NO121352B

NO121352B -

Info

Publication number: NO121352B
Application number: NO0086/68A
Authority: NO
Inventors: Whitehead D Montagu; D Desty
Original assignee: British Petroleum Co
Priority date: 1967-01-10
Filing date: 1968-01-09
Publication date: 1971-02-15
Also published as: NL6800344A; DE1551767A1; AT289344B; US3504994A; SE337878B; CH476261A; NL154588B; DE1551767C3; DE1551767B2; BE709159A; FR1582020A

Description

Brenner for brensel i fluid form. Burner for fuel in liquid form.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en brenner for brensel The present invention relates to a burner for fuel

i fluid form, dvs. en brenner hensiktsmessig for brensel i væske eller gassform. in fluid form, i.e. a burner suitable for fuel in liquid or gaseous form.

Det vil være hensiktsmessig for fabrikanter av utstyr It will be appropriate for manufacturers of equipment

som omfatter brennere, å ha tilgjengelig en brennertype som be- which includes burners, to have available a burner type that

virker at brensel fra et meget bredt område kan brennes i brennere av samme konstruksjon, størrelse og med samme varmeutgang. Det seems that fuel from a very wide area can be burned in burners of the same construction, size and with the same heat output. The

ville spesielt være hensiktsmessig å ha tilgjengelig en gassbrenner som uten modifikasjoner kan brenne gasser med både høye og lave forbrenningshastigheter, f.eks. metan og hydrogen. it would be particularly appropriate to have a gas burner available which, without modifications, can burn gases with both high and low combustion rates, e.g. methane and hydrogen.

I samsvar med oppfinnelsen omfatter en brenner for brensel i fluid form en rekke forbrenningsluftrør som passerer gjennom et brenselkammer med brenselutløpspassasjer, og hvor delene er slik arrangert at ved bruk av brenneren, fører forbrenningsluftrørene luft og brenselutløpspassasjene brensel, til en forbrenningssone for opprettholdelse av en diffusjonsflamme. In accordance with the invention, a burner for fuel in fluid form comprises a series of combustion air pipes which pass through a fuel chamber with fuel outlet passages, and where the parts are so arranged that when using the burner, the combustion air pipes carry air and the fuel outlet passages fuel, to a combustion zone for maintaining a diffusion flame .

I en diffusjonsflamme finner den begynnende reaksjon sted ved en diffusjonsprosess som blander luft og brensel, og det er nødvendig at diffusjonsbanene er tilstrekkelig små. For å oppnå dette er det nødvendig å ha et tilstrekkelig stort antall rør, dvs. at rørenes boringer skal utgjøre en tilstrekkelig stor del av brennerens overflateareal i forbrenningssonen og at tverrsnitts-arealet til hvert rør skal være tilstrekkelig lite. Det har vist seg at tilfredsstillende forbrenning finner sted når boringen i hvert rør har et tverrsnittareal på 1 cm 2 eller mindre der hvor det munner ut i forbrenningssonrm, og at rørenes boringer utgjør minst 25$, fortrinnsvis minst 50J& av brennerens overflateareal hosliggende til forbrenningssonen. In a diffusion flame, the initial reaction takes place by a diffusion process that mixes air and fuel, and it is necessary that the diffusion paths are sufficiently small. To achieve this, it is necessary to have a sufficiently large number of pipes, i.e. that the bores of the pipes must make up a sufficiently large part of the burner's surface area in the combustion zone and that the cross-sectional area of each pipe must be sufficiently small. It has been shown that satisfactory combustion takes place when the bore in each pipe has a cross-sectional area of 1 cm 2 or less where it opens into the combustion zone, and that the bores of the pipes make up at least 25%, preferably at least 50% of the surface area of the burner adjacent to the combustion zone.

Brennerne i samsvar med oppfinnelsen er spesielt hensiktsmessige for bruk med naturlig trekk fordi forbrenningsluftrørene yter en liten motstand mot luftstrømning. Av denne grunn bør for-brenningsluftrørene s tverrsnittareal ikke være for lite, f.eks. bør boringen i hvert rør ha et tverrsnittareal på 0,01 cm p eller høyere der hvor det munner ut i forbrenningssonen, og fortrinnsvis i sin hele lengde. The burners according to the invention are particularly suitable for use with natural draft because the combustion air pipes offer little resistance to air flow. For this reason, the cross-sectional area of the combustion air pipes should not be too small, e.g. the bore in each pipe should have a cross-sectional area of 0.01 cm p or greater where it opens into the combustion zone, and preferably along its entire length.

