SE514364C2 - Brännare för förbränning av fasta bränslen - Google Patents

Description

'20 25 30 35 Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda olägenheter hos tidigare kända fastbränsleförbrännings- brännare och skapa en förbättrad brännare. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är att skapa en brännare med förmåga att dels tillföra optimala mängder syrerik luft till en etablerad glödhärds inre, dels homogenisera den av förgasade bränslebe- ståndsdelar och inkommande sekundärluft sammansatta gasbland- ningen och säkerställa en jämförelsevis lång uppehållstid för denna i brännkammaren. Ett ytterligare syfte är att skapa en brännare som är konstruktivt enkel och billig att tillverka samtidigt som densamma skall vara kompakt, dvs ta ett minimum av utrymme i anspråk i anslutning till en värmepanna. Det är även ett syfte att skapa en brännare som kan arbeta långa peri- oder utan service i form av framförallt askrensning och som dessutom är smidig att handha vid de sparsamt förekommande, men nödvändiga servicetillfällena. Vidare skall brännaren kunna de- monteras resp hopsättas på ett enkelt sätt.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kän- netecknande del. Fördelaktiga utföranden av den uppfinningsen- liga brännaren är vidare definierade i de osjälvständiga pa- tentkraven.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig 1 en schematisk sektion genom en värmepanna och en därtill ansluten brännare enligt uppfinningen, Fig 2 en schematisk sektion visande enbart själva brännaren i förstorad skala, Fig 3 en delvis genomsynlig perspektivvy av brännaren i ytter- ligare förstorad skala, och Fig 4 en perspektivisk sprängvy visande olika komponenter som ingår i brännaren. 10 U '20 25 30 35 Detal'erad beskrivnin av ett föredra et utförande av uppfinningen _ I fig 1 betecknar 1 en värmepanna med ett inre förbrän- ningsrum 2 och ett utlopp 3 för rökgaser. I anslutning till en öppning 4 i en frontvägg 5 till pannan är monterad en i sin helhet med 6 betecknad brännare enligt uppfinningen. Såsom framgår av fig 1 och 3 innefattar denna brännare en i värmepan- nan införbar kassett 7, som avgränsar en mot pannans inre öppen brännkammare 8 och är sammansatt av en överdel 9 och en under- del 10. Kassettunderdelen 10 utgörs av en utåt från pannan öp- pen, men inåt sluten lådkonstruktion med en liggande, central botten 11 och två från denna uppskjutande sidoväggar 12 i vilka finns hål för tillförsel av luft till brånnkammaren. Förutom bottnen 11 och sidoväggarna 12 inbegriper lådkonstruktionen 10 en sekundär botten 13 belägen på nivå under bottnen 11. Utmed motsatta långsidor övergår den sekundära bottnen 13 i två ver- tikala sidostycken 14 vilka upptill övergår i plana, horison- tella partier 15, som i sin tur vid inre kanter övergår i sido- väggarna 12. Såsom framgår av fig 3 är sidoväggarna 12 med för- del snedställda (i riktning uppåt/utåt) för att tillsammans med den plana, horisontella bottnen 11 bilda en tråg- eller ränn- artad konfiguration. Delarna 11, 12, 13, 14 och 15 avgränsar tillsammans ett tvärsnittsvis väsentligen U-formigt hålrum 33 (se fig 2) som vid en inre ände är tillslutet medelst en gavel- vägg 16. Vid sin motsatta ände är hålrummet däremot öppet.

Så långt den visade brännaren hittills beskrivits är densamma i allt väsentligt tidigare känd genom ovannämnda PCT/DK 83/OOll4.

