NO143590B - Brenner, saerlig for flytende brennstoff - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en brenner, særlig

for flytende brennstoff (lett-, mellom- og tungolje), omfattende et brennstofftilførselsrør som er anordnet konsentrisk i et luft-føringsrør, som er delvis omsluttet av en luftførende hylse og som er utstyrt med forstøvnirigsdyse og med et vridningslegeme (Drallkorper) som oppstrøms for forstøvningsdysen omslutter brennstofftilførselsrøret og som består av et stasjonært viftehjul samt som er innrettet til å tilføres forbrenningsluft fra omkretsen, idet forbrenningsluftmengden er regulerbar oppstrøms for brennhodet avhengig av den aktuelle brennstoffgjennomstrømning. Brennere av denne type er kjent fra britisk patentskrift 94 5.83 0

og DT-OS 1.501.904.

Forstøvningsdysene i slike brennere er utformet som reguler-ingsdyser. Oppstrøms for regulerings-dysenes munning er det anordnet et hvirvelkammer som blir tilført olje tangentialt. I for-støvningsdysens akseretning er det anordnet en boring for tilbake-føring av overflødig brennstoff ved delvis belastning. Det oppnås derved at den forholdsvis små brennstoffmengde som strømmer ut ved drift ved delbelastning, strømmer ut under en forholdsvis stor vinkel, på f.eks. 100-120°, og danner en tåke av faste stoffer hvis dråper er forholdsvis små. Brennstoffet står under et forholdsvis høyt trykk, f.eks. 3 0 bar. Under driften ved delbelastning føres størstedelen av brennstoffmengden som tilføres til hvirvelkammeret tilbake under et forholdsvis lavt trykk,

f.eks. 6 bar, slik at brennstoffmengden som blir værende i hvirvelkammeret strømmer rundt i dette med en forholdsvis høy vridnings-hastighet, slik at dette bevirker en forholdsvis høy forstøvnings-vinkel. Idet brennstoffdråpene er forholdsvis små, oppnår de forholdsvis hurtig samme hastighet som forbrenningsluften, slik at de, dersom forbrenningsluften tilføres under vridning, tar del i luftens dreiende bevegelse. På grunn av denne vridningsluft

danner det seg i området ved forstøvningsdysen et undertrykkområde, noe som fører til en tilbakestrømning av gassene i retning mot oljetåken, slik at denne hastighet blir bremset. Oljetåken beveges derved utover, slik at det ved forbrenning fører til koksavleiring på flatene som omgir forstøvningsdysen. Man har derfor erstattet hittil anvendte metallflater (britisk patentskrift 945.880) med et varmebestandig organ (DT-OS 1.501.904)

som ved bruk av brenneren blir glødende, for å forbrenne den dannete koksavleiring.

Dersom man går over fra drift med delvis belastning til drift med full belastning sprøytes størstedelen av brennstoffmengden som tilføres til hvirvelkammeret (ved tungolje) respektivt den totale brennstoffmengde gjennom forstøvningsdysen,

som har et forholdsvis lite tverrsnitt, innad i forbrenningskammeret, noe som krever et forholdsvis høyt statisk trykk i hvirvelkammeret. Idet det derved foreligger en forholdsvis liten trykkforskjell mellom trykket foran og trykket i hvirvelkammeret, er oljens omløpshastighet i hvirvelkammeret vesentlig mindre enn ved drift ved delvis -belastning. Derved blir også forstøvningsvinkelen mindre, og størrelsen på brennstoffdråpene blir mindre. Derved øker oppholdstiden i brennkammeret som er nødvendig for fullstendig forbrenning av brennstoffpartiklene.

Av denne årsak er det nødvendig med forholdsvis lange brennkamre.

