NO754109L - - Google Patents

Description

Hetgassgenerafcor.

Oppfinnelsen vedrører en hetgassgenerator for fremstilling av hete forbrenningsgasser fra flytende brennstoffer, for eksempel lett fyringsolje, hvilke gasser eksempelvis i en etter hetgassgeneratoren anordnet varmeveksler avgir sin energi til varmvann eller lignende.

Ved vanlige konvensjonelle oljebrennere, slik som eksempelvis anvendt for drift av fyrkjeler,'vil det særlig i brennerens startfase eller også ved variasjoner i skorstenstrek-ken oppstå sotdannelse som medfører tilsmussing av fyrkjelen eller andre tilhørende varmeflater, hvorved varmeoverføringen fra gassene til det medium som skal oppvarmes, for eksempel kjelevann, påvirkes. Videre dannes karbonmonoksyd og uforbrendte hydrokarboner, hvilket fører til en luktutvikling som følge av de uforbrendte hydrokarboner, og til økede tap som følge av den ufullstendige forbrenning, hvilket gir seg utslag i oppvar-mingsomkostningene.

Det er kjent hetgassgeneratorer som drives ved at fyringsolje forstøves i en dyse,' på samme måte som en vanlig oljebrenner, blandes med en av en vifte tilveiebragt luftstrøm<p>g forbrennes i et brennkammer som utgjør en bestanddel av hetgassgeneratoren. En sylinder.som omgir brennkammeret,vog i den ene enden har en utgangsåpning for de hete gasser og i-den andre enden slipper inn forstøvet flytende brennstoff og luft, er omgitt av to konsentriske, ringsylindriske luftkanaler, idet vifteluften ledes gjennom den ytre luftkanal og til brennkammersylinderens utgangsende hvoretter vifteluften går tilbake i den indre luftkanal langs den varme brennkammersylinder og til dyse-enden hvor så den forvarmede vifteluft går inn i brennkammersylinderen og blandes med det forstøvede flytende brennstoff. En ulempe med denne hetgassgenerator er at brennkammeret aldri kan holdes helt fritt for rester. I løpet av en viss tid vil det således danne seg et sotlag og man får en uren forbrenning med tilhørende ulemper.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse, er å tilveiebringe en hetgassgenerator hvormed det er mulig, på en lite plasskrevende måte, å foreta en praktisk talt luftover-skuddsfri, altså støkiometrisk forbrenning så vel som en lufthygienisk skikkelig og sotfri forbrenning av fyringsolje eller lignende flytende brennstoff, og å tilveiebringe en hetgass med en meget høy temperatur, og hvormed det også er mulig å varme kjelekonstruksjoner for eksempel i et sentralvarmeanlegg, hvilke kjelekonstruksjoner således ikke lenge behøver å ha et kjelebrennkammer, men bare kan bestå av meget kompakte hetefla-ter. Ved disse kan, man som følge av at sotdannelsene bortfaller benytte heteflateribber som man "ellers ikke kan anvende ved vanlige oljefyringskjeler på grunn av sotdannelsene som krever god tilgjengelighet av heteflatene.

