DK142822B - Brænder til flydende brændsel. - Google Patents

Description

(sife I gp£7 \Ra (11) FREMLÆ66ELSESSKRIFT 142822 DANMARK «'> ln. CI.J F 23 O 11/04 §(21) Ansøgning nr. J1 88/68 (22) Indleveret den 28. jun. 19 68 (24) Løbedag 28. jun. 1968 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsasskriftet offentliggjort den 2. f eb. 1 98l DIREKTORATET FOR , . . , .

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET w Pnontet begasret frs den

29. aug. 1967, 664170, US

(71) ESSO RESEARCH AND ENGINEERING COMPANY, Elizabeth, New Jersey, US.

(72) Opfinder: William Lyall Buchanan, 2 North shore Terrace, Lake Mohawk,

Sparta, New Jersey, US: 'Harry Franklin Straight Jr., 3 William Street, Succasunna, New Jersey, US. "" (74) Fuldmagtig under sagens behandling:

Ingeniørf irmaet Lehmann & Ree.

(64) Brænder til flydende brændsel.

Den foreliggende opfindelse angår en brænder til flydende brændsel af den i krav l's indledning angivne art, som frembringer forbrænding med blå flamme eller uden flamme med et minimum af overskudsluft. Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en brænder med et lufttilførselssystem, som giver optimale forbrændingsresultater med en høj stabilitet og et minimum af støj, og ifølge opfindelsen opnås dette ved at udforme brænderen som angivet i krav l's kendetegnende del. Når den ved hjælp af de tangentiale dyser i den cylindriske kanal skabte indvendige lufthvirvelstrøm koncentrisk omkring brændselsdysen bevæger sig ind i forbrændingskammeret, bliver dens udvidelse ind i dette med den større diameter reguleret som følge af tilstedeværelsen af den koniske runding ved forbrændingskammerets indgangsende. Den cylindriske kanal med ensartet diameter svarende til indgangsendens diameter bevir- 142822 2 ker, at der fås en maksimal hvirvelvirkning uden nogen efterfølgende drosling og derfor med et minimalt tryktab. Den nævnte runding forøger forbrændingens stabilitet betydeligt og former brændsel-luftstrålerne og forlænger den hvirvlende bevægelse af luften, som træder ind i forbrændingskammeret. Rundingen forhindrer endvidere, at den hvirvlende luftstrøm udvider sig i en for stor vinkel, hvilket ville resultere i dårlig brændsel-luftblanding. Rundingen sætter således en øverste grænse for spredevinklen, som den hvirvlende luft kan antage, og dette indebærer alt i alt, at luften hvirvles og blandes med brændslet, således at optimal forbrænding opnås.

Lufttilførselsdyserne kan ifølge opfindelsen være udformet som angivet i krav 2, hvorved der fås en relativt høj tangential hastighed af luften. For at opnå et særligt lavt tryktab og dermed et lavt effektbehov af tilgangsluften kan lufttilførselsdyserne være udformet som angivet i krav 3.

En udføreisesform for brænderen ifølge opfindelsen, som har vist sig særlig fordelagtig for forbrændingens stabilitet, er ejendommelig ved det i krav k angivne.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en udførelsesform for en brænder ifølge opfindelsen delvis i snit efter linien 1-1 i fig. 2, fig. 2 samme set fra enden og delvis i snit efter linien 2-2 i fig. 1, fig. 3 samme set i snit efter linien 3-3 i fig. 1, fig. 4 lufttilførselskammeret set fra enden efter linien 4-4 i fig. 3, fig. 5 en udførelsesform for en lufttilgangskanal ifølge opfindelsen vist i perspektiv, fig. 6 et billede svarende til fig. 1 af en modificeret udførelsesform for brænderen ifølge opfindelsen og fig. 7 et billede i perspektiv svarende til fig. 5 og visende en anden form for lufttilgangskanalen.

På tegningen er en med lo betegnet brænder monteret i en typisk fyrvæg 12 ved hjælp af en ringformet flange 2o. Et tyndt lag af asbestpakning 22 er anvendt til at tætne spalten mellem hullet i fyrvæggen og ydersiden af brænderen lo. Fyret, hvoraf væggen 12 kun danner en del, forudsættes at have et ildrum 14. Brænderen lo har en forbrændingskammerdel 16, der er omgivet af en ydre metalkappe 18.

Det indvendige af forbrændingskammeret dannet af den ydre kappe 18 indeholder flere lag af ildfast varmeisolerende materiale. Det inder- 3 142822 ste ildfaste lag 24 omfatter en ringformet runding eller konisk bunddel 26, der omgiver luft- og brændselsadgangsåbningen 27 ved enden af forbrændingskammeret 16.

Luft- og brændselstilgangsenden 3o i brænderen lo består af en endeplade 32, der ved hjælp af kendte organer er fastgjort til en flange 34 på den ydre kappe 18. Et lufthvirveldysekaromer eller -kanal 38 er fastgjort til den indvendige overflade af endepladen 32 ved en svejsning 42. Lufthvirvelkanalen 38 strækker sig fra pladen 32 tværs over og igennem et lufttilgangsovertrykskammer 36 ind i adgangsåbningen 27 i forbrændingskammeret og ender i nærheden af den koniske runding 26. Den åbne ende af den indre hvirvelkanal 38 understøttes i forbrændingskammerets åbning 27 ved hjælp af en passende pakningsring 28, der kan bestå af asbest eller et andet lignende materiale.