Vid föreliggande uppfinning är kassetten 7 lösgörbart förbunden med ett yttre hus 17 som i monterat skick är lokali- serat på värmepannans utsida. Närmare bestämt är kassettens un- derdel 10 instucken i en första öppning 18 (se fig 4) i en frontvägg 19 till huset 17. Utåt från den vertikala frontväggen 19 sträcker sig ett tvärsnittsvis fyrkantigt hölje med två ver- tikala sidoväggar 20 och två horisontella, övre och undre väg- gar 21, 22. Dessa väggar är gemensamt förenade med en yttre, vertikal vägg 23 på vilken är monterad en fläkt 24 för inblås- ning av luft i husets inre. Genom husets inre sträcker sig ett rör 25 som bildar en bränslematarkanal vars ena, övre ände 10 15 '20 25 30 35 4 övergår i en vertikal rörstos 26 till vilken en lämplig bräns- letillförselledning, tex en slang kan kopplas. Den motsatta än- den av bränslematarkanalen mynnar i en öppning 27 i husets 17 frontvägg 19. Närmare bestämt är inloppsöppningen 27 placerad centralt, omedelbart ovanför den öppning 18 i vilken kassettun- derdelen 10 är instucken. Röret 25 som är snedställt i lämplig vinkel, tex 45°, mellan sina motsatta öppningar kan med fördel ha tvärsnittsvis rektangulär form för att bilda ett schakt ge- nom vilket fasta bränslekroppar, såsom pellets, kan motstånds- löst rasa eller glida ut på kassettbottnen 11. Det skall obser- veras att röret 25 vid sina motsatta ändar är lufttätt anslutet till väggarna 19 resp 21. Med andra ord kan luft från husets 17 inre icke tränga in i röret 25. _ Enligt ett för uppfinningen karaktäristiskt särdrag har lufttillförselhålen i kassettunderdelen 10 formen av långsmala slitsar 28 placerade i området mellan den centrala bottenplat- tan 11 och varje enskild sidovägg 12. Den enskilda slitsen 28 har närmare bestämt ett första parti urtaget i själva botten- plattan 11 och ett andra parti urtaget i den närbelägna sido- våggen 12. Såsom tydligt framgår av fig 3 är var och en av slitsarna 28 snedställd relativt kassettens axiella utsträck- ning. I praktiken kan bottnen 11 resp sidoväggarna 12 vara ut- förda av 2 mm plåt, varvid den enskilda slitsen 28 kan ha en bredd av 2-2,5 mm och en total längd av storleksordningen 20-40 mm, lämpligen ca 30 mm, varvid lämpligast ca 2/3 av totalläng- den ingår i bottenplattan 11, medan 1/3 ingår i den angränsande sidoväggen. ' På visst avstånd innanför kassettunderdelens 10 yttre ände är anordnad en vertikal vägg 29 vars övre kant är belägen i nivå med kassettunderdelens övre, plana partier 15. Då kas- settunderdelen monteras i öppningen 18 tillsluts denna så att luft icke kan passera ut axiellt i den uppåt öppna ränna som avgränsas mellan sidoväggarna 12 och bottenplattan 11. Luft som skall passera genom slitsarna 28 tvingas därför att passera ge- nom hålrummet 33 inuti kassettunderdelen 10. Såsom tydligt framgår av såväl fig 3 som fig 4 är slitsar 28 anordnade blott utmed ett begränsat område av bottenplattans 11 hela längd.

Närmare bestämt är slitsarna anordnade i ett område i omedelbar anslutning till den luftavskärande väggen 29. Längden av detta W U '20 25 30 35 t. i ° 5 område kan i praktiken ligga inom området 25-50%, lämpligen ca 33% av avståndet mellan väggen 29 och den motsatta gavelväggen 16. I den sektion av bottenplattan 11 som sträcker sig mellan den innersta slitsen 28 och gavelväggen 16 saknas varje form av hål. Däremot är i varje sidovägg 12 urtaget åtminstone ett hål 30 som är placerat tämligen nära kassettunderdelens fria, inre ände. Genom detta hål 30 kan tertiärluft tillföras till gas- blandningen i brännkammaren.

I praktiken kan bottenplattans 11 längd - räknad mellan de båda väggarna 16,29 - ligga inom området 150-300 mm, tex ca 200 mm, varvid bottenplattans bredd kan uppgå till 40-90 mm, tex 50-60 mm.

Vid det på ritningarna visade, föredragna utförandet är på ömse sidor om bränsleinmatningsöppningen 27 anordnade två hål i form av rörstycken 31 för tillförsel av luft till bränn- kammaren 8. Med hjälp av fläkten 24 skapas ett övertryck i hu- sets 17 inre, varigenom luft kommer att passera genom rörstyck- ena 31 under bildande av väsentligen axiella luftstrålar i brännkammaren.

Såsom framgår av fig 3 och 4 är kassettens 7 överdel 9 tvärsnittsvis bågformig. Lämpligen är en central del halvcir- kelbågformig, varvid halvcirkelformen övergår i plana, verti- kala sidostycken med begränsad höjd. Lämpligast är överdelen 9 lösgörbart förbunden med underdelen 10 medelst lämpliga, icke närmare visade medel.