Ut i fra en hetgassgenerator, hvor en brennkammersylinder, som i den ene enden har en utgangsåpning og i den andre enden har en dyseinnretning, er omgitt av to konsentriske, ringsylindriske luftkanaler, som har innbyrdes forbindelse ved brennkammersylinderens utgangsende og hvorav den mellom brennkammersylinderen- og den indre lufttilføringssylinder liggende indre luftkanal ved brennkammersylinderens dyseende er forbundet med brennkammersylinderens innerrom og den mellom den indre lufttilføringskanal og en ytre lufttilføringskanal liggende ytre luftkanal er forbundet med en vifte, består oppfinnelsen i at det ved brennkammersylinderens dyseende er anordnet en bppstu-vingsskive som utfyller hele lysåpningen til brennkammersylinderen, har gjennomgående åpninger for den fra den indre luftkanal inn i brennkammersylinderens innerrom overstrømmende luft, og gjennom hvis mitte dyseinnretningen munner i brennkammersylinderen. På en særlig fordelaktig måte kan disse gjennomgående åpninger i oppstuvingsskiven bestå av flere konsentriske anord-* nede hullsirkler hvor de enkelte hull er slik utformet og går slik gjennom oppstuvingsskiven at luften under gjennomstrømmingen i hullene settes i en virvelbevegelse om brennkammersylinderens lengdeakse. Denne oppstuvingsskive som altså helt utfyller inn-gangsåpningen i brennkammersylinderen, muliggjør en stabiliser. ring av flammen og har derfor en gunstig" innvirkning på innretningen med hensyn på oppnåelse av en sotfri forbrenning av det flytende brennstoff. Oppnåelsen av en sotfri forbrenning støt-tes dessuten i vesentlig grad dersom brennkammersylinderen i en avstand fra oppstuvingsskiven og over hele omkretsen har en eller flere hullrader for innføring av luft fra den indre .luftkanal til det indre rom i brennkammersylinderen. Gjennom disse hullrader blir en del av den vifteluft som ved gjennomstrømmin-gen i den indre luftkanal forvarmes av brennkammersylinderen, ført inn i brennkammersylinderen som het sekundær luft og blan-det inn i oljetåkekjeglens' ytre kantsoner, slik at man er sik-ret en fullstendig og skikkelig forbrenning også av kantsone-oljedråpene og man unngår uforbrendte hydrokarboner i de avgas- . ser som forlater hetgassgeneratoren. Videre understøttes en ren og lufthygienisk forbrenning dersom det i den enden av den indre luftkanal som vender mot brennkammersylinderens utgangsende anordnes virvelskovler for tilveiebringelse av en skrueformet luftstrømning i den indre luftkanal. Derved understøt-tes forvarmingen av vifteluften fra brennkammersylinderen i vesentlig grad, slik at en meget varm primærluft kan gå inn i brennkammeret gjennom oppstuvingsskiven og også meget varm sekundærluft kan blandes med. oljetåkekjeglens ytre kantsoner.. Da . brennkammersylinderen oppvarmer seg hurtig og sterkt ved hjelp av flammen og man også meget hurtig får en sterk forvarming av vifteluften vil man allerede i hetgassgeneratorens startfase få en fullstendig og absolutt sotfri forbrenning av det flytende brennstoff. ;Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av et utførelseseksempel av en hetgassgenerator ifølge oppfinnelsen, under henvisning til teg-ningene hvor ;figur 1 viser et -lengdesnitt gjennom hetgassgeneratoren, ;figur 2 viser et tverrsnitt etter linjen II-II i figur 1, ;figur 3 viser et tverrsnitt etter linjen III-III;i figur 1, ;figur 4 viser oppstuvingsskiven i større målestokk og i et snitt som/i figur 1, ;figur 5 viser oppstuvingsskiven i figur 4 sett nedenfra, ;figur 6 viser et snitt gjennom et hull i oppstuvingsskiven etter linjen VI-VI i figur 4, ;figur 7 viser et grunnriss av oppstuvingsskive-. ;. utsnittet i figur 6,;figur 8 viser den i figur 1 til høyre liggende ende av den indre luftføringssylinder i større målestokk, og-figur 9 viser luftføringssylinderenden i figur 8, sett ovenfra. ;Hetgassgeneratoren inneholder en brennkammersylinder 1 som danner hetgassgeneratorens.brennkammer. Brennkammersylinderen er fremstilt av høyvarmebestandig stoff og med tynne vegger slik at den meget raskt kan oppvarmes av forbrenningen i brennkammeret og bringes til gløding. I den høyre enden har brennkammersylinderen en utgangsåpning 2. I den venstre enden av brennkammersylinderen munner en dyse innretning 3-som tjener til forstøvning av et flytebrennstoff, for eksempel lett fyringsolje. Brennkammersylinderen 1 er konsentrisk omgitt av en indre lufttilføringssylinder 4 som begrenser en indre ringsy-lindrisk luftkanal 5« Den indre lufttilføringssylinder 4 er omgitt av en ytre lufttilføringssylinder 6 som begrenser en ytre'luftkanal 7» Den lufttilføringssylinder 6 er omgitt av en isolasjon 8. Ved brennkammersylinderens utgangsende er de to luftkanalene 5 og 7 forbundne med hverandre. Ved brennkammersylinderens dyseende er den indre luftføringssylinder 4 lukket méd en endeplate 9*idet det mellom denne endeplate 9 og brenn-kammareylinderen 1 er sørget for en avstand slik at man har en. forbindelse mellom den indre luftkanal 5 og innerrommet i brennkammersylinderen 1. Endeplaten 9 bærer dyse innretningen 3 og en tenninnretning 10 samt en flammevakt 11. Endeplaten 9

er ved hjelp av flere holdeorganer 12 festet' i en avstand fra

■ den ytre lufttilføringssylinder 6, slik at den ytre luftkanal 7 får forbindelse med et forkammer 13 med en tilknytning 14 . til en ikke vist vifte, for eksempel en vanlig brennervifte. Forbrenningsluften blir trykket inn i forkammeret 13 av viften og derfra går luften først inn i den ytre luf tkanal. " J, strøm-mer gjennom denne mot høyre i figur 1 og deretter inn i den indre luftkanal 5■og tilbake i retning mot venstre i ffigur 1,