Oppfinnelsen omfatter således en brenner for brensel i fluid form som omfatter en rekke forbrenningsluftrør som passerer gjennom et brenselkammer som har brenselutløpspassasjer, og hvor det karakteritiske er at delene er slik arrangert at ved bruk av brenneren, fører forbrenningsluftrørene luft og brenselutløps-passasjene brensel til en eneste forbrenningssone hosliggende til brenselkammeret for opprettholdelse av forbrenning f.eks. en diffusjonsflamme som sprer seg utover i forbrenningssonen, og hvor boringen i hvert forbrenningsluftrør har et tverrsnittsareal på 0,01 - 1,0 cm p der hvor det munner ut i forbrenningssonen, samt at boringene i forbrenningsluftrørené utgjør minst 23$ av brennerens overflateareal hosliggende til forbrenningssonen. The invention thus comprises a burner for fuel in fluid form which comprises a number of combustion air tubes that pass through a fuel chamber that has fuel outlet passages, and where the characteristic is that the parts are arranged in such a way that when using the burner, the combustion air tubes carry air and the fuel outlet passages fuel to a single combustion zone adjacent to the fuel chamber to maintain combustion, e.g. a diffusion flame that spreads outwards in the combustion zone, and where the bore in each combustion air tube has a cross-sectional area of 0.01 - 1.0 cm p where it opens into the combustion zone, and that the bores in the combustion air tubes make up at least 23$ of the burner's surface area adjacent to the combustion zone.

Forbrenningsluftrørene er fortrinnsvis arrangert med The combustion air pipes are preferably arranged with

sine akser parallelle med hverandre. Sylindriske rør, eller sylindriske rør modifisert ved en eller begge ender som beskrevet i det følgende, er spesielt hensiktsmessige som forbrenningsluft-rør. their axes parallel to each other. Cylindrical tubes, or cylindrical tubes modified at one or both ends as described below, are particularly suitable as combustion air tubes.

I brenneren som er beskrevet ovenfor, danner for-brenningsluftrørene en passasje med lav motstand for forbrenningsluft og deres mellomliggende rom danner en passasje med lav motstand for brenselet; spesielt danner de mellomliggende rom en lav motstand mot brenselstrømmen på tvers av brenselkammerets tverrsnitt hvorved en jevn brenselfordeling fremmes. In the burner described above, the combustion air tubes form a low resistance passage for combustion air and their intervening spaces form a low resistance passage for the fuel; in particular, the intermediate spaces form a low resistance to the fuel flow across the cross-section of the fuel chamber, whereby an even fuel distribution is promoted.

Brennerne ifølge oppfinnelsen kan opereres over et meget vidt område av luftoverskuddsforhold. De kan således operere under støkiometriske forhold for å frembringe en høy temperatur i utløpsgassen, eller med et stort overskudd av lufttilskudd når det er ønskelig med varm luft. Videre kan de under hensiktsmessige forhold føre all luften, både forbrennings- og overskuddsluft, gjennom forbrenningsluftrørene skjønt det er nødvendig med en vifte hvis det kreves en meget stor mengde overskuddsluft. The burners according to the invention can be operated over a very wide range of excess air conditions. They can thus operate under stoichiometric conditions to produce a high temperature in the outlet gas, or with a large excess of air supplement when hot air is desired. Furthermore, under appropriate conditions, they can lead all the air, both combustion and surplus air, through the combustion air pipes, although a fan is necessary if a very large amount of surplus air is required.

Ved en brenner for brensel i gassform er det ønskelig med trange brenselutløpspassasjer ettersom disse tilveiebringer en utløpsmotstand som er høy i sammenligning med den indre strømnings-motstand på tvers av brenselkammeret. Dette fremmer jevn gass-tilførsel til forbrenningssonen. I det tilfelle brenneren er beregnet for brensel i væskeform, blir tilførselen av brensel til forbrenningssonen kontrollert av væskens fordampningshastighet i brenselkammeret. Under disse omstendigheter er det unødvendig å tilveiebringe en høy utløpsmotstand for brenselet og det er vanligvis lettere å nytte en konstruksjon som fremviser større brenselutløpspassasjer. In the case of a burner for fuel in gaseous form, it is desirable to have narrow fuel outlet passages as these provide an outlet resistance which is high in comparison with the internal flow resistance across the fuel chamber. This promotes a steady supply of gas to the combustion zone. In the event that the burner is intended for fuel in liquid form, the supply of fuel to the combustion zone is controlled by the evaporation rate of the liquid in the fuel chamber. Under these circumstances, it is unnecessary to provide a high outlet resistance for the fuel and it is usually easier to use a design that presents larger fuel outlet passages.

Forbrenningsluftrørene ender hensiktsmessig ved et segment av veggén i brenselkammeret og dette segment vil i det følgende bli kalt "utJøpssonen". Den følgende konstruksjon er spesielt hensiktsmessig for utløpssonen: The combustion air pipes conveniently end at a segment of the wall in the fuel chamber and this segment will be called the "exit zone" in the following. The following construction is particularly suitable for the outlet zone:

Konstruks. ion 1 Construction. ion 1

For brenningsluftrørene er feste i hull i en utløpssone-plate som danner en vegg av brenselkammeret og som er forsynt med brenselåpninger som ved bruk av brenneren, tilveiebringer gass-stråler hvis bevegelse medvirker til brennerens innsugning. The combustion air tubes are fixed in holes in an outlet zone plate which forms a wall of the fuel chamber and which is provided with fuel openings which, when the burner is used, provide gas jets whose movement contributes to the burner's intake.