De konstruktive trask ved lufthvirveldysekanalen 38 er vist mere detaljeret i figurerne 2,4 og 5. Kanalen 38 har et antal tangen-tiale tilgangsdyser 4o, som modtager luft under tryk fra en egnet blæser (ikke vist), som står i forbindelse med en lufttilgangsflange 41. Forbrændingsluften, som strømmer gennem dyserne 4o, får en hvirlende bevægelse omkring de indvendige vægge af kanalen 38 og udvider sig derefter i tilgangsenden af forbrændingskammeret. Det indre af kanalen 38 indeholder et brændselsdysebærerør 44 med et antal indstillingsskruer 46 fordelt rundt omkring det og udenfor endepladen 32. Disse skruer 46 er anbragt således, at en brændselsstråledyse, vist ved 48, let kan indstilles aksialt for at anbringe planet for afgangsåbningerne i forhold til strålespredevinklen i en optimal stilling i forhold til vinklen og beliggenheden af rundingen 26 for at opnå den mest effektive forbrænding. Den indvendige ende af brænderrøret 44 understøttes af en konisk luftkammerkegle 5o, som har et antal huller 52. Keglen 5o understøtter den indvendige ende af røret 44 og forhindrer samtidigt de varme forbrændingsprodukter i at recirkulere udbred delse af flammen i forbrændingskammeret bagud forbi keglen for effektivt at beskytte den bageste del af brænderen. På den udvendige væg af forbrændingskammeret 16 er anbragt et skuehul 54, hvorigennem forbrændingskammeret kan iagttages. Et lignende inspektionsorgan er anbragt i bagpladen 32 for at muliggøre betragtning af flammen i aksial retning. Iagttagelse gennem skuehullet 54 på bagpladen 32 af flammen sker gennem hullerne 52 i keglen 5o, idet hullerne har en tilstrækkelig diameter til at tillade en sådan iagttagelse.

Hver af de tangentiale tilgangsdyser 4o har et par op til hinanden stødende på hinanden vinkelrette sidevægge 56 samt et par 4 142822 konvergerende sidevægge 58, der også støder op til hinanden. På denne måde fås et minimalt tryktab gennem tilgangsdyserne 4o, og i kombination med den i det væsentlige konstante og ensartede diameter af kanalen 38 er der tilvejebragt en brænder, som har yderst små effektbehov af tilgangsluften samt en høj forbrændingsvirkningsgrad på grund af den optimerede stilling af brændselsstrålen i forhold til den ekspanderende hvirvel af forbrændingsluft. Det skal navnlig bemærkes, at vinklen af brændslets strålekegle, som udsendes fra enden af brændselsrøret 48, er i det væsentlige den samme som den af den vinkelformede runding 26 indesluttede vinkel. Disse vinkler for brændselsstrålen og keglen holdes fortrinsvis indenfor området 9o° til loo°.

Anbringelsen af den koniske bund under denne vinkel forøger betydeligt forbrændingens stabilitet og former brændsel-luftstrålerne og forlænger den hvirvlende bevægelse af luften, som træder ind i forbrændingskammeret. Endvidere forhindrer keglerundingen 26 en overdrevent hvirvlende luftstrøm, som kan træde ud af luftkammeret, i at udvide sig i en for stor vinkel, hvilket ville resultere i dårlig brændsel-luftblanding . Tilstedeværelsen af rundingen 26 frembyder med andre ord en øverste grænse for spredevinklen, som den hvirvlende luft, der træder ud af kanalen 38, kan antage. Dette træk i forbindelse med den konstante diameter og lille diameter af lufttilgangskanalen 38 giver en ny og forbedret brænder med betydeligt forbedrede forbrændingsegenskaber .

I fig. 6 og 7 er vist en modificeret brænderform. Dele med samme funktioner som tidligere er forsynet med samme betegnelser og skal ikke beskrives igen. Det vil imidlertid ses, at brænderen i fig.

6 og 7 har et ændret lufthvirvelkammer 6o med et antal ikke konvergerende tangentiale dyser 62. Tværsnitsarealet af dysen 62 forbliver ensartet. Medens der kan optræde et lidt højere tryktab end ved det konvergerende tværsnit i fig. 4 og 5 i den først beskrevne udførelsesform, fås der med denne ændrede dyseudformning på denne måde en højere tangential hastighed. Forbrændingskammeret 16 i brænderen i fig. 6 har en indskrænket afgangsåbning 68 begrænset af en voksende og konvergerende tykkelse af yderligere ildfast materiale vist ved 64. På denne måde opnås højere afgangshastigheder af forbrændingsprodukterne end ved den ikke droslede afgangsåbning i forbrændingskammeret 16 i fig. 1. Fortrinsvis er diametren af afgangsåbningen 68 mindre end halvdelen af den aksiale længde af den konvergerende sidevægdel af forbrændingskammeret 16, hvilken sidstnævnte del udgør brænderens stråledannende sektion. Dette forhold mellem diameter og længde vil sikre, at en vel- 5 142822 afgrænset stabil stråle af forbrændingsprodukter rettes ind i det tilstødende fyrvarmeoverføringskammer 14.