SE521216C2 - Förbränningsugn med roterande botten - Google Patents

Description

20 25 30 521 216 z hetare förbränningsgaserna återfinns koncentrerade till utrymmets mitt varifrån de kan utledas. Härigenom kan också överhettning av förbrärmingskammarens väggar undvikas. Även om de förbränningsugnar som använder sig av den ovan beskrivna virvelbildningstekniken har visat sig vara väl fungerande och synnerligen effektiva finns dock en önskan att i möjligaste mån ytterligare förbättra och effektivisera sådana anordningar och syftet med denna uppfinning är också att åstadkomma en sådan förbättrad förbränningsugn. I denna del avses i första hand att åstadkomma en förbränningsugn som uppvisar långa uppehållstider i gasförbränningsutrymmet samt, både vad gäller den primära och den sekundära förbränningen, uppvisar en god uppdelning av de vid förbränningens uppträdande gaserna i beroende av dessa specifika vikt och därmed också en skarpt avgränsad temperaturgradient sett från förbränningsugnen centrum och ut mot den förbränningsutrymmet avgränsande kammarväggen. Med andra ord tas sikte på att åstadkomma en för både Det bör med andra ord inses I denna del avses även att åstadkomma en förbränningsugn som inom gasförbränningsutrymmet på ett samordnat och väl kontrollerat sätt sätt delar upp de vid förbränningen bildade gaserna både vad gäller de primära och de sekundära förbränningsgaserna.

Detta syfte uppnås genom en förbrärmingsugn som uppvisar de särdrag och kännetecken som anges i patentkravet 1.

I det följande beskrivs uppfinningen närmare under hänvisning till bifogade ritningar på vilka, fig. 1 visar i längdsnitt en sidovy av en förbränningsugn för förbrärming av fasta bränslen enligt uppfinningen, och fig. 2 visar ett tvärsnitt genom förbränningsutrymmet längs linjen II-II i fig. 1.

Ett exempel på en förbrärmingsugn enligt föreliggande uppfinning visas i fig. l och innefattar en allmänt med hänvisningssiffran 1 betecknad eldstad med tillhörande rostanordning som via ett ovan detta beläget gasförbränningsutrymme 2 står i gasöverförande förbindelse med en i figuren ej visad värmemediumdel för väimeutväxling med ett medium som exempelvis vatten eller ånga. Till eldstaden l jämte gasförbränningsutrymmet 2 är på känt sätt anordnade allmänt med hänvisningssiffroma 3, 4 betecknade tillopp för inledande av primär respektive sekundär förbränningsluft samt ett för bränsletillförsel anordnat inloppsrör 5 vars ena ände står i förbindelse med ett i figuren ej visat bränslemagasin och vars andra ände är anordnad utmynnande ned mot eldstadens l rostanordning.

Som framgår av fig. l är det första och andra partiet 6 respektive 7 som utåt avgränsar eldstaden 1 jämte gasförbränningsutryrnrnet 2, i sig, upptagna i ett yttre utrymme 8 S:\LEG\dok\arkiv\l l00l2200alt.doc 10 15 20 25 30 521 216 3 som är avgränsat ett runtomgående hölje 9. Detta hölje 9 är upptill anslutet till en fläns 10 som bildar del av ett från gasförbrärmingsutryrnmet 2 utgående rörforrnigt utlopp 11 och är nedtill avgränsat av en botten 12. Den av nämnda partier 6, 7 avgränsade inneslutningen definierande eldstaden 1 jämte gasförbränningsutrymmet 2 är rotationssymmetriskt utformad och i huvudsak uppvisande forrnen av ett halvklot. Det första partiet 6 innefattar en av en plåt formad stationär övre mantel, som närmast kan liknas vid ett lock, vilket på ett kragliknande sätt år anslutet till utloppets 11 nedre ände. Det andra partiet 7, bildande den nedre delen av inneslutningen, är avgränsad av en av en plåt formad nedre mantel. Denna nedre mantel 7 har en form som närmast liknar en skål är på ett fribärande sätt uppburen av axel 13 som via ett lager 14 är vridbart lagrad i bottnen 12 för rotation omkring en lodrät genom eldstaden och gasförbrärmingsutrymmet sig sträckande centrumaxel 15 vilket illustreras med den pilförsedda loopen 16.

Den roterbara nedre mantelns 7 övre runtomgående kantpart är vid 17 på ett väsentligen gastätande sätt anslutet till det nedre runtomgående kantpartiet hos den stationära övre manteln 6 så att nämnda manteldelar 6, 7 inbördes kan rotera inom ett plan som är orienterat i rät vinkel mot centrumaxeln 15 och under bibehållande av de heta gaserna inne i den inneslutning som bildar eldstaden 1 jämte gasförbränningsutrymmet 2. Nämnda manteldelar 6 respektive 7 är på insidoma försedda med en beklädnad 18 av något lämpligt högtemperaturbeständigt material som exempelvis keramik.