Av det som er anført ovenfor fremgår det at de beskrevne brennere arbeider tilfredsstillende under drift ved full belastning på grunn av at den nødvendige oppholdstid er tilstrekkelig, mens ved drift under delvis belastning fører de tilbakestrømmende gasser dråpene i brennstofftåken tilbake til blandeanordningens fremre flate slik at det dannes koksavleiringer der.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er derfor å frembringe en strømning som er proporsjonal med dyseytelsen (dråpestørrelsen) og som er rettet mot den utsprøytete oljetåke, for å bremse oljedråpene så mye som det er nødvendig, og derved øke deres oppholdstid i forbrenningskammeret, for at det skal oppnås en bedre oppbrenning.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at det i kammeret som ligger mellom vridningslegemet og lufttilførselsrøret er anordnet to ytterligere luftføringsrør hvorav det indre rør er utstyrt med en utoverrettet endekjegle, at det nedstrøms for vridningslegemet som omslutter brennstofftilførselsrøret er anordnet to ytterligere vridningslegemer som omslutter hverandre og som har motsatte vridningsretninger, idet det indre vridningslegemes vridningsretning tilsvarer vridningsretningen til vridningslegemet som omslutter brennstofftilførselsrøret, og den minste diameter til det indre vridningslegeme er forbundet med aksialmunningen til vridningslegemet som omslutter brennstoff-tilførselsrøret, og det ytre vridningslegemes største diameter ligger mellom en sylindrisk del av det indre luftføringsrør og dettes utadrettete endekjegle, samt at det er anordnet et skyveorgan som ved delvis belastning av brenneren stort sett stenger innløpet til vridningslegemet som omslutter luftføringsrørene, rommet mellom de to ytterligere luftføringsrør samt innløpet til det ytre vridningslegeme og i det andre belastningsområde stort sett blottlegger det. Derved løses formålet fullgodt, og det oppnås at flammen som dannes etter tenningen både i delbelastningsområdet, under overgangen til området med full belastning samt i området med full belastning brenner stabilt uten å

nå bort i noen flate i blandeanordningen, idet ved overgangen fra delbelastningsområdet til området med full belastning kan luft strømme gjennom vridningslegemet som omslutter brennstoff-tilførselsrøret og ved å åpne innløpet til det ytre vridningslegeme kan det ved hjelp av dette frembringes en økende motsatt rettet vridning.

Derved reduseres vridningen til luften som strømmer gjennom vridningslegemet som omslutter brennstofftilførselsrøret, idet denne vridning motvirkes av vridningen til luften som ledes gjennom det ytre vridningslegeme, slik at det hindres at brenn-stof f partikler slynges utover.

Skyveorganet er utstyrt med tre stengelegemer hvorav det som har minst diameter er utformet som en hul sylinder, det som ligger utenfor dette er utformet som en sirkelformet skive og det ytterste som en sirkelformet skive eller som en hul avkortet kjegle, idet alle er koaksiale i forhold til brennstofftilførsels-rørets lengdeakse. Det er hensiktsmessig at de to indre stengelegemer er anordnet innstillbart på skyveorganet, mens det ytre stengelegeme er anordnet fast på skyveorganet. Derved kan luft-mengden som er nødvendig for delbelastningsdrift innstilles nøyaktig. Dersom innstillingen er foretatt må de to indre stengelegemer fastlegges slik i forhold til skyveorganet at de stenger både innløpet til vridningslegemet som omslutter forstøvningsdysen og innløpet til det vridningslegeme hvis vridningsretning er

motsatt av det førstnevnte vridningslegeme.

For å kunne påvirke flammeformen, f.eks. øke flammens diameter, er det å anbefale å sørge for at brennstofftilførsels-

røret med forstøvningsdysen og vridningslegemene samt det indre luftføringsrør og de indre stengelegemer er forskjøvet i forhold til de ytre luftføringsrør slik at den utoverrettete endekjegle i det indre luftføringsrør ligger stort sett utenfor munningen til luftføringsrøret.

Man kan også utstyre det luftføringsrør som ligger nærmest luftføringsrøret med en konvergerende endekjegle for å oppnå at flammen ved delbelastning og ved full belastning har omtrent samme diameter.

