WO2012046939A1 - 이중 염공을 구비한 예혼합 버너 - Google Patents

이중 염공을 구비한 예혼합 버너 Download PDF

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WO2012046939A1
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burner
salt hole
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salt
inner plate
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PCT/KR2011/003618
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민태식
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주식회사 경동나비엔
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    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/14—Radiant burners using screens or perforated plates
    • F23D14/145—Radiant burners using screens or perforated plates combustion being stabilised at a screen or a perforated plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
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    • F23D14/583—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration of elongated shape, e.g. slits
    • F23D14/586—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration of elongated shape, e.g. slits formed by a set of sheets, strips, ribbons or the like

Definitions

  • the present invention relates to a premix burner having a double salt hole, and more particularly, a double having a different size so that a mixed gas of combustion gas and air is introduced into a small size salt hole and then ejected through a large size salt hole.
  • the present invention relates to a premixed burner having a double salt hole to improve the turndown ratio of the burner by providing a salt hole of the structure so that stable combustion can be achieved regardless of a large or small amount of gas input.
  • a gas burner used in a combustion device such as a boiler or a water heater may be classified into a Bunsen burner and a pre-mixed burner according to a method of mixing combustion gas and air.
  • the Bunsen burner is a burner that supplies the minimum primary air necessary for combustion from the nozzle injecting the gas and supplies the excess secondary air to the part where the flame is formed to realize complete combustion.
  • the flame is formed by the secondary air has a disadvantage that the flame length is long.
  • the premix burner burns the premixed gas pre-mixed with the combustion gas and air in the mixing chamber, enabling operation at a low air ratio, enabling high efficiency and high load combustion, and reducing the overall flame length.
  • the temperature of the flame has the advantage of reducing the generation of pollutants such as carbon monoxide and nitrogen oxides.
  • Bunsen burners are mainly used, but in recent years, premixed burners are mainly used to reduce the amount of pollutants generated and to downsize the combustion chamber.
  • Conventional premixing gas burner has a structure in which the air supplied from the blower and the combustion gas supplied through the gas supply pipe is premixed in the burner body and supplied to the burner flame hole provided on the upper side.
  • the salt portion of the premixed burner is a structure in which salt holes are perforated on a single plate or a cylindrical plate.
  • a structure is used to deform the burner combustion surface due to thermal stress or to damage the salt hole in severe cases, thereby causing incomplete combustion and backfire.
  • There was a problem that is caused, due to the heat expansion accumulates due to the heat of the burner surface during the low load combustion is applied to the structure to fix the burner has a problem that the structure is vulnerable to decrease the durability.
  • the conventional premix burner is made of a constant size of salt holes.
  • the gas input amount is small, there is no problem in the case of only small-sized holes, but if the gas input amount is high, the ejection speed of the mixed gas is too fast, causing the spark to fly off or the lifting length being too long. There was a problem.
  • the conventional premixed burner has a problem in that stable combustion is not achieved over the high load region and the low load region as the salt holes have a predetermined size.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide a premixed burner having double flame holes capable of stable combustion of the burner regardless of the amount of combustion gas input.
  • the present invention can extend the service life of the burner by preventing a large force is applied to the structure for fixing the burner even if the thermal expansion due to the red heat on the burner surface, and prevents deformation of flame holes due to thermal stress flame It is an object of the present invention to provide a premixed burner having a double flame hole that can improve the stability and combustion efficiency.
  • Pre-mixed burner having a double flame hole of the present invention for achieving the above object, in the pre-mixed burner that mixes and burns gas and air in advance, a plurality of plates cut in part overlap the burner body portion And a plurality of plates are arranged such that sections cut between neighboring plates cross each other to form a mixed gas flow path and a plurality of salt holes, and the salt holes have a cross-sectional area through which the mixed gas passes based on a traveling direction of the mixed gas.
  • the relatively small salt holes and the large salt holes are sequentially connected in series.
  • the salt hole comprises a double structure of a first salt hole provided on the side into which the mixed gas flows and a second salt hole having a larger cross-sectional area than the first salt hole, and the mixed gas passes through the first salt hole. And may be ejected through the second salt hole.
  • the burner body unit may further include an inner plate in which plates in a set unit repeatedly formed in a shape in which a part of a side surface is opened between neighboring plates; And an outer plate coupled to the front and rear surfaces of the inner plate to seal the front and rear surfaces of the mixed gas flow path.
  • the inner plate, the body portion disposed on both sides, a plurality of salt hole forming portion is arranged at a predetermined interval between the body portion and the salt holes of the different size formed on the upper side, and the transverse direction between the body portion on both sides Is installed as may be composed of a fixing portion for coupling the body portion and the plurality of salt hole forming portion.
  • the inner plate and the outer plate is formed with a plurality of fastening holes at predetermined intervals, it may be configured to be mutually coupled by a fastening member penetrating the fastening hole.
  • the bonding surface between the salt hole forming portion of the adjacent inner plate may be arranged to be alternated with each other to form an inner space through which the mixed gas passes.
  • the salt hole may be formed by a space between the body portion and the upper end portion of the salt hole forming portion adjacent thereto and the space between the upper end portion of the salt hole forming portion.
  • the position where the fixing portion is coupled to the salt hole forming portion is spaced up and down between the adjacent inner plate, the mixed gas introduced into the mixed gas inlet formed in the lower portion of any one inner plate is the flow path is switched by the fixing portion adjacent After passing through the inner space of the inner plate may be configured to be ejected through the salt hole formed on the upper side.