Konstruksjon 2 Construction 2

Forbrenningsluftrørene samvirker med hull i en utløps-soneplate som danner en vegg av brenselkammeret, idet hullene er av en slik størrelse at brenselutløpspassasjene dannes ved samvirke mellom hullene og forbrenningsluftrørenes vegger. Utløpssone-platen er fortrinnsvis slik arrangert at den under bruk av brenneren, dirigerer brenselutstrømningen inn i forbrenningsluften som kommer fra forbrenningsluftrørene. (Trekkene i de to konstruksjoner 1 og 2 kan forenes). The combustion air pipes cooperate with holes in an outlet zone plate which forms a wall of the fuel chamber, the holes being of such a size that the fuel outlet passages are formed by cooperation between the holes and the walls of the combustion air pipes. The outlet zone plate is preferably arranged such that, during use of the burner, it directs the fuel outflow into the combustion air coming from the combustion air pipes. (The features in the two constructions 1 and 2 can be combined).

Konstruksjon 3 * Construction 3 *

Veggene i forbrenningsluftrørene samvirker slik at de danner brenselutløpspassasjer. For utløpspassasjer med lav brenselmotstand (dvs. brennere for brensel i væskeform) er for-brenningsluftrør som har samme tverrsnittareal i utløpssonen som inne i brenselkammeret, foretrukket. For brenselutløpspassasjer med høy motstand (dvs. brennere for gassformet brensel) er for-brenningsluftrør hvis tverrsnittareal ekspanderer i utløpssonen slik at de danner trange brenselutløpspassasjer, foretrukket. Likeformede polygoner, dvs. likesidede triangler, kvadrater eller regulære heksagoner er spesielt passende tverrsnittformer for dannelse av brenselutløpspassasjer med høy motstand. The walls of the combustion air tubes cooperate so that they form fuel outlet passages. For outlet passages with low fuel resistance (i.e. burners for fuel in liquid form) combustion air tubes that have the same cross-sectional area in the outlet zone as inside the fuel chamber are preferred. For high resistance fuel outlet passages (ie, gaseous fuel burners), combustion air tubes whose cross-sectional area expands in the outlet zone to form narrow fuel outlet passages are preferred. Equilateral polygons, i.e. equilateral triangles, squares or regular hexagons are particularly suitable cross-sectional shapes for forming high resistance fuel outlet passages.

Brenselstrømmen fra en brenner hvori er innbefattet konstruksjon 3i søker å flukte med luftstrømmen fra forbrennings-luftrørene. Dette gir en tilfredsstillende forbrenning, men der hvor det er nødvendig med meget høye brenselstrømhastigheter, kan en bedre forbrenning oppnås hvis brenselstrømmen blir avbøyet inn i forbrenningsluften som strømmer ut fra forbrenningsluftrørene. Hvor dette er nødvendig, kan brenneren omfatte en ledeskjerm anbragt over forbrenningsluftrørene. The fuel flow from a burner in which construction 3i is included seeks to coincide with the air flow from the combustion air tubes. This gives satisfactory combustion, but where very high fuel flow rates are required, better combustion can be achieved if the fuel flow is deflected into the combustion air flowing out from the combustion air tubes. Where this is necessary, the burner can include a guide screen placed over the combustion air pipes.

Forbrenningsluftrørene begynner hensiktsmessig ved et annet segment av brenselkammerveggen, hvilket segment i det følgende vil bli kalt. "luftinnløpssonen". To konstruksjoner er spesielt hensiktsmessige: The combustion air pipes conveniently begin at another segment of the fuel chamber wall, which segment will be called hereinafter. the "air inlet zone". Two constructions are particularly appropriate:

Konstruksjon A Construction A

Forbrenningsluftrørene er festet væsketett i hull i en luftinnløpssoneplate som danner en vegg av brenselkammeret. The combustion air pipes are fixed liquid-tight in holes in an air inlet zone plate which forms a wall of the fuel chamber.

Konstruksjon B Construction B

Tverrsnittene av forbrenningsluftrørene ekspanderer i innløpssonen slik at veggene har væsketett kontakt med hverandre. Likeformede polygoner, f.eks. likesidede triangler, kvadrater eller regulære heksagoner, er spesielt hensiktsmessige tverrsnittformer. The cross-sections of the combustion air tubes expand in the inlet zone so that the walls have liquid-tight contact with each other. Equal-shaped polygons, e.g. equilateral triangles, squares or regular hexagons are particularly suitable cross-sectional shapes.

De foretrukne brennere omfatter konstruksjon 3 og konstruksjon A. Dette gjør det hensiktsmessig å bruke Uke sylindriske rør som forbrenningsluftrør for brennere for væskeformet brensel, og like sylindriske rør unntatt i utløpssonen, for gassformet brensel. The preferred burners include construction 3 and construction A. This makes it appropriate to use Uke cylindrical tubes as combustion air tubes for burners for liquid fuel, and equally cylindrical tubes except in the discharge zone, for gaseous fuel.