Dersom også luftføringsrøret er utformet med en konvergerende endekjegle, kan flammediameteren i begge belastningsområder reduseres ytterligere, flammen blir altså slankere. En således frembrakt, slank flamme kan også gjøres bredere dersom man som nevnt ovenfor forskyver brennstofftilførselsrøret sammen med forstøvningsdysen og vridningslegemene, det indre luftførings-

rør samt de indre stengelegemer i forhold til de ytre luft-føringsrør. Idet skyveorganet med det ytre stengelegeme forblir i sin stilling må de indre stengelegemer innstilles i forhold til de førstnevnte stengelegemer.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende skjematiske tegninger, hvori:

Fig. 1 viser et langsgående snitt gjennom et brennerhode

som er utformet ifølge oppfinnelsen og hvis blandeanordning er anordnet inne i luftføringsrøret, idet brennerhodets deler i den øvre halvdel er vist i den stilling som tilsvarer drift ved delvis belastning, mens i den nedre halvdel er delene vist i den stilling som tilsvarer drift ved full belastning.

Fig. 2 viser brenneren ifølge fig. 1, men her er blande-r anordningen forskjøvet til høyre i forhold til luftføringsrøret. Fig. 3 viser brenneren ifølge fig. 1, men her er et av de ytre luftføringsrør utstyrt med en konvergerende endekjegle. Fig. 4 viser brennerhodet ifølge fig. 1, hvor også det egentlige luftføringsrør er utstyrt med en konvergerende endekjegle. Fig. 5 viser brenneren ifølge fig. 4, etter forskyvning av blandeanordningen til høyre, slik som vist i fig. 2.

I et hulsylindrisk luftføringsrør 1 er det konsentrisk anordnet et brennstofftilførselsrør 3 med forstøvningsdyse 4. Et vrid-ningslegéme 5, som er dannet av et stasjonært viftehjul omslutter oppstrøms for forstøvningsdysen 4 brennstofftilførselsrøret 3 i forholdsvis stor avstand fra dette, slik at det mellom vridningslegemet 5 og brennstofftilførselsrøret dannes et ringformet rom

6 som oppstrøms er stort sett stengt med en vegg 7. I området

for røret 6 omslutter en hylse 8 brennstofftilførselsrøret 3 og forstøvningsdysen 4, slik at det mellom hylsen og brennstoff-tilførselsrøret og forstøvningsdysen kan strømme luft som er antydet med en pil 9. Det spyles altså luft om forstøvnings-dysen 4. Mellom veggen 7, som løper på tvers av brennstoff-tilførselsrøret, og brennstoffrørets omkretsflate er det altså utformet en ringformet spalte 10. Hylsen 8 er utstyrt med utløps-åpninger 12 som fører luftstrømmen gjennom den ringformete spalte 10 også delvis utover, og består her av to konsentrisk anordnete

hylsedeler 8' og 8", noe som muliggjør en lettvintere ferdig-gjøring. Hylsedelen 8" er utstyrt med en konvergerende endekjegle

Mellom vridningslegemet 5 og luftføringsrøret 1 er det anordnet to ytterligere luftføringsrør 13 og 14 hvorav det indre rør 14 er utstyrt med en utoverrettet, altså divergerende, endekjegle 16. Det ytre luftføringsrør 13, som sammen med luftførings-røret 1 danner et ringformet rom 17, er innvendig utformet med en innsnevring 18 som her består av en tilformet platedel. Det indre luftføringsrør 14 er også utformet med en liknende innsnevring 19. I området for denne innsnevring 19 er det anordnet to vridningslegemer 2 0 og 21 som omslutter hverandre og hvor det indre vridningslegeme 21 er forbundet med vridningslegemets 5 aksialmunning 5', slik at den luft som føres innenfor det indre luftføringsrør 14 kan strømme gjennom de to vridningslegemer 20 og 21. Med unntakelse av under .den såkalte delbelastningsdrift strømmer derved luften i luftføringsrøret 1, sett innen-fra og utover, gjennom den ringformete spalte 10, gjennom vridningslegemet 5, vridningslegemene 21 og 20, mellom de to luft-føringsrør 13 og 14 samt gjennom det ringformete rom 17 i retning mot det ikke viste forbrenningskammer.