hvoretter luften til slutt ved brennkammersylinderens dyseende går inn i brennkammeret. Ved gjennomstrømmingen i den indre luftkanal 5 forvarmes luften. Den indre lufttilføringssylinder 4 strekker seg i det vesentlige frem til en tverrvegg 15 som lukker de to luftkanalene 5 og.7ved brennkammersylinderens utgangsende. Den enden av den .indre lufttilføringssylinder 4 som strekker seg frem til tverrveggen 15 er over hele omkretsen forsynt med langsløpende slisser 16 (figur 8 og 9), hvori mellom det står tunger 17 som dannes av restene av sylinder-veggen. Hver tunge 17 er dreiet eller krummet om en parallelt med lufttilføringssylinderens lengdeakse forløpende akse slik at det dannes ledeviriger, se figur 9- På denne måten dannes det virvelskovler ved begynnelsen av den indre luftkanal 5-Disse virvelskovler vil når luft strømmer fra den ytre' luftkanal 7 og inn i den indre luftkanal 5 tilveiebringe en skrueformet luftstrøm i den indre luftkanal 5« Denne skrueformede luftstrøm øker varmevekslingen mellom den av forbrenningen

høyt oppvarmede brennkammersylinder 1 og luften. På denne måten kan man oppnå en forvarming av forbrenningsluften opp til en temperatur på ca. 600°C.

Den venstre enden av den indre lufttilføringssy-linder 4 i figur 1 bæres av endeplaten 9-Den høyre enden av lufttilføringssylinderen er avstøttet ved hjelp av sentrerings-organet 18 mot den ytre lufttilføringssylinder 6.

På brennkammersylinderens dyseende er det anordnet en. kjeglestumpaktig tilformet oppstuvingsskive 19 som strekker seg over hele diameteren til brennkammersylinderen og således utfyller hele lysåpningen i brennkammersylinderen. Gjennom denne oppstuvingsskive går forbrenningsluften inn'i brennkammersylinderen. Oppstuvingsskivens 19 ytre omkretskant er forbundet med brennkammersylinderen 1. Et rørformet hodestykke 20 er tilknyttet oppstuvingsskivens 19 indre omkretskant. Det-te hodestykket strekker seg fr.em til endeplaten 9« Gjennom hodestykket 20 og gjennom åpningen i midten av oppstuvingsskiven 19 blir det flytende brennstoff sprøytet inn i brennkammeret ved hjelp av'dyse innretningen 3- Oppstuvingsskiven 19 har gjennomgående åpninger for primærluften. Disse åpninger dannes, som vist i figurene 5 til J, av flere konsentriske anordnede hull sirkler. De enkelte hull 21 i hullsirklene er ført slik gjennom oppstuvningsskiven og er slik tilformet ved preginger 22 (figur 6) i oppstuvingsskiven at luften under gjennomstrømningen i hullene 21 settes i en virvelformet bevegelse om brennkammersylinderens lengdeakse. Som følge av det store antall enkelthull til-veiebringes et stort antall virvelformede delstrømmer og dermed oppnås en jevn og intensiv blanding av primærluften med den av dyseinnretningen 3.tilveiebragte oljetåkekjegle. I.en avstand.' fra oppstuvingsskiven 19 er brennkammersylinderen 1 forsynt med en over hele omkretsen til sylinderen forløpende hullrad 23-Istedenfor bare en hullrad kan det også anvendes flere hullrader. Gjennom hullraden 23 strømmer en viss mengde av den i den i indre luftkanal 5 forvarmede forbrenningsluft inn i brennkammeret som sekundærluft, blandes med oljetåkekjeglen ytre kantsoner og bevirker en ren og fullstendig forbrenning av kant-soneoljedråpene. Det flytende brennstoff- blir fullstendig og sotfritt .forbrent i brennkammersylinderen 1, og man greier seg således med en støkiometrisk luftmengde. Ut av brennkammersylinderen går således en ren og lufthygienisk riktig hetgass med en for den etterfølgende varmevekslingsprosess fordelaktig temperatur på mellom 1200 - 1700°C. Brennkammersylinderens utgangsåpning 2 har en diameter som er mindre enne diameteren til innerrommet i.brennkammersylinderen. Også denne innsnevring av brennkammeret medvirker til å oppnå en ren og lufthygienisk riktig forbrenning.

I mellomrommet mellom oppstuvingsskiven 19 og endeplaten 9 er det anordnet en termostat.24 som hindrer at hetgassgeneratoren kan starte igjen etter en stopp før brennkammeret er avkjølt. På den måten hindrer man støtvirkninger ved et ennu. varmt brennkammer.