Under bruk, blir varmen ledet av veggene i forbrennings-luftrørene inn i brenselkammeret og dénne varme nyttes hensiktsmessig for forvarmning av forbrenningsluft og brensel, fortrinnsvis inntil fordampningspunktet når brenselet er væskeformet. During use, the heat is conducted by the walls of the combustion air pipes into the fuel chamber and this heat is used appropriately for preheating combustion air and fuel, preferably up to the point of evaporation when the fuel is in liquid form.

Ved utformning av brenneren, kan denne varme tilbakeføring kon-trolleres ved valg av materialet for fremstilling av rørene (dvs. et valg av varmeledningskoeffisient) og av rørets veggtykkelse. Materialer medmeget lav varmeledning, f.eks. keramikk (omfattende glass), har vist seg passende for bruk med væskeformet brensel. When designing the burner, this heat return can be controlled by choosing the material for making the tubes (ie a choice of heat conduction coefficient) and by the wall thickness of the tube. Materials with very low thermal conductivity, e.g. ceramics (including glass), have proven suitable for use with liquid fuels.

Hvis ønsket, kan det inkorporeres tilleggshøytrykkssoner i brenselkammerets indre, og disse høymotstandssoner kan utformes på en måte analog til konstruksjonene 1, 2 og 3 for utløpssonen. Denne modifikasjon tilveiebringer en sekvens av lav og høytrykks-soner i brenselstrømmens retning og hjelper til å fremme en jevnere fordeling av brensel. Det har vist seg at det i de fleste tilfeller kan en tilstrekkelig jevn brenselfordeling oppnås med en høy motstandssone, nemlig utløpssonen. If desired, additional high-pressure zones can be incorporated in the interior of the fuel chamber, and these high-resistance zones can be designed in a manner analogous to constructions 1, 2 and 3 for the outlet zone. This modification provides a sequence of low and high pressure zones in the direction of fuel flow and helps promote a more even distribution of fuel. It has been shown that in most cases a sufficiently uniform fuel distribution can be achieved with a high resistance zone, namely the outlet zone.

De i det foregående beskrevne brennere, brenner med en distinkt kompakt diffusjonsflamme som følger utformningen av brenselutløpspassasjene. Flammehøyden er vanligvis mindre enn 10 mm og ofte mindre enn 5 mm selv ved høye varmeavgivelser. The previously described burners burn with a distinct compact diffusion flame which follows the design of the fuel outlet passages. The flame height is usually less than 10 mm and often less than 5 mm even at high heat outputs.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives ved hjelp av eksempler og med henvisning til tegningen hvor The invention shall be described in the following by means of examples and with reference to the drawing where

Fig. 1 viser et skjematisk riss i perspektiv i delvis snitt av en brenner i samsvar med oppfinnelsen, Fig. 1 shows a schematic view in perspective in partial section of a burner in accordance with the invention,

fig. 2 et vertikalt tverrsnitt gjennom en gassbrenner, fig. 2 a vertical cross-section through a gas burner,

fig. 3 et vertikalt snitt gjennom en parafinbrenner, fig. 3 a vertical section through a kerosene burner,

fig. 4 e^ perspektiv i delvis snitt av en prototype laboratoriebrenner, fig. 4 e^ perspective in partial section of a prototype laboratory burner,

Fig. 5 et skjematisk riss sett ovenfra av en brenner omfattende en utløpssoneplate som samvirker med forbrenningsluft-rørene slik at det dannes brenselutløpspassasjer, Fig. 5 a schematic view seen from above of a burner comprising an outlet zone plate which cooperates with the combustion air pipes so that fuel outlet passages are formed,

fig. 6 et tverrsnitt etter linjen 6 - 6 i fig. 5»°S fig. 6 a cross-section along the line 6 - 6 in fig. 5"°S

fig. 7 et skjematisk riss sett ovenfra av en brenner omfattende en utløpssoneplate som har brenselutløpsåpninger. fig. 7 is a schematic top view of a burner comprising a discharge zone plate having fuel discharge openings.

Fig. 1 viser en brenner som inkorporerer konstruksjon 3 Fig. 1 shows a burner incorporating construction 3

i både høy (dvs. gassbrenner) og lav (dvs. brenner for væskeformet brensel) motstandsutførelse og konstruksjon B. (En opererbar brenner vil vanligvis ikke nytte begge utførelser og disse er her vist i samme figur kun for letthets skyld). in both high (i.e. gas burner) and low (i.e. liquid fuel burner) resistance design and construction B. (An operable burner will not normally benefit from both designs and these are shown here in the same figure for convenience only).

Brenneren omfatter et brenselkammer 10 gjennom hvilket det passerer en rekke forbrenningsluftrør 11. Brenselet tilføres til brenselkammeret 10 ved hjelp av tilførselsrøret 12 og brenselet oppbevares i kammeret i mellomrommene 13 mellom for-brenningsluftrørene 11. The burner comprises a fuel chamber 10 through which a number of combustion air pipes 11 pass. The fuel is supplied to the fuel chamber 10 by means of the supply pipe 12 and the fuel is stored in the chamber in the spaces 13 between the combustion air pipes 11.