  • the mixed gas inlet formed in the lower portion of the inner plate is formed at a predetermined interval and size, the mixed gas inlet may be composed of a uniform amount of the mixed gas is distributed to each other.
  • a double gas having a different size so that the mixed gas of the combustion gas and the air is ejected through the second salt hole having a large passage area through the first salt hole having a small passage area
  • the thermal expansion of the burner surface can be absorbed by itself, thereby preventing a large force from being applied to the structure supporting the burner. It is possible to extend the endurance life of the, it is possible to reduce the degree of deformation of the salt hole by the thermal stress has the effect of improving the combustion efficiency by increasing the stability of the flame and prevent incomplete combustion.
  • FIG. 1 is a perspective view of a premix burner having a double flame hole according to the present invention
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a front view of the first inner plate shown in FIG. 2, FIG.
  • FIG. 4 is a front view of the second inner plate shown in FIG. 2, FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line B-B of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of a premix burner having a double flame hole according to the present invention
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a front view of the first inner plate shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is shown in FIG. 2.
  • 5 is a front sectional view taken along the line AA of FIG. 1.
  • Premixed burner (1) having a double flame hole according to an embodiment of the present invention, the burner body portion 10, the bottom frame (21, 22) for holding and supporting it, and the front and rear side support frame (23) , 24).
  • the burner body part 10 includes an inner plate 100 formed of a plurality of plates partially cut off and outer plates 210 and 220 overlapping the front and rear of the inner plate 100, and the inner plate ( 100 is disposed so that the cut portions between neighboring plates intersect with each other so that the mixed gas flow path and the plurality of salt holes of the combustion gas and air communicate.
  • the burner body part 10 includes an inner plate 100 having a set unit plate 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 repeatedly formed of a shape in which a part of a side surface is opened between neighboring plates, and a front surface of the inner plate 100. Is coupled to the rear surface is composed of the outer plates (210, 220) to seal the front and rear surfaces of the mixed gas flow path formed in the inner plate 100.
  • the inner plates 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 and the outer plates 210, 220 are formed at positions at which a plurality of fastening holes 114a, 114b, 114c correspond to each other, and penetrates the fastening holes 114a, 114b, 114c.
  • fastening members 115a, 115b, and 115c such as bolts, pins, and rivets.
  • reference numerals 110-1,120-1,130-1,140-1,150-1,160-1,170-1,110-2,120-2,130-2,140-2,150-2,160-2,170-2 are plates in which the plates 110, 120, 130, 140, 150, 160 and 170 of the set unit are repeatedly overlapped. It is shown.
  • the salt hole which is a characteristic configuration of the present invention, is formed in plural at positions spaced apart at regular intervals on the upper portion of the burner body 10, and has a relatively small cross-sectional area through which the mixed gas passes based on the traveling direction of the mixed gas
  • First salt holes 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c, and 170c are formed at the bottom, and the cross-sectional area of the first salt holes 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c, and 170c is relatively higher.
  • the second flame holes 110d, 120d, 130d, 140d, 150d, 160d, and 170d of large sizes are sequentially connected in series.
  • the mixed gas introduced through the mixed gas inlets 110a, 130a, 150a, and 170a formed at the lower portion of the burner body 10 passes through the mixed gas flow path formed in the burner body 10.
  • the first salt holes 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c, and 170c are ejected through the second salt holes 110d, 120d, 130d, 140d, 150d, 160d, and 170d.
  • the salt holes have a dual structure having different cross-sectional areas, stable combustion can be achieved regardless of whether the amount of the combustion gas is large or small.
  • the cross-sectional areas of the first flame holes 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c, and 170c are configured to be small so that the blowing speed of the mixed gas can be maintained at a predetermined speed or more.
  • the cross-sectional area of the second flame holes 110d, 120d, 130d, 140d, 150d, 160d, and 170d is large so that the blowing speed of the mixed gas is lower than a certain speed. Since it can be maintained as a to prevent the blowing phenomenon or the lifting (Lifting) phenomenon that the flame length is long.
  • the turn-down ratio (TDR) indicating the ratio of the maximum gas consumption to the minimum gas consumption can be increased in the gas combustor in which the amount of gas is variably controlled, so that a low to high load range can be obtained. It is possible to perform stable combustion up to the load region.
  • the salt holes have a double structure having different sizes, but the present invention is not limited thereto.
  • Salt holes having a large cross-sectional area from a small cross-sectional area are sequentially connected in series so that the mixed gas passes through salt holes having a small cross-sectional area.
  • the structure may be composed of a multi-structure, such as triple, quadruple structure, or a structure that is continuously increased in cross-sectional area.
  • the bottom support frames 21 and 22 support both sides of the bottom surface in the longitudinal direction of the burner body portion 10 and maintain the overlapped state of the burner body portion 10.
  • the upper surface of the burner body portion 10 is formed with fitting grooves 21a and 22a corresponding to the shape of both sides of the bottom surface of the burner body portion 10, and the burner body portion 10 is formed inside the fitting grooves 21a and 22a. Both sides of the bottom are seated and fixed.
  • the inner plate 100 has a structure in which a set unit consisting of the first to seventh inner plates 110, 120, 130, 140, 150, 160 and 170 is repeatedly arranged three times, and is repeatedly arranged with the number of plates constituting the set unit.