Det må även nämnas att en uppåt vänd, central kant 32 på gavelväggen 16 är belägen något högre än bottenplattan 11. Den uppstickande delen av gavelväggen 16 bildar ett stopp som mot- verkar nedfall av bränsle från bottenplattan 11.

Den uppfinningsenliga brännarens funktion och fördelar A Då brännaren, efter att ha förts in i tillhörande värme- panna på det sätt som åskådliggörs i fig 1, skall tas i drift, anläggs på lämpligt sätt en glödhärd på kassettunderdelens 10 bottenplatta 11, varjämte fläkten 24 startas och bränsle till- förs från lämpligt bränsleförràd (ej visat), närmare bestämt via inmatningsröret 25. Med hjälp av fläkten blåses tilluft in i kassettunderdelens hålrum 33 via den utåt öppna änden, varvid luften pressas igenom slitsarna 28. Härvid kommer de partier av 10 15 25 30 35 slitsarna 28 som ingår i bottenplattan 11 att i huvudsak till- föra primärluft som tränger igenom glödhärden i riktning under- ifrån, medan den luft som pressas in genom de partier av slit- sarna som ingår i sidoväggarna, i huvudsak bildar sekundärluft som delvis genomtränger glödhärden och delvis sveper fram utmed glödhärdens ovansida. Utförda prov har visat att den luft som tränger igenom slitsarna 28 bildar av varandra oberoende, rote- rande virvlar som, då de passerat glödhärden (dvs det fasta bränslet under pyrolys), består av brännbar gas. Genom att virvlarna försätts i rotation blandas gaserna väl med varandra samtidigt som rotationsrörelsen borgar för en jämförelsevis lång uppehållstid i brännkammaren. Via de två rörstyckena 31 tillförs ytterligare sekundärluft i form av två åtskilda strå- lar, vilka, då de träffar de roterande gasvirvlarna, ger upphov till turbulens som ombesörjer en intensiv blandning av de un- derifrån uppstigande gaserna och sekundärluften under säker- ställande av en homogen gasblandning. Denna gasblandning för- bränns under sin fortsatta transport mot kassettens utloppsöpp- ning för att slutligen brinna såsom en låga in i värmepannans inre. Närmare bestämt sker slutförbränning av gasblandningen ungefär i området av hålen 30 genom vilka tertiärluft förs in i omedelbar närhet av brännkammarens mynning.

Förutom att tillföra sekundärluft till brännkammarens 8 yttre.ände åstadkommer de luftstrålar som förs in via rörstyck- ena 31 en ejektorverkan som motverkar felaktig strömningsrikt- ning hos gasblandningen. Med andra ord motverkar dessa luft- strålar tillbakabrand i brännaren.

Genom sin tvärsnittsvis bågartade eller välvda form sä- kerställer kassettens kåpliknande överdel 9 att den vid bränn- kammarens yttre ände åstadkomna gasblandningen kan rotera med minsta möjliga motstånd.

I likhet med kassettens underdel 10 kan överdelen 9 med fördel förfärdigas av enkel plåt.

Talrika prov har visat att den uppfinningsenliga bränna- rens mest påtagliga fördel består i att förbränningen av det fasta bränslet blir i allt väsentligt fullständig. Detta inne- bär att brännarens verkningsgrad blir hög samtidigt som ask- och sotbildningen reduceras till ett minimum. En annan fördel är att brännaren genom sin konstruktiva enkelhet låter sig 10 15 20 25 30 tz,.efiiaa = 7 tillverkas till låg kostnad. Samtidigt kan erforderlig service genomföras på ett smidigt sätt; framförallt till följd av det faktum att den kassett som avgränsar brännkammaren är lösgör- bart förbunden med det utvändiga hus genom vilket bränsle- och lufttillförsel sker.

Begreppet "långsmal slits" skall tolkas i vidaste bemär- kelse. I stället för att utforma den enskilda slitsen såsom en sammanhängande öppning är det sålunda tänkbart att utforma ett flertal mindre hål i rad efter varandra.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad enbart till det ovan be- skrivna och på ritningarna visade utförandet. Sålunda kan den kassett som avgränsar brännkammaren modifieras på många sätt med avseende på form och dimensioner. I stället för att sätta samman kassetten av två med varandra lösgörbart förbundna delar är det sålunda möjligt att förfärdiga kassetten såsom ett enda integrerat, rörartat hölje på vars undersida anordnas erforder- liga hålrum för lufttillförseln via de snedställda slitsarna.