I dette tilfelle det er en gassbrenner, har forbrennings-luftrørene 11 heksagonale åpninger 14 i utløpssonen. Dette arrangement tilveiebringer trange sjlisslignende passasjer 15 som tilveiebringer en høy utgangsmotstand hvilket er ønskelig for gassformet brensel. In this case it is a gas burner, the combustion air tubes 11 have hexagonal openings 14 in the outlet zone. This arrangement provides narrow slit-like passages 15 which provide a high output resistance which is desirable for gaseous fuel.

I tilfelle brenneren er beregnet for bruk.oned væskeformet brensel, f.eks. parafin, har forbrenningsluftrøret 11 sirkulære åpninger 16 i utløpssonen. Mellomrommene mellom forbrenningsluft-rørene 11 danner passasjer gjennom hvilke parafindampen (frembragt ved fordampning av den flytende parafin inne i brenselkammeret 10) kan passere inn i forbrenningsrommet. Dette arrangment er hensiktsmessig hvor det ikke er nødvendig å tilveiebringe en høy utgangsmotstand. In case the burner is intended for use with liquid fuel, e.g. kerosene, the combustion air tube 11 has circular openings 16 in the outlet zone. The spaces between the combustion air pipes 11 form passages through which the kerosene vapor (produced by evaporation of the liquid kerosene inside the fuel chamber 10) can pass into the combustion chamber. This arrangement is appropriate where it is not necessary to provide a high output resistance.

Arrangementet av en gassbrenner som inkorporerer konstruksjon 3 og konstruksjon B er videre vist i fig. 2 fra hvilke det kan sees at forbrenningsluftørrene 11 har et mindre tverrsnittareal i midten enn ved sine ender hvorved det dannes tilstrekkelig store mellomrom 13 for å tilveiebringe en lav motstand mot brenselets bevegelse inne i brenselkammeret. Figuren viser også at arrangementet av innløpssonen er lignende til utløpssonen bortsett fra at rørveggene er loddet sammen for å hindre brensel-lekkasje. The arrangement of a gas burner incorporating construction 3 and construction B is further shown in fig. 2 from which it can be seen that the combustion air dryers 11 have a smaller cross-sectional area in the middle than at their ends, whereby sufficiently large spaces 13 are formed to provide a low resistance to the movement of the fuel inside the fuel chamber. The figure also shows that the arrangement of the inlet zone is similar to the outlet zone except that the pipe walls are soldered together to prevent fuel leakage.

Fig. 3 tilsvarer fig. 2, men viser konstruksjon 3 og konstruksjon A inkorporert i en brenner for væskeformet brensel. I dette tilfelle har væskeutløpspassasjene 17 i utløpssonen slike dimensjoner at det er mulig å nytte rør av like tverrsnitt, og mellomrommene 13 er fortsatt av en tilstrekkelig størrelse til å tillate tilstrekkelig jevn fordeling av brenselet slik at parafindampen tilføres alle regioner av forbrenningssonen. For-brenningsrørene 11 er loddet inn i hullene i en luftinnløpssone-plate 18 slik at de danner en væsketett innløpssone. (Hvis ønskelig, kan innløpssonene i fig. 2 og 3 nyttes om hverandre; disse arrangementer vil ikke bli vist ved hjelp av separate tegninger). Fig. 3 corresponds to fig. 2, but shows construction 3 and construction A incorporated into a liquid fuel burner. In this case, the liquid outlet passages 17 in the outlet zone have such dimensions that it is possible to use pipes of the same cross-section, and the spaces 13 are still of a sufficient size to allow sufficiently even distribution of the fuel so that the paraffin vapor is supplied to all regions of the combustion zone. The combustion tubes 11 are soldered into the holes in an air inlet zone plate 18 so that they form a liquid-tight inlet zone. (If desired, the inlet zones in Figs. 2 and 3 can be used interchangeably; these arrangements will not be shown by means of separate drawings).

Brenner av den type som er vist i fig. 1 med dimensjoner Burner of the type shown in fig. 1 with dimensions

8 tommer x 10 tommer x 3»5 tommer dyp (20,3 cm x 25,4 cm x 8,9 cm dyp) vil ha en varmekapasitet j>å 100.000 BTU/time (25200 kcal/time) med en trekk på 0,005 tommer vann (0,127 mm). 8 in. x 10 in. x 3.5 in. deep (20.3 cm x 25.4 cm x 8.9 cm deep) will have a heat capacity of 100,000 BTU/hr (25,200 kcal/hr) with a draft of 0.005 inches of water (0.127 mm).