  • the number of recovery is not limited to this, and it is obvious that the number may be modified by varying the number according to the capacity and installation environment of the burner.
  • the first to seventh inner plates 110, 120, 130, 140, 150, 160 and 170 of the inner plate 100 may have different shapes, but the approximate shapes of the first inner plate 110 and the third inner plate ( 130 and the fifth inner plate 150 and the seventh inner plate 170, and the second inner plate 120 and the fourth inner plate 140 and the sixth inner plate 160 overlapping each other and between them.
  • the structures may be similar to each other.
  • Each of the plates 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 has a portion of the communication between the adjacent plate through a gap that is partially cut inwardly to form a flow path of the mixed gas, the flow path of the mixed gas has a small size formed at a predetermined interval to the upper side
  • the first flame holes 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c, and 170c and the second salt holes 110d, 120d, 130d, 140d, 150d, 160d, and 170d of large size are in communication with each other.
  • the first inner plate 110 includes body portions 111a and 111b disposed at both sides, and a plurality of salt hole forming portions 112 disposed at predetermined intervals between the body portions 111a and 111b. And, it is installed in the transverse direction between the body portion (111a, 111b) is composed of a fixing portion 113 for coupling the body portion (111a, 111b) and salt hole forming portion (112).
  • the fixing portion 113 is installed in the transverse direction in the middle portion of the vertical direction of the salt hole forming portion 112, the plurality of mixed gas inlet (110a) at regular intervals along the longitudinal direction at the lower side of the fixing portion 113 Is formed, and the first salt holes 110c and the second salt holes 110d having different sizes are connected in series at an upper side of the fixing part 113.
  • the body parts 111a and 111b, the salt hole forming part 112, and the fixing part 113 constituting the first inner plate 110 are merely provided with names and reference numerals for convenience of description, and are integrated. It may be configured as.
  • the third inner plate 130 positioned at the rear of the first inner plate 110 is composed of body parts 131a and 131b, a salt hole forming part 132, and a fixing part 133.
  • the fifth inner plate 150 and the seventh inner plate 170 may be formed in the same pattern.
  • the second inner plate 120 includes body portions 121a and 121b disposed at both sides, and a plurality of salt hole forming portions 122 disposed at predetermined intervals between the body portions 121a and 121b. And a fixing part 123 installed horizontally between the body parts 121a and 121b to couple the body parts 121a and 121b and the salt hole forming part 122 to the fixing part 123.
  • the fixing portion 113 of the first inner plate 110 is different from the structure provided in the middle portion of the salt hole forming portion 112 in the horizontal direction in the lower end portion of the false hole forming portion 122.
  • the upper space of the fixing part 123 is formed in the interior space (120b) that is a flow path of the mixed gas at a predetermined interval along the longitudinal direction, the first salt hole (120c) formed in different sizes on the upper side of the interior space (120b) ) And the second flame hole 120d are connected in series.
  • the fourth inner plate 140 positioned behind the second inner plate 120 includes body parts 141a and 141b, a salt hole forming part 142, and a fixing part 143.
  • the sixth inner plate 160 positioned may also be configured in the same pattern.
  • Each of the flow path forming portions constituting the first to seventh inner plates 110, 120, 130, 140, 150, 160 and 170 are arranged to be mutually staggered with each other and the joint surfaces of the adjacent plates are not coincident with each other, thereby forming a structure in which the flow path of the mixed gas can move to the inner space of the adjacent plates. .
  • the positions where the fixing parts 113, 123, 133, 143, 153, 163 and 173 are coupled to the flow path forming parts 112, 122, 132, 142, 152, 162 and 172 constituting the respective plates 11, 120, 130, 140, 150, 160 and 170 as described above are configured such that the patterns spaced up and down alternately between adjacent inner plates alternately.
  • the mixed gas inlets 110a, 130a, 150a, and 170a are provided. Is formed.
  • the mixed gas introduced through the mixed gas inlets 110a, 130a, 150a, and 170a is formed at an inner middle portion of the second inner plate 120, the fourth inner plate 140, and the sixth inner plate 160.
  • the internal spaces 120b, 140b, and 160b are formed so that the flow paths are switched in both directions based on five.
  • first inner plate 110 the third inner plate 130, the fifth inner plate 150, and the seventh inner plate 170 are switched back from the internal spaces 120b, 140b, and 160b.
  • the first salt holes 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c, 170c see FIG. 8
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1 and shows a state in which mixed gas inlets 110a, 130a, 150a, and 170a are formed at the lower end of the burner body 10
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
  • the internal spaces 120b, 140b, and 160b through which the mixed gas moves are formed in the middle portion of the burner body portion 10.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along the line DD of FIG. 1, and an upper end portion of the burner body portion 10 is shown.
  • the first dye holes 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c, and 170c and the second dye holes 110d, 120d, 130d, 140d, 150d, 160d, and 170d are shown in the drawing.
  • the mixed gas inlets 110a, 130a, 150a, and 170a shown in FIG. 6 are preferably formed at regular intervals and sizes so that the mixed gases may be distributed in a uniform amount to each other, and in this case, the entire area of the burner.
  • the flame is formed uniformly over, thereby improving the combustion stability.
  • the pre-mixed burner having a double salt hole according to the present invention as described above, by providing a double salt hole having a cross-sectional area of different sizes, there is an advantage that it is possible to always stable combustion regardless of the large or small amount of gas input for combustion.