Claims (10)

1. Hetgassgenerator-for tilveiebringelse av hete forbrenningsgasse.r av-flytende brennstoffer, hvor en.brennkammersylinder, som. i den ene enden har en utgangsåpning og i den andre enden har en dyseinnretning, er omgitt av to konsentriske, ringsylindriske luftkanaler som er forbundne med hverandre ved brennkammersylinderens utgangsende og hvorav den mellom brennkammersylinderen og en indre lufttilføringssylinder

liggende indre luftkanal er forbundet med brennkammersylinderens innerrom ved brennkammersylinderens dyseende og den mellom den indre lufttilføringssylinder og en ytre lufttilførings-sylinder liggende ytre luftkanal' er forbundet med en vifte, karakterisert ved at det ved■brennkammersylin-derens (1) dyseende er anordnet en oppstuvingsskive (19) som utfyller hele lysåpningen til brennkammersylinderen og har gjennomgående åpninger (21) for den fra den indre luftkanal (5) inn i brennkammersylinderens innerrom overstrømmende luft, og gjennom hvis midte dyseinnretningen (3) munner i brennkammersylinderen.

2. Hetgassgenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at brennkammersylinderen (l) i en avstand fra oppstuvingsskiven (19) og over hele sin omkrets har en eller flere hullrader { 27)) for innføring av luft fra den indre luftkanal (5) til brennkammersylinderens innerrom.

3. Hetgassgenerator ifølge krav 1 eller 2, - karakterisert ved at.det ved den ende av den indre luftkanal (5) som. vender mot brennkammersylinderens (l) utgangsende er anordnet virvelskovler (17) for tilveiebringelse av en skrueformet luftstrømming i den indre luftkanal.

4. Hetgassgenerator ifølge et av kravene 1 - 3*karakterisert ved at de' gjennomgående åpninger i oppstuvingsskiven (19) består av flere konsentrisk anordnede hullsirkler, hvor de enkelte hull (21) er slik utformet og går slik gjennom oppstuvingsskiven at luften ved gjennomstrømmingen i hullene settes i en virvelformet bevegelse om brennkammersylinderens (l) lengdeakse.

5- ■ . Hetgassgenerator ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at diameteren til brennkammersylinderens (l) utgangsåpning (2) er mindre enn.diameteren til brennkammersylinderens innerrom.

6. Hetgassgenerator ifølge krav 3>karakterisert ved at de to ringsylindriske luftkanaler (5, 7) ved brennkammersylinderens (l) utgangsende er lukket med en felles tverrvegg (15) og den indre lufttilføringssylinder (4) i det vesentlige strekker seg frem til denne tverrvegg, og ved at den til tverrveggen grensende ende av den indre lufttilfø-ringssylinder over sin hele omkrets er forsynt med langsgående slisser (16) med mellomliggende sylinderveggtunger (17) som er dreiet eller krummet om en parallelt med sylinderens lengdeakse forløpende akse, slik at de utgjør ledevinger.

7. Hetgassgenerator ifølge krav 4, karakterisert ved at oppstuvingsskiven (19) består av en kjeglestumpformet skive hvis ytre kant er forbundet med brennkammersylinderens (l) dyseende, og hvis mot dyseinnretningen (3) vendte indre kant grenser til et rørformet hodestykke (20) hvorigjennom dyseinnretningen (3) tilfører brennstoffet inn i brennkammersylinderen, hvilket hodestykke strekker seg frem til en erideplate (9) som lukker den indre ■ lufttilføringssylin-ders (4) dyseende og bærer dyseinnretningen (3) såvel som den indre lufttilføringssylinder (4) ved dennes dyseende.

8. Hetgassgenerator ifølge krav 7, karakterisert ved at endeflaten (9) er forbundet med den ytre lufttilføringssylinder (6) ved hjelp av■holdeorganer • (12) med bibehold av en forbindelse mellom viften og den ytre luftkanal (7) mellom de to lufttilføringssylinderne (4, 6).

9. Hetgassgenerator ifølge krav 7 eller 8,' karakterisert vce d at den fra endeplaten (9) vendte ende av den indre lufttilføringssylinder (4) er avstøttet- mot den ytre lufttilføringssylinder (6) ved hjelp av på' den indre lufttilføringssylinders utside anordnede sentreringsorganer (1 8).

10. Hetgassgenerator ifølge- et av kravene 1-5* karakterisert ved at det på utsiden av brennkammersylinderen (l) i området ved oppstuvingsskiven (19) er anordnet en temperaturovervåkingsanordning (24) som hindrer en gjeninnkobling av hetgassgeneratoren mens brennkammeret ennu er varmt.