I det tilfelle brenneren drives med brensel i væskeform, f.eks. parafin, blir brenneren konstruert slik at brenselet for-dampes inne i brenselkammeret 10 ved hjelp av varme som overføres fra flammene. En stor del av denne varme blir overført ved ledning ned gjennom rørenes 16 vegger og det er klart at jo lavere nivået av flytende parafin i brenselkammeret er, jo lavere blir varmeover-føringen til den flytende parafin og derved blir den fordampede mengde av parafin mindre. Denne mekanisme danner derfor basis for kontroll av varmeytelsen og den kan nyttes enten ved en regulerbar nivåregulator eller en regulerbar strømningsinnretning. In the event that the burner is operated with fuel in liquid form, e.g. kerosene, the burner is designed so that the fuel is vaporized inside the fuel chamber 10 by means of heat transferred from the flames. A large part of this heat is transferred by conduction down through the 16 walls of the pipes and it is clear that the lower the level of liquid kerosene in the fuel chamber, the lower the heat transfer to the liquid kerosene and thereby the vaporized quantity of kerosene is smaller. This mechanism therefore forms the basis for controlling the heat output and it can be used either with an adjustable level regulator or an adjustable flow device.

(Forbrenningsluftrør med lav varmeledning, f.eks. keramisk, søker (Combustion air pipe with low heat conduction, e.g. ceramic, applicant

å frembringe et høyere temperaturfall som kan lette denne kontroll). to produce a higher temperature drop which can facilitate this control).

Ifall det nyttes en nivåregulator, skjer følgende: If a level regulator is used, the following occurs:

Jo lavere nivået er, jo mindre varme blir det overført til parafinén og dermed mindre fordampning og mindre varmeytelse. The lower the level, the less heat is transferred to the paraffin and thus less evaporation and less heat output.

Når det nyttes en strømreguleringsinnretning, blir strøm-men regulert til den ønskede varme (innenfor brennerens kapasitet) og hvis strømningshastigheten overstiger fordampningshastigheten, vil nivået stige hvorved fordampningshastigheten øker til det opp- When a flow regulation device is used, flow is regulated to the desired heat (within the burner's capacity) and if the flow rate exceeds the evaporation rate, the level will rise, whereby the evaporation rate increases until it

nås en balanse. a balance is reached.

En prototyp for en parafinbrenner for et laboratorium, omfatter konstruksjon 3 og konstruksjon B som vist i fig. 4«A prototype for a kerosene burner for a laboratory comprises construction 3 and construction B as shown in fig. 4"

En laboratorieprototyp gassbrenner lignende den som er vist i fig. 4> men med et arrangement av regulære heksagonåpninger i utløpssonen ble også laget og denne brenner hadde forbrennings-luftrørene arrangert som vist i fig. 2. Videre konstruksjons-detaljer i disse brennere er følgende: A laboratory prototype gas burner similar to that shown in fig. 4> but with an arrangement of regular hexagon openings in the discharge zone was also made and this burner had the combustion air pipes arranged as shown in fig. 2. Further construction details in these burners are as follows:

Begge brennere besto av et haksagonalt arrangement av Both burners consisted of a notched hexagonal arrangement of

19 kopper-nikkelrør som i innløpssonen ble ekspanderte til heksagonaler som passet tett sammen og hvor veggene ble loddet sammen for å frembringe en væsketett endeflate. Det sylindriske parti av hvert"rør hadde en indre diameter på 4,8 mm og en ytre diameter på 5,3 mm, og det totale tverrsnitt av hver 19 copper-nickel tubes which in the inlet zone were expanded into hexagons which fit closely together and where the walls were soldered together to produce a liquid-tight end surface. The cylindrical portion of each tube had an inner diameter of 4.8 mm and an outer diameter of 5.3 mm, and the total cross-section of each

p p

matriks var ca. 5,4 cm . matrix was approx. 5.4 cm.

Gassbrenneren var 7 cm dyp og rørene ble ekspanderte The gas burner was 7 cm deep and the pipes were expanded

til heksagonaler ved utløpssonen for å tilveiebringe gasspassasjer som var tilnærmet 0,5 mm brede og som strakk seg ca. 7 mm ned fra utløpsflaten. Boringene i forbrenningsluftrørene utgjorde 79$ av brennerens overflateareal hosliggende til forbrenningssonen. into hexagonals at the outlet zone to provide gas passages that were approximately 0.5 mm wide and extended approx. 7 mm down from the outlet surface. The bores in the combustion air tubes accounted for 79$ of the burner's surface area adjacent to the combustion zone.

I tilfellet med parafinbrenner, var brennerlegemet In the case of the kerosene burner, the burner body was

3,5 cm dypt og forbrenningsluftrørene hadde likt tverrsnitt fra den midtre sone og ut gjennom utløpssonen slik at forbrennings-luftrørenes boringer utgjorde 64% av brennerens overflateareal hosliggende til forbrenningssonen. 3.5 cm deep and the combustion air tubes had the same cross-section from the middle zone out through the outlet zone so that the combustion air tube bores made up 64% of the burner's surface area adjacent to the combustion zone.