  • a plurality of plates are overlapped to form a burner body portion formed with a mixed gas flow path and salt holes, and after assembling the burner body portion with a fastening member, only the operation of mounting and fixing the side support frame on the bottom support frame is performed. Since the installation work of the burner is completed, it is easy to manufacture the burner and there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced.

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Abstract

본 발명은 연소용 가스의 투입량에 무관하게 버너의 안정적인 연소가 가능한 이중 염공을 구비한 예혼합 버너를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 가스와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 예혼합 버너에 있어서, 일부가 절개된 복수의 플레이트가 중첩되어 버너 바디부가 형성되고, 상기 복수의 플레이트는 이웃하는 플레이트 간에 절개된 부분이 서로 교차하도록 배치되어 혼합가스 유로 및 복수의 염공이 형성되며, 상기 염공은 상기 혼합가스의 진행 방향을 기준으로 혼합가스가 통과하는 단면적이 상대적으로 작은 크기의 염공과 큰 크기의 염공이 순차로 직렬 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

이중 염공을 구비한 예혼합 버너
본 발명은 이중 염공을 구비한 예혼합 버너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소용 가스와 공기의 혼합가스가 작은 크기의 염공으로 유입된 후에 큰 크기의 염공을 통해 분출되도록 서로 다른 크기를 갖는 이중 구조의 염공을 구비함으로써 버너의 턴다운비를 향상시켜 가스 투입량의 많고 적음에 관계없이 안정적인 연소가 이루어질 수 있도록 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너에 관한 것이다.
일반적으로 보일러나 온수기 등의 연소기기에 사용되는 가스 버너는 연소용 가스와 공기를 혼합하는 방식에 따라 분젠(Bunsen) 버너와 예혼합(Pre-mixed) 버너로 구분할 수 있다.
분젠 버너는 가스를 분사하는 노즐부에서 연소에 필요한 최소한의 1차 공기를 공급하고, 화염이 형성되는 부위에 과잉의 2차 공기를 공급하여 완전연소를 실현시키는 버너로서, 연소안정성이 우수한 장점이 있는 반면, 2차 공기에 의해 화염이 형성되므로 화염길이가 길어지는 단점이 있다.
이에 반해, 예혼합 버너는 연소용 가스와 공기를 혼합실에서 미리 혼합한 예혼합가스를 연소시키는 방식으로, 낮은 공기비로의 운전이 가능하여 고효율, 고부하 연소가 가능하며, 전체적인 화염의 길이를 줄여주는 동시에 화염의 온도를 낮추어서 일산화탄소 및 질소산화물 등의 공해물질의 발생을 줄일 수 있는 장점이 있다.
종래에는 분젠 버너를 주로 사용하였으나, 근래에는 공해물질의 발생량을 줄이고 연소실을 소형화하기 위해 예혼합 버너를 주로 사용하고 있다.
종래 예혼합 방식의 가스 버너는 송풍기로부터 공급된 공기와 가스공급관을 통해 공급된 연소용 가스가 버너몸체 내부에서 예혼합되어 그 상측에 구비된 버너 염공부로 공급되는 구조로 이루어져 있다.
종래 예혼합 버너의 염공부는 평판이나 원통형으로 이루어진 하나의 판재에 염공을 천공한 구조가 사용되었으나, 이러한 구조는 열응력에 의해 버너 연소면이 변형되거나 심한 경우에는 염공이 손상되어 불완전 연소와 역화가 유발되는 문제점이 있었고, 저부하 연소시 버너 표면의 적열로 인해 열 팽창이 누적되어 버너를 고정시키는 구조물에 큰 힘을 가하게 됨으로써 구조물이 취약해져 내구성이 감소하는 문제점이 있었다.
또한 종래 예혼합 버너는 염공의 크기가 일정한 구조로 이루어져 있다.
일례로 작은 크기의 염공만으로 구성될 경우에는 가스 투입량이 적은 경우에는 문제가 없으나 가스 투입량이 많으면 혼합가스의 분출속도가 너무 빨라져 불꽃이 날아가 버리거나 불꽃 길이가 너무 길어지는 리프팅(Lifting) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
이와는 반대로 큰 크기의 염공만으로 구성될 경우에는 가스 투입량이 많은 경우에는 문제가 없으나 가스 투입량이 적으면 불꽃이 염공 안으로 빨려 들어가는 역화가 발생하거나 심한 경우에는 소화되어 버리는 문제점이 있었다.