Den botten i kassetten på vilken glödhärden vilar behöver ej heller vara plan, varjämte anslutande sidoväggar kan utformas på annat sätt än såsom plana plattor eller väggar. Det är så- lunda möjligt att utforma en botten som är tvärsnittsvis båg- formig och övergår i respektive sidoväggar utan markanta bryt- linjer eller bockningar. Det är därför möjligt att utforma kas- setten såsom ett cylindriskt eller tvärsnittsvis ovalt rör i vilket två satser slitsar utformas på ömse sidor av en central, välvd botten. Oavsett kassettbottnens geometriska form skall slitsarna dock ha sina yttre ändar belägna högre än de inre än- darna för att ombesörja inblåsning av såväl primärluft under- ifrån som sekundärluft från sidan. Det skall även påpekas att kassetten kan i sin helhet vara stadigvarande förenad med det utvändiga huset.

Claims (9)

10 U '20 25 30 35 Patentkrav

1. Brännare för förbränning av fasta bränslen, såsom pellets, innefattande en i en värmepanna (1) införbar kassett (7), som avgränsar en mot pannans inre öppen brännkammare (8) och har en botten (ll) pannan öppet, men inåt slutet hålrum (33) till vilket luft kan tillföras utifrån, varvid bottnen utmed motsatta långsidor övergår i uppskjutande sidoväggar (12) i vilka finns hål för tillförsel av luft från hålrummet (33) (8) i och för bildande av en brännbar gasblandning tillsammans med förgasade beståndsdelar från en på sagda botten (ll) befintlig glödhärd som tillförs bränsle uppifrån via en brånslematarkanal (25), k ä n n e t e c k n a d därav, att sagda lufttillförsel- hål har formen av långsmala slitsar (28), vilka är snedställda i riktning inåt/framåt betraktat i bränslekropparnas matnings- riktning och vilka var för sig sträcker sig dels ett stycke ut- med bottnen (11), dels ett stycke upp utmed den enskilda sido- väggen (12), varvid sagda slitsar är placerade i ett begränsat område närmast en öppning (27) till bränslematarkanalen (25) och har till uppgift att tillföra såväl primärluft underifrån som sekundärluft från sidan till sagda glödhärd. under vilken finns åtminstone ett utåt från värme- till brännkammaren

2. Brännare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att kassetten (7) är förbunden med ett utvändigt hus (17) i vilket hålrummets (33) öppna, yttre ände mynnar och i vilket ett såsom närmare be- bränslematarkanal tjänande rör (25) sträcker sig, stämt till en i en frontvägg (19) urtagen bränsleinmatnings- öppning (27), (ll). som är placerad på nivå ovanför kassettens botten

3. Brännare enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att kassetten (7) är sammansatt av en underdel (10) och en med denna lösgörbart förbunden överdel (9) i form av en kåpa.

4. Brännare enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att underdelen utgörs av en lådkonstruktion (10) i vilken sagda (33) hålrum är inrymt. 10 15 _) ;¿,;:«5:g;4í; 9

5. Brännare enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att brännkammarens (8) botten utgörs av en plan, horisontell platta (11) och att sagda sidoväggar (12) är plana och snedställda i riktning uppåt/utåt relativt bottenplattan.

6. Brännare enligt något av kraven 2-5, k ä n n e t e c k n a d därav, att i anslutning till husets (17) frontvägg (19) är på ömse sidor av bränsleinmatningsöppningen (27) anordnade rör- stycken (31) för tillförsel av sekundärluft i form av två åt- skilda strålar lokaliserade ovanför kassettens underdel (10).

7. Brännare enligt något av kraven 3-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att kassettens (7) kåpa (9) är tvärsnittsvis bågformig.

8. Brännare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a d därav, att i ett område nära kassettens (7) inre ände är i varje enskild sidovägg (12) urtaget åtminstone ett hål (30) för att från sagda hålrum (33) tillföra tertiärluft till gas- blandningen i brännkammaren (8).

9. Brännare enligt något av kraven 2-8, k ä n n e t e c k n a d därav, att på utsidan av huset (17) är anordnad en fläkt (24) för inblåsning av luft i husets inre.