Den primära och sekundära förbränningsluften leds på ett gemensamt sätt in i det yttre utrymmet 8 via ett flertal genom höljet 9 sig sträckande rörstudsar 19, vilka för detta ändamål står i förbindelse med en i figuren ej visad källa för alstrande av ett forcerat luftflöde.

Axeln 14 är försedd med ett fläkthjul 20 som for roterande drivning av nämnda axel och därvid också den nedre roterbara manteln 7 är anordnat att påverkas av det luftflöde som strömmar in till det yttre utrymmet 8 via rörstudsarna 19. Genom att den inströmmande primära och sekundära íörbränningsluften bestryker axeln 13, lagringen 14 och fläkthjulet 20 erhålls en effektiv och kontinuerlig kylning av dessa delar samtidigt som den tillförda luften erhåller en viss grad av fórvärmning. Nämnda luftflöde är på lämpligt, i och för sig känt, sätt styrbart anordnat via i figuren ej visade flödesreglerande organ.

I bottnen av den roterbara manteln 7 är placerad en via släpringar eller på armat känt sätt roterbart strömmatad glödkropp 21 som är anordnad sträckande sig något ut från den roterbara manteln 7 insida i riktning mot mantelns mitt. Denna glödkropp 21 har i huvudsak till uppgift att underlätta förbränningsugnens start, men även i viss utsträckning att understödja driften av densamma.

S: \LEG\dok\arkiv\1 10012200alt.d0c 10 15 20 25 30 521 216 4 Med hänvisning till detaljförstoringen i fig. 1 så visas en kanal 22 som i form av borrningar är belägen i anslutning till glödkroppen 21 och som är anordnad sträckande sig genom en del av axeln 13 och den roterbara mantelns 7 botten. Denna kanal 22 står i förbindelse med det yttre utrymmet 8 och bildar således det luftinlopp 3 som används för inledande av primär förbränningsluft till eldstaden 1. I den stationära manteln 6 som avgränsar gasförbränningsutrymmets 2 övre del är anordnade ett flertal kanaler 23, vilka såsom bör inses om fig. 2 studeras närmare, står i förbindelse med det yttre utrymmet och vilka därmed bildar de luftinlopp 4 som används för inledande av sekundär förbränningsluft till gasförbränningsutrymmet 2.

Den via kanalema 23 inledda sekundära förbränningsluften bringas att skruvlikt cirkulera längs den roterbara mantelns 7 insidor ned mot den i bottnen av densamma belägna eldstaden 1 med en rörelseriktning som är motsatt den roterbara mantelns 7 rörelseriktning, vilken illustreras med pilen 24 i fig. 2. I denna del roteras den nedre manteln 5 alltså moturs samtidigt som den inledda förbränningsluften bringas att cirkulera medurs längs nämnda mantels 8 insidor, vilket illustreras med pilama 25 i fig. 2.

På grund de tryckskillnader som råder i eldstaden 1 jämte gasförbränningsutrymmet 2 sker kontinuerligt en tryckutjämning varvid, genom inverkan av Corioliskraften, virvelbildning uppträder omkring den genom inneslutningen sig sträckande centrumaxeln 15.

Nämnda av Corioliskraften genererade virvlar illustreras med pilama 26 i fig. 2 och genom inverkan av jordens rotation kommer de gaser som rör sig mot områden med lägre tryck ut mot den roterbara manteln insidor att avlänkas åt höger, vilket illustreras med pilama 27 i fig. 2. De virvlar 26 som genereras av gasemas avlänkning roterar moturs och följdaktligen också i överensstämmelse med den rotationsriktning som den nedre roterbara manteln 7 har givits. kalla och gasförbränningsutrymmet understöds med andra ord inte bara genom de centrifugalkrafter En god separation och fördelning av vanna gaser i som genom mantelns rotation genereras inne i gasförbränningsutrymmet utan också genom de virvlar 26 som på grund av Corioliskraften och den valda rotationsriktningen uppträder i området för gasförbränningsutrymmets centrumaxel 15. Genom den roterbara mantelns rotationsrörelse förstärks eller snarare initieras den i centrum uppträdande virvelbildningen vilket är fördelaktigt, inte minst på grund av att de uppträdande Corioliskraftema är förhållandevis små. Det kan även nämnas att nämnda virvelbildning också understöds av det parti av glödkroppen 21 som har en viss utsträckning in i eldstaden 1.

Som nämns här ovan uppvisar de i inneslutningen roterande gasmassoma olika temperaturer varvid skillnadema i temperaturgradient varierar på ett sådant sätt att de relativt S:\LEG\dok\arkiv\1 100l2200alt.doc 10 15 20 25 521 216 5 hetare och därmed också lättare gasema återfinns koncentrerade till området för gasförbrärmingsutrymmets 2 centrumaxel 15 medan de kallare och därmed tyngre gaserna är koncentrerade till roterbara mantelns 7 insida eller dennas inre periferi. De roterande gasema i gasförbrärmingsutrymmet kan med andra ord sägas uppvisa en densitet som ökar radiellt utåt från centrumaxeln 15.