Idet det på brennstofftilførselsrøret 3 er anordnet et forskyvbart og derved innstillbart skyveorgan 22 hvorpå det via armer 23 er anordnet en hul, avkortet kjegle 24 som også kan være utformet som en sirkelformet skive, og via armer 25 en hul sylinder 26, kan lufttilførselen til vridningslegemet 5 og til det ringformete rom 27 mellom luftføringsrørene 13 og 14 avbrytes. Armene 23 er for. enkel tilpasning av hulsylinderen 26 til vridningslegemet 5 innstillbar og festbar i forhold til skyveorganet 22, slik som antydet med holdeorgan 28. Dessuten er det på den hule sylinder 26 via armer 29 anordnet en sirkelringformet skive 30

som gjør det mulig å utelate de ytre vridningslegemer 20, slik at forbrenningsluften som tilføres over et kammer 31 bare kan strømme ut gjennom vridningslegemene 21 når den sirkelrunde skive 30 danner avslutning på vridningslegemet 20. I delbelastningsområdet er altså i dette tilfelle vridningslegemet 5, vridningslegemet 20 og kammeret 27 lukket, blir altså ikke gjennomstrømmet av forbrenningsluft, noe som svarer til delbelastningsområdet.

For å vise begge skyveorganets stillinger på tegningen, er det i den øvre del av tegningen, atskilt med en linje 32, vist stillingen til delene i delbelastningsområdet og i den nedre del stillingen til delene ved drift under full belastning respektivt i andre belastningsområder, slik at det også fremgår hvilke deler av brenneren som er stasjonære, altså er anordnet uforskyv-bare.

Langvarige forsøk har vist at en slik brenner arbeider fullgodt ikke bare med lettolje, men også med mellomolje og med tungolje, og at det kan frembringes korte, slanke flammer uten at det i vedvarende drift kunne iakttas koksavleiringer og olje-dråper.

Dersom man som vist i fig. 2 forskyver brennstofftilførsels-røret 3 med forstøvningsdysen 4, vridningslegemene 5, 20, 21, stengeorganene 26 og 3 0 samt luftføringsrøret 14 med endekjeglen 16 fra stillingen i fig. 1 til stillingen i fig. 2, må man bare sørge for at derved også stengeorganene 26 og 30 også stenger vridningslegemet 5 respektivt vridningslegemet 20, er man i stand til å øke flammens diameter så mye som det synes hensiktsmessig i forhold til utformingen av brennkammeret.

Man kan også, som vist i fig. 3, forandre brennerhodet i fig. 1 ved at man tilordner luftføringsrøret 13 en konvergerende endekjegle 15, hvorved flammens diameter kan reduseres. Flammens diameter blir derved både ved delbelastning og ved full belastning stort sett lik.

Også i dette tilfelle kan den i forbindelse med fig. 2 beskrevne forskyvning av de indre deler av blandeanordningen tas med i betraktning, og det oppnås derved også i dette .tilfelle en bredere flamme ved full belastning, idet luften som strømmer gjennom det ringformete kammer 27 er rettet utover, slik som i utførelseseksemplet i fig; 2.

Ved utførelseseksemplet ifølge fig. 4, som er en videre-utvikling av utførelseseksemplet i fig. 3, er det også til luftføringsrøret 1 tilordnet en konvergerende endekjegle 2, hvorved flammen både ved delbelastning og ved full belastning er forholdsvis kort og slank.

Utførelseseksemplet i fig. 5 viser endelig forskyvningen,

som ovenfor er omtalt i forbindelse med fig. 2 og 3, idet i dette tilfelle flammen kan gjøres bredere enn ved tilfellet i fig. 4.