Begge disse brennere ble operert under laboratorieforhold under naturlig trekk, idet det ble nyttet en sylindrisk glass-skorsten JO cm høy og 5 cm i indre diameter. Det ble nyttet tvangsstyrt trekk (dvs. at luft ble blåst igjennom forbrennings-luftrørene fra et laboratorieforråd) for å simulere skorstener med andre lengder. Both of these burners were operated under laboratory conditions under natural draft, using a cylindrical glass chimney JO cm high and 5 cm in internal diameter. Forced draft was used (ie air was blown through the combustion air pipes from a laboratory storehouse) to simulate chimneys with other lengths.

Resultater av eksperimentene er anført i den følgende tabell og hvor det ble brent parafin i parafinbrenneren og metan i gassbrenneren. Results of the experiments are listed in the following table and where kerosene was burned in the kerosene burner and methane in the gas burner.

I den foregående tabell betegner: "luftbrenselforhold" mengden av luft uttrykt i støkiometrisk mengde. "Maks." indikerer den største varmeytelse som kan oppnås under de spesifiserte forhold. "Min." indikerer den minste varmeytelse som kan oppnås uten at brenneren slukner. For parafin ved naturlig trekk var det kun oppnåelig én varmeytelse og dermed hverken "maks." eller "min.". In the preceding table: "air fuel ratio" means the quantity of air expressed in stoichiometric quantity. "Max." indicates the greatest heat output that can be achieved under the specified conditions. "My." indicates the minimum heat output that can be achieved without the burner going out. For kerosene with natural draft, only one heat output was achievable and thus neither "max." or "my.".

Gassbrenneren som vist i fig. 5 og 6 (som er i en større målestokk enn de andre tegninger) inkorporerer konstruksjon 2 og konstruksjon A. Dens oppbygning er lik parafinbrenneren i fig. 3 (dvs. at sylindriske forbrenningsluftrør 11 av likt tverrsnitt er festet i hull i en luftinnløpssoneplate) med tillegg av en utløps-soneplate 40 som samvirker med forbrenningsluftrørene 11, slik at det dannes brenselutløpspassasjer 41 som retter strømmen av brensel inn i luftstrømmen. Som det fremgår av fig. 5» nar ut-løpssoneplaten 40 hull av samme størrelse og arrangert i samme mønster som forbrenningsluftrørenes 11 åpninger. The gas burner as shown in fig. 5 and 6 (which are on a larger scale than the other drawings) incorporate structure 2 and structure A. Its construction is similar to the kerosene burner of fig. 3 (i.e. that cylindrical combustion air tubes 11 of the same cross-section are fixed in holes in an air inlet zone plate) with the addition of an outlet zone plate 40 which cooperates with the combustion air tubes 11, so that fuel outlet passages 41 are formed which direct the flow of fuel into the air flow. As can be seen from fig. 5" when the outlet zone plate has 40 holes of the same size and arranged in the same pattern as the combustion air tubes' 11 openings.

En avledningsskjermplate lignende utløpssoneplaten 40 kan brukes i forbindelse med det heksagonale arrangement som er vist i fig. 2 (hullene i platen er heksagonale i stedet for sirkulære). Skjønt de to konstruksjoner er like, er det en viktig forskjell mellom funksjonen av utløpssoneplaten 40 og avledningsskjermplaten. Utløpssoneplaten 40 samvirker med for-brenningsluftrørene 11 for angivelse av brenselutløpspassasjene 41 og dimensjonene på disse passasjer kontrollerer brenselets strømningshastighet og trykkfall. Når det nyttes avlednings-skjermplater, blir brenselutløpspassasjene 15 angitt ved samvirkning av forbrenningsluftrørenes vegger og det er deres dimensjoner som kontrollerer trykkfallet og brenselets strømningshastighet. Avledningsskjermplaten har ingen vesentlig virkning på disses strømningsparametre og tjener kun til å avlede brenselstrømmen slik at den blander seg med luften som kommer ut fra for-brenningsluftrørene. A diversion screen plate similar to the outlet zone plate 40 may be used in conjunction with the hexagonal arrangement shown in FIG. 2 (the holes in the plate are hexagonal instead of circular). Although the two designs are similar, there is an important difference between the function of the discharge zone plate 40 and the diversion screen plate. The outlet zone plate 40 cooperates with the combustion air pipes 11 to indicate the fuel outlet passages 41 and the dimensions of these passages control the fuel flow rate and pressure drop. When diversion baffles are used, the fuel outlet passages 15 are defined by the interaction of the walls of the combustion air tubes and it is their dimensions that control the pressure drop and the fuel flow rate. The diverting screen plate has no significant effect on their flow parameters and only serves to divert the fuel flow so that it mixes with the air coming out of the combustion air pipes.