Genom den uppträdande tennodynaniiken och virvelbildningen strömmar de varmare och därmed lättare gaserna i centrum av inneslutningen i riktning uppåt mot utloppet 11, under utförandet av en skruvlik rörelse vilket illustreras med strömningslinjema 26 i fig. 1.

Tack vare att eldstaden l och gasförbränningsutrymmet 2 är anordnade koaxiellt efter varandra, den ena ovanför den andra, kan de heta gaserna i centrum av eldstaden l jämte gasförbrärmingsutrymmet 2 fritt röra sig uppåt mot utloppsröret 11.

I praktiken har det visat sig att den förstärkning av virvelrörelserna som erhålls enligt uppfinningen till stor del är beroende på flödet hos den luft som leds in i gasförbränningsutrymmet. Ett stort inluftsflöde ger med andra ord en väsentligt högre effekt och därmed också högre verkningsgrad hos den uppfinningsenliga förbrärmingsugnen.

Genom den stationära övre manteln 6 sträcker sig även röret 5 för bränsletillförsel ned mot eldstaden 1. Tack vare att den nedre manteln 7 roterar kommer det inmatade bränslet att fördelas jämt och fint på bottnen av den roterbara manteln 7 och därmed också i området för eldstadens 1 rostanordning. Även om det inte visas i figuren kan det nämnas att röret 5 för bränsletillförsel står i förbindelse med ett bränslemagasin och att därtill är anordnade organ för reglering av den tillförda bränslemängden varvid de i bränsleinmatningsenheten ingående delama vidare är så utformade att det finns ett avbrott, exempelvis i form av ett fallschakt eller liknande, mellan bränslemagasinet och eldstaden för att förhindra bakåteld.

Den föreliggande uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och det på ritningama visade utan kan ändras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinningstanken.

S :\LEG\dok\arkiv\1 l00l2200alt.doc

Claims (6)

10 15 20 25 30 521 21è'“ï'¥f=*”*ï”l é PATENTKRAV

1. l. Förbränningsugn särskilt avsedd för förbränning av fasta finfördelade bränslen, exempelvis i form av pellets, innefattande en eldstad (1) som står i gasöverförande förbindelse med ett av ett hölje avgränsat gasförbränningsutrymme (2) och ett i rökgasriktningen sett efterföljande utlopp (ll) för utledande av rökgasema, en till eldstaden anordnad rostanordning som kan tillföras bränsle från ett bränslemagasin, samt tillopp (3, 4) för reglerbar tillförsel av luft som åtminstone utgörs av primär och sekundär förbränningsluft varvid den sekundära förbränningsluften är tillförd på ett sådant sätt att den skruvlikt roterar i gasförbränningsutrymmet, k ä n n e t e c k n a d av att höljet innefattar en roterbart lagrad mantel (7) uppvisande en botten i vilken eldstaden (l) med tillhörande rost är placerade, varvid manteln med därtill anordnad botten är anordnad för rotation under ugnens drift samt att den via tilloppet (4) inledda sekundära förbränningsluften är anordnad att skruvlikt cirkulera längs den roterbara mantelns (7) insidor ned mot den i bottnen av densamma belägna eldstaden (1) med en rörelseriktning som är motsatt den roterbara mantelns (7) rörelseriktning

2. Förbränningsugn enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att höljet också innefattar en stationär mantel (6) som på ett väsentligen gastätande inbördes roterbart sätt är ansluten till den roterbara manteln (7).

3. Förbränningsugn enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att den roterbart lagrade manteln (7) är anordnad för rotation omkring en väsentligen lodrät axel (15) och att den stationära mantel (6) är belägen ovanför den roterbara manteln (7).

4. Förbränningsugn enligt något av kraven 2 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att den övre stationära manteln (6) innefattar utloppet (1 1) för utledande av rökgaser från gasförbränningsutrymmet (2), tilloppet (4) för inledande av den sekundära förbränningsluften till gasförbränningsutrywnmet, samt ett inloppsrör (5) för bränsletillförsel ned mot eldstadens (1) rostanordning.

5. Förbränningsugn enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den roterbara manteln (7) innefattar en i anslutning till rostanordningen anordnad glödkropp (21).

6. Förbränningsugn enligt något av kraven 2 - 5, k ä n n e t e c k n a d av den innefattar ett yttre hölje (9) omslutande den stationära manteln (6) och den roterbara mantel (7) så att ett utrymme (8) definieras mellan nämnda manteldelar (6, 7) och höljet (9) och med vilket utrymme (8) tilloppen (3, 4) för inledande av primär och sekundär förbränningsluft står fi-ViwfrinflVv-uwrfl7ñifil rlrm 521 216 'E ål i förbindelse varvid, för erhållande primär och sekundär förbränningsluft, forcerad luft leds in till nämnda utrymme (8). ndñxn-ínsflVravfififiTH Arv-