이와 같이 종래의 예혼합 버너는 염공이 일정한 크기로 형성된 구조를 취함에 따라 고부하 영역과 저부하 영역에 걸쳐 안정적인 연소가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 연소용 가스의 투입량에 무관하게 버너의 안정적인 연소가 가능한 이중 염공을 구비한 예혼합 버너를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 버너 표면의 적열로 인한 열 팽창이 누적되더라도 버너를 고정시키는 구조물에 큰 힘이 가해지는 것을 방지하여 버너의 내구 수명을 연장할 수 있고, 열응력에 의한 염공의 변형을 방지하여 화염의 안정성과 연소 효율을 향상시킬 수 있는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 이중 염공을 구비한 예혼합 버너는, 가스와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 예혼합 버너에 있어서, 일부가 절개된 복수의 플레이트가 중첩되어 버너 바디부가 형성되고, 상기 복수의 플레이트는 이웃하는 플레이트 간에 절개된 부분이 서로 교차하도록 배치되어 혼합가스 유로 및 복수의 염공이 형성되며, 상기 염공은 상기 혼합가스의 진행 방향을 기준으로 혼합가스가 통과하는 단면적이 상대적으로 작은 크기의 염공과 큰 크기의 염공이 순차로 직렬 연결된 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 염공은, 상기 혼합가스가 유입되는 측에 구비된 제1 염공과, 상기 제1 염공보다 큰 단면적을 갖는 제2 염공의 이중 구조로 이루어져, 상기 혼합가스는 상기 제1 염공을 거쳐 상기 제2 염공을 통해 분출되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 버너 바디부는, 이웃하는 플레이트 간에 측면의 일부가 개통된 형상으로 이루어진 세트 단위의 플레이트들이 반복적으로 중첩된 내측 플레이트; 상기 내측 플레이트의 전방면과 후방면에 결합되어 상기 혼합가스 유로의 전·후방면을 밀폐하는 외측 플레이트;를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 내측 플레이트는, 양측에 배치되는 몸체부와, 상기 몸체부 사이에 일정 간격으로 배치되며 상부에는 상기 서로 다른 크기의 염공이 형성된 복수의 염공 형성부와, 상기 양측의 몸체부 사이에 횡방향으로 설치되어 상기 몸체부와 상기 복수의 염공 형성부를 결합하는 고정부로 구성될 수 있다.
또한 상기 내측 플레이트와 외측 플레이트에는 일정 간격으로 복수의 체결공이 형성되어 있고, 상기 체결공을 관통하는 체결부재에 의해 상호 결합되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 인접한 내측 플레이트의 염공 형성부 간의 접합면은 서로 엇갈리게 배치되어 상기 혼합가스가 통과하는 내부 공간이 형성된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 염공은 상기 몸체부와 이에 인접한 염공 형성부의 상단부 사이 공간 및 상기 염공 형성부의 상단부 사이 공간에 의해 형성된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 고정부가 상기 염공 형성부에 결합되는 위치는 인접한 내측 플레이트 간에 상하로 이격되어, 어느 하나의 내측 플레이트의 하부에 형성된 혼합가스 유입구로 유입된 혼합가스는 상기 고정부에 의해 유로가 전환되어 인접한 내측 플레이트의 내부 공간을 경유한 후에 상측에 형성된 염공을 통해 분출되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 내측 플레이트의 하부에 형성된 혼합가스 유입구는 일정 간격과 크기로 형성되어, 상기 혼합가스 유입구에는 서로 균일한 양의 혼합가스가 분배되어 유입되는 것으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 이중 염공을 구비한 예혼합 버너에 의하면, 연소용 가스와 공기의 혼합가스가 통과 면적이 작은 제1 염공을 거쳐 통과 면적이 큰 제2 염공을 통해 분출되도록 서로 다른 크기를 갖는 이중 구조의 염공을 구비함으로써 연소용 가스 투입량의 많고 적음에 관계없이 항상 안정적인 연소가 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 일부가 절개된 복수의 플레이트를 중첩시켜 버너 염공부를 형성함으로써 버너 표면의 열 팽창을 자체적으로 흡수할 수 있게 되므로 버너를 지지하는 구조물에 큰 힘이 가해지는 것을 방지하고 버너의 내구 수명을 연장할 수 있으며, 열응력에 의한 염공의 변형 정도를 감소시킬 수 있게 되어 화염의 안정성을 높이고 불완전 연소를 방지함으로써 연소 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 염공을 구비한 예혼합 버너의 사시도,
도 2는 도 1의 일부 분해 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 제1 내측 플레이트의 정면도,
도 4는 도 2에 도시된 제2 내측 플레이트의 정면도,
도 5는 도 1의 A-A선 기준 단면도,
도 6은 도 1의 B-B선 기준 단면도,
도 7은 도 1의 C-C선 기준 단면도,
도 8은 도 1의 D-D선 기준 단면도이다.
** 부호의 설명 **
1 : 예혼합 버너 10 : 버너 바디부
21,22 : 바닥 지지프레임 23,24 : 측면 지지프레임
100 : 내측 플레이트 110 : 제1 내측 플레이트
120 : 제2 내측 플레이트 130 : 제3 내측 플레이트
140 : 제4 내측 플레이트 150 : 제5 내측 플레이트
160 : 제6 내측 플레이트 170 : 제7 내측 플레이트
111a,111b,121a,121b,131a,131b,141a,141b : 몸체부
112,122,132,142,152,162,172 : 염공 형성부
113,123,133,143,153,163,173 : 고정부
114a,114b,114c : 체결공 115a,115b,115c : 체결부재
110a,130a,150a,170a : 혼합가스 유입구
120b,140b,160b : 내부 공간
110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c : 제1 염공
110d,120d,130d,140d,150d,160d,170d : 제2 염공
210,220 : 외측 플레이트
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 염공을 구비한 예혼합 버너의 사시도, 도 2는 도 1의 일부 분해 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 제1 내측 플레이트의 정면도, 도 4는 도 2에 도시된 제2 내측 플레이트의 정면도, 도 5는 도 1의 A-A선 기준 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이중 염공을 구비한 예혼합 버너(1)는, 버너 바디부(10)와, 이를 고정시켜 지지하는 바닥 프레임(21,22)과, 전후방의 측면 지지프레임(23,24)으로 구성된다.
