NO156504B - Gasshvirveldanner - Google Patents

Description

Tidligere erfaring viser at forbrenning vil være mer full-stendig hvis gassene settes i rotasjon for blanding av de forskjellige deler av gasstrømmen. Denne blanding finner fortrinnsvis sted nær en høytemperaturdel av forbrennings-gassenes strømningsbane.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til

en gasshvirveldanner for forskjellige typer forbrenningsanordninger og med en betydelig virkning når det gjelder å forbedre den endelige forbrenning av gassene slik at den termiske virkningsgrad øker. Oppfinnelsen kan benyttes i forbrenningsanordninger i kjeler for direkte varmeutveks-ling og kan også benyttes i anlegg for destruksjon av foru-rensende gasser, for eksempel ekshaust fra forbrennings-motorer eller fra visse industrielle prosesser.

Hvirveldanneren kan utføres slik at hele gasstrømmen tvinges til å passere gjennom den og den er kjennetegnet ved en dobbeltvegget enhet som helt fyller utløpet fra kammeret, der en første membranvegg som møter gasstrømmen har radielle spalter, hver med en skrå vinge langs i det minste en kant,

en andre membranvegg har en sentral åpning, men ellers ingen gjennombrytninger og et ekspansjonsutløp forbundet med åpningen. Uttrykket passasje innbefatter en hvilken som helst egnet del av en passasje eller en kanal.

Ekspansjonsdysen er fortrinnsvis utført som et ekspansjons-utløp og dens utløpskant er fortrinnsvis avrundet.

Med en hvirveldanner som er beregnet for en forbrennings-anordning der det avsluttende forbrenningskammer har vann-kjølte vegger, rekker dysen stort sett frem til en avkjølt endevegg i det avsluttende forbrenningskammer.

Den første membranvegg kan ha en sentralt plassert inspeksjonsåpning.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere som eksempel under henvisning til tegningene der: Figur 1 viser et vertikalt snitt gjennom en varmtvanns-k jeie,

figur 2 viser i forstørret målestokk et snitt etter linjen II-II på figur 1,

figur 3 viser en del av utløpsgrenrøret for en forbrenningsmotor med hvirveldannere anbragt i utløpene fra de enkelte sylindere,

figur 4 viser et utløpsgrenrør med en enkel hvirveldanner i den felles utløpsforbindelse og

figur 5 viser et snitt tatt etter linjen V-V på figur 4.

Varmtvannskjelen på figur 1 er hovedsaklig av velkjent type og har et vertikalt forbrenningskammer 10 med et avsluttende forbrenningskammer 11. Et antall røkerør 12 strekker seg oppad fra det sistnevnte kammer 11 til et øvre samlekammer 13 som er forbundet med et avtrekk 14.

Røkerørene 12 strekker seg gjennom en vannfylt kappe 15, med en vannkjølt vegg 16 og en bunn 17 som begrenser det avsluttende forbrenningskammer 11.

Kjelen forutsettes å være tilkoblet et sirkulasjonssystem, hvorfra vann returnerer gjennom en ledning 18 og til hvilket vann mates gjennom en annen ledning 19.

I den øvre del av forbrenningskammeret finnes det en vanlig olje-eller gassbrenner 20. Brenneren kan være innrettet til å gi forbrenningsgassene en viss rotasjon allerede i forbrenningskammeret 10.

I den nedre ende av forbrenningskammeret sitter det en hvirveldanner 21 som er laget av varmebestandig stål og er slik formet at den helt fyller tverrsnittet i forbrenningskammeret.

Hvirveldanneren omfatter en dobbeltvegget øvre del med en øvre membranvegg 22 og en nedre membranvegg 23. Den øvre membranvegg har flere radielle spalter 24. Hver av disse har en skråttstilt nedadrettet vinge 25 langs en av sine kanter, vist i forstørret målestokk på figur 2.

Den nedre membranvegg 23 er hovedsaklig ubrutt, men har en sentral gassutløpsåpning 26. En ekspansjonsdyse 27 er forbundet med denne åpning og har en avrundet utløpskant 28.

Dysen er fortrinnsvis utført som en ekspansjonsdyse, der

noe av hastighetsøkningen i åpningen 26 omdannes til trykk.

I det eksempel som er vist på tegningene, rekker dysen 27

ned mot den kjølte bunn 17. Gassene blir her hurtig nedkjølt, noe som reduserer nitrogen-oksydinnholdene i avtrekksgassene.

