämfört med antalet öppningar i den bortre väggen 26. Givetvis skulle fler öppningar kunna anbringas i väggen 25.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 519 973 lO Patentkrav

1. Brännare för fasta bränslen, innefattande en förbränn-ingskam- mare (1), som har minst en övre öppning (2) för utträde av för- bränningsgaser, en undre öppning (3) för utmatning av bränsle- rester och öppningar för tillförsel av förbränningsluft till kamma- ren, medel (10) för tillförsel av luft till Iufttillförselöppningarna samt organ (4) för frammatning av bränsle till förbränningskam- maren i huvudsak horisontellt mot en första uppsättning (11) luft- tillförselöppningar anordnade i en i den huvudsakliga riktning (16) i vilken bränslet matas in i kammaren nedströms ände (7) av kam- maren för att rikta luft att strömma åtminstone delvis i motström mot den riktning (16), i vilken bränslet matas in i kammaren (1), kännetecknad därav, att en andra uppsättning (21) lufttillförsel- öppningar är anordnade i en vägg (25) i en i den huvudsakliga bränsleframmatningsriktingen (16) uppströms ände av kammaren för att rikta luft att strömma åtminstone delvis i medström relativt bränslematningsriktningen (16), att lufttillförselmedlen (10) är an- ordnade att tillföra luft till ett utrymme (34) som sträcker sig kring en i bränsleframmatningsorganen (4) ingående ledning (5) och att den med den andra uppsättningen (21) lufttillförselöppningar för- sedda väggen (25) är belägen mellan utrymmet (34) och förbrän- ningskammaren (1).

2. Brännare enligt krav 1, känngtegknad därav, att den andra uppsättningen (21) lufttillförselöppningar innefattar öppningar (23) belägna på ömse sidor om en in i kammaren mynnande bränsle- tillförselledning (5). '

3. Brännare enligt krav 1 eller 2, känngtgçknag därav, att den andra uppsättningen (21) lufttillförselöppningar innefattar öpp- ningar (24) belägna på nivå över en in i kammaren mynnande bränsletillförselledning (5).

4. Brännare enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att en tredje uppsättning (27) lufttillförselöppningar är anordnade att rikta luft att strömma åtminstone delvis i vinkel mot bränsle- 10 15 20 25 30 519 975 ll frammatningsriktningen i kammaren (1), och att denna tredje upp- sättning är anordnad i kammarväggpartier (28) väsentligen pa- rallella med bränsleframmatningsriktningen (16).

5. Brännare enligt krav 4, kännetegkngd därav, att kammarvägg- partierna (28) är konkavt krökta mot kammaren (1).

6. Brännare enligt krav 5, kännetecknad därav, att kammarvägg- partierna (28) samfällt bildar en väsentligen bågformigt konkavt krökt vägg.

7. Brännare enligt något av kraven 4-6, kännetecknad därav, att med bränsleframmatningsriktningen (16) väsentligen parallella väggar (30) hos kammaren invändigt bildar lufttillförselkanaler (31) för tillförsel av luft till åtminstone den tredje uppsättningen (27) luftöppningar och företrädesvis även den första (11) uppsätt- ningen luftöppningar.

8. Brännare enligt krav 7, kägngtegknad därav, att lufttillförselka- nalerna (31) kommunicerar med utrymmet (34) för att från detta mottaga luft.

9. Brännare enligt något föregående krav, därav, att med bränsleframmatningsriktningen (16) väsentligen parallella sidoväggar (30) hos kammaren invändigt bildar lufttillförselkana- ler (31) till en fjärde uppsättning (35) lufttillförselöppningar, vilka är anordnade att avge uppåt konvergerande luftstrålar.

10. Brännare enligt krav 9, kännetegknad därav, att den fjärde uppsättningen (35) lufttillförselöppningar är riktade att bringa av- givna luftstrålar att mötas i en zon (38) belägen på nivå över den övre kanten av kammarens sidoväggar (30) och mellan vertikala plan genom dessa sidoväggars övre kanter.