상기 버너 바디부(10)는, 일부가 절개된 복수의 플레이트로 이루어진 내측 플레이트(100)와 상기 내측 플레이트(100)의 전·후방에 외측 플레이트(210,220)가 중첩되어 구성되고, 상기 내측 플레이트(100)는 이웃하는 플레이트 간에 절개된 부분이 서로 교차하도록 배치되어 연소용 가스와 공기의 혼합가스 유로 및 복수의 염공이 소통된 구조로 이루어져 있다.
상기 버너 바디부(10)는 이웃하는 플레이트 간에 측면의 일부가 개통된 형상으로 이루어진 세트 단위의 플레이트(110,120,130,140,150,160,170)가 반복적으로 중첩된 내측 플레이트(100)와, 상기 내측 플레이트(100)의 전방면과 후방면에 결합되어 상기 내측 플레이트(100)의 내부에 형성되는 혼합가스 유로의 전·후방면을 밀폐하는 외측 플레이트(210,220)로 구성된다.
그리고 상기 내측 플레이트(110,120,130,140,150,160,170)와 외측 플레이트(210,220)에는 일정 간격으로 복수의 체결공(114a,114b,114c)이 서로 대응되는 위치에 형성되어 있고, 상기 체결공(114a,114b,114c)을 관통하는 볼트, 핀, 리벳 등의 체결부재(115a,115b,115c)에 의해 상호 결합된다.
도 1에서 미설명 부호 110-1,120-1,130-1,140-1,150-1,160-1,170-1,110-2,120-2,130-2,140-2,150-2,160-2,170-2는 상기 세트 단위의 플레이트(110,120,130,140,150,160,170)가 반복적으로 중첩된 플레이트를 나타낸 것이다.
한편 본 발명의 특징적 구성인 상기 염공은, 버너 바디부(10)의 상부에 일정 간격 이격된 위치에 복수로 형성되고, 혼합가스의 진행 방향을 기준으로 혼합가스가 통과하는 단면적이 상대적으로 작은 크기의 제1 염공(110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c)이 하부에 형성되고, 상기 제1 염공(110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c)의 상측으로 단면적이 상대적으로 큰 크기의 제2 염공(110d,120d,130d,140d,150d,160d,170d)이 순차로 직렬 연결되어 있다.
따라서 상기 버너 바디부(10)의 하부에 형성되는 혼합가스 유입구(110a,130a,150a,170a)를 통해 유입된 혼합가스는 버너 바디부(10)의 내부에 형성되는 혼합가스 유로를 통과한 후에 상기 제1 염공(110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c)을 거쳐 상기 제2 염공(110d,120d,130d,140d,150d,160d,170d)을 통해 분출된다.
이와 같이 본 발명에서는 염공을 서로 다른 단면적을 갖는 이중 구조로 구성함으로써, 연소용 가스의 투입량이 많고 적음에 관계없이 안정적인 연소가 이루어질 수 있게 된다.
즉, 가스 투입량이 적은 경우라도 상기 제1 염공(110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c)의 단면적이 작게 구성되어 있어 혼합가스의 분출속도를 일정 속도 이상으로 유지할 수 있게 되므로 역화나 소화가 발생할 염려가 없고, 이와는 반대로 가스 투입량이 많은 경우라도 상기 제2 염공(110d,120d,130d,140d,150d,160d,170d)의 단면적이 크게 구성되어 있어 혼합가스의 분출속도를 일정 속도 이하로 유지할 수 있게 되므로 불꽃의 날림이나 불꽃 길이가 길어지는 리프팅(Lifting) 현상을 방지할 수 있게 된다.
이러한 구성에 의하면, 가스의 양이 가변 조절되는 가스 연소기기에 있어서 '최대가스소비량 대 최소가스소비량의 비'를 가리키는 턴다운비(Turn-Down Ratio;TDR)를 크게 할 수 있게 되므로 고부하영역에서부터 저부하영역에 이르기까지 안정된 연소를 수행할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 염공을 서로 다른 크기의 이중 구조로 구성하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 작은 단면적으로부터 큰 단면적을 갖는 염공이 직렬로 순차 연결되어 혼합가스가 작은 단면적의 염공을 거쳐 큰 단면적의 염공을 통해 배출되는 구조로 이루어진 경우라면 이중 구조 이외에 삼중, 사중 구조 등 다중 구조로 구성되거나, 연속적으로 단면적이 증대되는 구조로 구성되더라도 무방하다.
한편, 상기 바닥 지지프레임(21,22)은 버너 바디부(10)의 길이방향의 저면 양측부를 지지함과 동시에 버너 바디부(10)의 중첩된 상태를 유지하기 위한 것으로, 바닥 지지프레임(21,22)의 상면에는 버너 바디부(10)의 저면 양측부의 형상에 대응되는 끼움홈(21a,22a)이 형성되어 있고, 그 끼움홈(21a,22a)의 내측에 버너 바디부(10)의 저면 양측부가 안착되어 고정된다.
본 실시예에서, 상기 내측 플레이트(100)는 제1 내지 제7 내측 플레이트(110,120,130,140,150,160,170)로 구성된 세트 단위가 3회 반복 배열된 구조로 이루어진 것으로, 상기 세트 단위를 구성하는 플레이트들의 수와 반복 배열되는 회수는 이에 제한되지 않으며 버너의 용량과 설치 환경에 따라서 그 수를 달리하여 변형 실시될 수 있음은 자명하다.