Selv om den ovenfor beskrevne brenner er særlig velegnet

for forbrenning av flytende brennstoff, er det ved forsøk blitt fastslått, at det med en slik brenner også kan forbrennes gass-formete brennstoff. I et forsøk ble det anordnet gasstilførsels-ledninger slik at deres ender løper gjennom endekjeglen 16, slik at altså munningene for disse gasstilførselsledninger munner ut i kammeret 33 som er omgitt av endekjeglen 16.

Claims (6)

1. Brenner, særlig for flytende brennstoff (lett-, mellom-

og tungolje), omfattende et brennstofftilførselsrør som er anordnet konsentrisk i et luftføringsrør, som er delvis omsluttet av en luftførende hylse og som er utstyrt med forstøv-ningsdyse og med et vridningslegeme som oppstrøms for forstøv-ningsdysen omslutter brennstofftilførselsrøret og som består av et stasjonært viftehjul samt som er innrettet til å tilføres forbrenningsluft fra omkretsen, idet forbrenningsluftmengden er regulerbar oppstrøms for brennhodet avhengig av den aktuelle brennstoffgjennomstrømning, karakterisert ved at det i kammeret som ligger mellom vridningslegemet (5) og luft-føringsrøret (1) er anordnet to ytterligere luftføringsrør (13, 14) hvorav det indre rør (14) er utstyrt med en utover rettet endekjegle (16), at det nedstrøms £>r vridningslegemet som omslutter brennstofftilførselsrøret (3) er anordnet to ytterligere vridningslegemer (20,21) som omslutter hverandre og som har motsatte vridningsretninger, idet det indre vridningslegemes (21) vridningsretning tilsvarer vridningsretningen til vridningslegemet (5) som omslutter brennstofftilførselsrøret (3), og den minste diameter til det indre vridningslegeme (21) er forbundet med aksialmunningen (5') til vridningslegemet (5) som omfatter brennstofftilførselsrøret (3) og det ytre vridningslegemes (20) største diameter ligger mellom en sylindrisk del av det indre luftføringsrør (14) og dettes utadrettete endekjegle (16), samt at det er anordnet et skyveorgan (22) som ved delvis belastning av brenneren stort sett stenger innløpet til vridningslegemet C5) som omslutter luftføringsrøret (3), rommet mellom de to ytterligere luftføringsrør (13,14) samt innløpet til det ytre vridningslegeme (20) og i det andre belastningsområde stort sett blottlegger det.

2. Brenner i i.samsvar med krav 1, karakterisert ved at skyveorganet (22) er utstyrt med tre stengelegemer (24,26,30) hvorav stengelegemet (26) med minst diameter er utformet som en hulsylinder, det mellomliggende stengelegeme er utformet som en sirkelformet skive mens det ytre stengelegeme er utformet som sirkelformet skive eller hul, avkortet kjegle, idet hvert av dem er anordnet koaksialt om brennstofftilførsels-rørets (3) langsgående akse.

3. Brenner i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at de to indre stengelegemer (26,30) er anordnet innstillbart på skyveorganet (22).

4. Brenner i det minste i samsvar med krav 1, karak-terisert ved at brennstofftilførselsrøret (3) med forstøvningsdysen (4), vridningslegemene (5,20,21) samt det indre lufttilførselsrør (14) er forskjøvet i forhold til de ytre luftføringsrør (1,13), slik at den utoverrettete endekjegle (16) og det indre luftføringsrørs (14) utoverrettete endekjegle (16) hovedsakelig ligger utenfor luftføringsrørets (1) munning (fig. 2 og 5) .

5. Brenner i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det luftføringsrør (13) som ligger nærmest luftføringsrøret (1) er utstyrt med en konvergerende endekjegle (15) (fig. 3).

6. Brenner i samsvar med krav 5, karakterisert ved at også luftføringsrøret (1) et utstyrt med en konvergerende endekjegle (2) (fig. 4 og 5).