Bunnen har en inspeksjonsåpning 29 og det finnes en sentral åpning 29a i den øvre membranvegg 22, der det er mulig å betrakte flammen via inspeksjonsåpningene 29 når det hele er i drift. Åpningen 30 er vesentlig mindre enn åpningen 26

og særlig hvis gassene er i rotasjon allerede i forbrenningskammeret vil det her ikke være noen særlig aksial utstrøm-ning av gass.

Under brenningen vil hvirveldanneren bli varmet opp til

en høy temperatur og alle avtrekksgasser må passere gjennom rommet mellom de to membranvegger 22 og 23. Her finner det sted en god blanding av gassene og det oppnås en effektiv avsluttende forbrenning under passasjen gjennom dysen 27

og i kammeret 11.

En vinge 25 er anbragt langs en av kantene av hver spalte

24 og er rettet ned mot den annen membranvegg. Som et alternativ eller et tillegg, kan de motstående kanter av spaltene ha en oppadrettet skrå vinge.

Kjelen som er vist og beskrevet står vertikalt, men kan også være anbragt horisontalt. Brenneren kan være modifisert for fyring med ved eller kullpulver, kulloppslemning eller andre brendsler med delvis pulverisert konsistens.

Et viktig område for bruk av oppfinnelsen er til destruksjon av gasser fra forskjellige prosesser for eksempel innen celluloseindustrien, der gassene ikke bør slippes fritt ut i atmosfæren. I mange tilfeller inneholder disse gasser forbrennbare bestanddeler og ved tilsetning av ytterligere brendsel kan man oppnå temperaturer som forbrenner lukt-stoffer eller bryter ned for eksempel oppløsningsmidler.

Gasshvirveldanneren som her er beskrevet, kan med fordel monteres i utløpsgrenrøret for en forbrenningsmotor. Den vil bidra til en effektiv etterbrenning av de utstrømmende gasser og vil også absorbere avgasstøy.

Det er naturligvis ikke nødvendig at hvirveldanneren har

samme diameter som forbrenningskammeret eller passasjen.

I et meget stort forbrenningskammer, er det mulig å legge

opp mursten for å danne en innsnevring av tverrsnittet der hvirveldanneren kan monteres.

Figur 3 viser en del av utløpsgrenrøret 30 for en forbrenningsmotor 31. I hver av utløpspassasjene 32 fra hver sylinder er det innsatt en gasshvirveldanner 21a.

I utførelsesformen på figur 4 er avgassgrenrøret 33 forbundet med de seks sylindere i forbrenningsmotoren 34 og en enkel gasshvirveldanner 21b er innsatt i det felles avgassrør 35. Hvirveldanneren kan holdes på plass på en hvilken som helst måte for eksempel som på figur 3, der dens øvre del hviler mot skuldere i avgasskanalen, eventuelt låst med en eller annen bajonettanordning. På figur 4 er leppene ved den øvre del spendt mellom flensen på avgasskanalen og den tilstøtende flens på avgassrøret som danner forbindelsen.

Figur 5 viser, sett ovenfra, den øvre del av hvirveldanneren, betraktet fra innløpssiden. De radielle spalter 24 og tungene i disse, vil gi gassene en tydelig hvirvel-bevegelse.

Claims (5)

1. Hvirveldanner i et kammer (10) eller en passasje for varme forbrenningsgasser eller prosessgasser,karakterisert vedat den omfatter en dobbeltvegget enhet (21) som helt fyller utløpet fra kammeret (10) og der en første membranvegg (22) som møter gasstrømmen har radielle spalter (24) hver med en skrå vinge (25) langs minst en kant, en andre membranvegg (23) med en sentral åpning (26), men ellers uten gjennombrytninger og med et ekspansjonsutløp (27) forbundet med åpningen (26).

2. Hvirveldanner som angitt i krav 1,karakterisert vedat ekspansjonsutløpet (27) er utført som en ekspansjonsdyse.

3. Hvirveldanner som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat dysen (27) har en avrundet ut-løpskant (28).

4. Hvirveldanner som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, anvendt i et ildsted med et avsluttende forbrenningskammer (11) med vannkjølte vegger (16, 17), der ekspansjonsdysen (27) strekker seg over en betydelig avstand mot en avkjølt endevegg (17) i det avsluttende forbrenningskammer (11).

5. Hvirveldanner som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den første membranvegg (22) har en sentralt anbragt inspeksjonsåpning (29a).