도 2를 참조하면, 상기 내측 플레이트(100)를 구성하는 제1 내지 제7 내측 플레이트(110,120,130,140,150,160,170)는 각기 다른 형상으로 이루어져 있으나, 대략적인 형상은 제1 내측 플레이트(110)와 제3 내측 플레이트(130)와 제5 내측 플레이트(150) 및 제7 내측 플레이트(170) 상호 간에, 그리고 이들 사이에 중첩되는 제2 내측 플레이트(120)와 제4 내측 플레이트(140) 및 제6 내측 플레이트(160) 상호 간에는 유사한 구조로 구성될 수 있다.
각각의 플레이트(110,120,130,140,150,160,170)는 그 내측으로 일부가 절개된 틈새를 통하여 인접한 플레이트 간에 일부 구간이 소통되어 혼합가스의 유로가 형성되고, 상기 혼합가스의 유로는 그 상측으로 소정 간격을 두고 형성된 작은 크기의 제1 염공(110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c)과 큰 크기의 제2 염공(110d,120d,130d,140d,150d,160d,170d)에 소통된 구조로 이루어져 있다.
도 3을 참조하면, 제1 내측 플레이트(110)는 양측에 배치되는 몸체부(111a,111b)와, 상기 몸체부(111a,111b) 사이에 소정 간격으로 배치되는 복수의 염공 형성부(112)와, 상기 몸체부(111a,111b) 사이에 횡방향으로 설치되어 상기 몸체부(111a,111b)와 염공 형성부(112)를 결합하는 고정부(113)로 구성된다.
그리고 상기 고정부(113)는 염공 형성부(112)의 상하방향의 중간부분에 횡방향으로 설치되어, 고정부(113)의 하측에는 길이방향을 따라 일정 간격으로 복수의 혼합가스 유입구(110a)가 형성되고, 고정부(113)의 상측에는 서로 다른 크기의 제1 염공(110c)과 제2 염공(110d)이 직렬로 연결되어 있다.
여기서 상기 제1 내측 플레이트(110)를 구성하는 몸체부(111a,111b)와 염공 형성부(112) 및 고정부(113)는 설명의 편의를 위해 각각의 명칭과 도면부호를 부여한 것일 뿐, 일체형으로 구성될 수 있다.
상기 제1 내측 플레이트(110)의 후방에 위치하는 제3 내측 플레이트(130)도 이와 마찬가지로 몸체부(131a,131b), 염공 형성부(132) 및 고정부(133)로 구성되며, 그 후방에 위치하는 제5 내측 플레이트(150)와 제7 내측 플레이트(170)도 이와 동일한 패턴으로 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 내측 플레이트(120)는 양측에 배치되는 몸체부(121a,121b)와, 상기 몸체부(121a,121b) 사이에 소정 간격으로 배치되는 복수의 염공 형성부(122)와, 상기 몸체부(121a,121b) 사이에 횡방향으로 설치되어 상기 몸체부(121a,121b)와 염공 형성부(122)를 결합하는 고정부(123)로 구성되고, 상기 고정부(123)가 염공 형성부(122)의 하단부에 횡방향으로 설치된 점에서 제1 내측 플레이트(110)의 고정부(113)가 염공 형성부(112)의 중간부에 횡방향으로 설치된 구조와 차이가 있다.
상기 고정부(123)의 상측에는 혼합가스의 유로가 되는 내부 공간(120b)이 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성되고, 상기 내부 공간(120b)의 상측에는 서로 다른 크기로 형성된 제1 염공(120c)과 제2 염공(120d)이 직렬로 연결되어 있다.
상기 제2 내측 플레이트(120)의 후방에 위치하는 제4 내측 플레이트(140)도 이와 마찬가지로 몸체부(141a,141b), 염공 형성부(142) 및 고정부(143)로 구성되고, 그 후방에 위치하는 제6 내측 플레이트(160)도 이와 동일한 패턴으로 구성될 수 있다.
상기 제1 내지 제7 내측 플레이트(110,120,130,140,150,160,170)를 구성하는 각각의 유로 형성부는 인접한 플레이트 간의 접합면이 일치되지 않고 서로 엇갈리게 배치됨으로써, 혼합가스의 유로가 인접한 플레이트의 내부 공간으로 이동 가능한 구조를 이루게 된다.
또한 상기와 같이 상기 각각의 플레이트(11,120,130,140,150,160,170)를 구성하는 유로 형성부(112,122,132,142,152,162,172)에 고정부(113,123,133,143,153,163,173)가 결합되는 위치는 인접한 내측 플레이트 간에 상하로 이격되는 패턴이 교번하도록 구성됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 내측 플레이트(110), 제3 내측 플레이트(130), 제5 내측 플레이트(150) 및 제7 내측 플레이트(170)의 하단부에는 혼합가스 유입구(110a,130a,150a,170a)가 형성된다.
그리고 제2 내측 플레이트(120), 제4 내측 플레이트(140) 및 제6 내측 플레이트(160)의 내측 중간부에는 상기 혼합가스 유입구(110a,130a,150a,170a)를 통해 유입된 혼합가스가 도 5를 기준으로 양측 방향으로 유로가 전환되도록 내부 공간(120b,140b,160b)이 형성된다.
또한 제1 내측 플레이트(110), 제3 내측 플레이트(130), 제5 내측 플레이트(150) 및 제7 내측 플레이트(170)의 상단부에는 상기 내부 공간(120b,140b,160b)으로부터 유로가 다시 전환된 혼합가스가 배출되는 제1 염공(110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c, 도 8 참조)과 제2 염공(110d,120d,130d,140d,150d,160d,170d)이 직렬로 형성된다.
도 6은 도 1의 B-B선 기준 단면도로서 버너 바디부(10)의 하단부에 혼합가스 유입구(110a,130a,150a,170a)가 형성된 모습을 나타낸 것이고, 도 7은 도 1의 C-C선 기준 단면도로서 버너 바디부(10)의 중간부에 혼합가스가 이동하는 내부 공간(120b,140b,160b)이 형성된 모습을 나타낸 것이며, 도 8은 도 1의 D-D선 기준 단면도로서 버너 바디부(10)의 상단부에 제1 염공(110c,120c,130c,140c,150c,160c,170c)과 제2 염공(110d,120d,130d,140d,150d,160d,170d)이 형성된 모습을 나타낸 것이다.
여기서 상기 도 6에 도시된 혼합가스 유입구(110a,130a,150a,170a)는 혼합가스가 서로 균일한 양으로 분배되어 유입될 수 있도록 일정한 간격과 크기로 형성됨이 바람직하며, 이 경우 버너의 전체 영역에 걸쳐서 화염이 균일하게 형성되어 연소 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 이중 염공을 구비한 예혼합 버너에 의하면, 서로 다른 크기의 단면적을 갖는 이중의 염공을 구비함으로써 연소용 가스 투입량의 많고 적음에 관계없이 항상 안정적인 연소가 가능한 이점이 있다.
또한 내부의 일부가 절개된 복수의 플레이트를 중첩시켜 버너 바디부를 형성하고, 그 내부에 혼합가스의 유로가 마련되어 상측에 구비된 이중 구조의 염공으로 소통되는 구조를 갖게 되므로 연소시 발생하는 연소열의 누적에 의해 버너 바디부를 구성하는 플레이트가 열팽창되더라도 중첩된 플레이트 사이의 공간을 통해 팽창된 부피를 흡수함으로써 버너 바디부를 고정시키는 구조물에 큰 힘이 가해지는 것을 방지하고 버너의 내구 수명을 연장시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 다수의 플레이트를 중첩시켜 혼합가스 유로와 염공이 형성된 버너 바디부를 구성하고, 상기 버너 바디부를 체결부재로 조립한 후에 바닥 지지프레임 상에 안착 고정하고 측면 지지프레임을 결합하는 작업만으로 버너의 설치작업이 완료되므로 버너의 제조가 용이하고 제작 비용 또한 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 가스와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 예혼합 버너에 있어서,
    일부가 절개된 복수의 플레이트가 중첩되어 버너 바디부가 형성되고,
    상기 복수의 플레이트는 이웃하는 플레이트 간에 절개된 부분이 서로 교차하도록 배치되어 혼합가스 유로 및 복수의 염공이 형성되며,
    상기 염공은 상기 혼합가스의 진행 방향을 기준으로 혼합가스가 통과하는 단면적이 상대적으로 작은 크기의 염공과 큰 크기의 염공이 순차로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 염공은,
    상기 혼합가스가 유입되는 측에 구비된 제1 염공과, 상기 제1 염공보다 큰 단면적을 갖는 제2 염공의 이중 구조로 이루어져, 상기 혼합가스는 상기 제1 염공을 거쳐 상기 제2 염공을 통해 분출되는 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 버너 바디부는,
    이웃하는 플레이트 간에 측면의 일부가 개통된 형상으로 이루어진 세트 단위의 플레이트들이 반복적으로 중첩된 내측 플레이트;
    상기 내측 플레이트의 전방면과 후방면에 결합되어 상기 혼합가스 유로의 전·후방면을 밀폐하는 외측 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측 플레이트는,
    양측에 배치되는 몸체부와, 상기 몸체부 사이에 일정 간격으로 배치되며 상부에는 상기 서로 다른 크기의 염공이 형성된 복수의 염공 형성부와, 상기 양측의 몸체부 사이에 횡방향으로 설치되어 상기 몸체부와 상기 복수의 염공 형성부를 결합하는 고정부로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 내측 플레이트와 외측 플레이트에는 일정 간격으로 복수의 체결공이 형성되어 있고, 상기 체결공을 관통하는 체결부재에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 인접한 내측 플레이트의 염공 형성부 간의 접합면은 서로 엇갈리게 배치되어 상기 혼합가스가 통과하는 내부 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 염공은 상기 몸체부와 이에 인접한 염공 형성부의 상단부 사이 공간 및 상기 염공 형성부의 상단부 사이 공간에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 고정부가 상기 염공 형성부에 결합되는 위치는 인접한 내측 플레이트 간에 상하로 이격되어, 어느 하나의 내측 플레이트의 하부에 형성된 혼합가스 유입구로 유입된 혼합가스는 상기 고정부에 의해 유로가 전환되어 인접한 내측 플레이트의 내부 공간을 경유한 후에 상측에 형성된 염공을 통해 분출되는 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내측 플레이트의 하부에 형성된 혼합가스 유입구는 일정 간격과 크기로 형성되어, 상기 혼합가스 유입구에는 서로 균일한 양의 혼합가스가 분배되어 유입되는 것을 특징으로 하는 이중 염공을 구비한 예혼합 버너.
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