Brenneren som er vist i fig. 7 inkorporerer konstruksjon 1 og konstruksjon A. Den omfatter en utløpssoneplate 40 m°t hvilken forbrenningsluftrørene 11 er anbragt på en væsketett måte (dvs. at konstruksjonen av utløpssonen er lik konstruksjonen av luftinnløpssonen). Brenselutløpspassasjene har form av kanaler 42 som er små hull boret i utløpssoneplaten og arrangert i et heksagonalt mønster mellom forbrenningsluftrørene. Ved bruk av brenneren kommer relativt hurtige strømmer av brensel fra åpningene 42 og denne bevegelse prøver å bringe gassen i forbrenningssonen til å bevege seg vekk fra brenneren hvorved luft-innsugningen understøttes. The burner shown in fig. 7 incorporates construction 1 and construction A. It comprises an outlet zone plate 40 m on which the combustion air pipes 11 are arranged in a liquid-tight manner (ie the construction of the outlet zone is similar to the construction of the air inlet zone). The fuel outlet passages are in the form of channels 42 which are small holes drilled in the outlet zone plate and arranged in a hexagonal pattern between the combustion air tubes. When using the burner, relatively fast streams of fuel come from the openings 42 and this movement tries to cause the gas in the combustion zone to move away from the burner, thereby supporting the air intake.

En laboratorieprototyp-brenner av den type som er beskrevet i fig. 7 °le prøvet under en 5 tommers (12,7 cm) skorsten idet det ble brukt metan og gass fra gassverk som brensel i to separate eksperimenter. Brenneren besto av 38 Uke sylindriske rør med en innvendig diameter på 4,5 111111 og en ytre diameter på A laboratory prototype burner of the type described in fig. 7 °le tested under a 5 inch (12.7 cm) chimney using methane and gas plant gas as fuel in two separate experiments. The burner consisted of 38 Uke cylindrical tubes with an internal diameter of 4.5 111111 and an external diameter of

5,0 mm. Rørene ble arrangert i alternerende rekker på 8 og 7 for å oppnå en rektangulær brenner på 26 mm x 45 111111 °g 19 '! m dyp. I utløpssoneplaten ble det boret 60 hull, hvert med en diameter på 0,5 mm, som ble arrangert i et haksagonalt mønster mellom for-brenningsluftrørene som vist i fig. 7. Under en 13 cm skorsten hadde brenneren sin maksimale varmeytelse ved et trykkfall på 0,05 mm vannsøyle i forbrenningsluftrørene. For metan var den maksimale varmeytelse 1700 BTU/h/in<2> (66,3 Kcal/time/cm<2>), for gass fra gassverk var maksimum 2000 BTU/h/in (78,0 Kcal/time/ cm2). 5.0 mm. The tubes were arranged in alternating rows of 8 and 7 to obtain a rectangular burner of 26 mm x 45 111111 °g 19 '! m deep. In the outlet zone plate, 60 holes, each with a diameter of 0.5 mm, were drilled, which were arranged in a notched hexagonal pattern between the combustion air tubes as shown in fig. 7. Under a 13 cm chimney, the burner had its maximum heat output at a pressure drop of 0.05 mm water column in the combustion air tubes. For methane the maximum heat output was 1700 BTU/h/in<2> (66.3 Kcal/hour/cm<2>), for gas from a gas plant the maximum was 2000 BTU/h/in (78.0 Kcal/hour/cm2 ).

Brennerne som er beskrevet i foreliggende beskrivelse er kompakte, dvs. at de har en god varmeytelse pr. flateenhet, de arbeider med et lavt lufttrykkfall over brennerlegemet og de er istand til å arbeide med brensel fra et meget stort område og under forhold med overskudd av luft. De kan videre fremstilles med en mengde varierende former. The burners described in the present description are compact, i.e. they have a good heat output per surface unit, they work with a low air pressure drop over the burner body and they are able to work with fuel from a very large area and under conditions with an excess of air. They can also be produced with a number of varying shapes.

Claims

1. Burner for fuel in fluid form comprising a number of combustion air tubes that pass through a fuel chamber with fuel outlet passages, characterized in that the parts are arranged in such a way that when using the burner, the combustion air tubes (11) lead air and the fuel outlet passages (4.5" 17) fuel to a single combustion zone adjacent to the fuel chamber (10) for maintaining combustion, e.g. a diffusion flame that spreads outwards in the combustion zone, and where the bore in each combustion air pipe (11) has a cross-section

area of 0.01 to 1.0 cm p where it opens into the combustion zone, and that the bores in the combustion air pipes (11) make up at least 25$ of the burner's surface area adjacent to the combustion zone.

2. Burner according to claim 1, characterized in that at least the middle part of each combustion air pipe (11) is cylindrical.

3. Burner for gaseous fuel according to claim 1 and/or 2, characterized in that the combustion air pipes (11) are fixed in holes in an outlet zone plate (40) which forms a wall in the fuel chamber (10) and which is equipped with fuel openings (42) which when using the burner, produces gas flows whose movement supports the burner's air intake.

4. Burner for gaseous fuel according to any one of claims 1, 2 and 3" characterized in that the combustion air pipes (11) cooperate with holes in an outlet zone plate (40) which forms a wall in the fuel chamber, and where the holes have such a size that the fuel outlet passages (41) are formed by the interaction of the holes and the walls of the combustion air tubes (11).

5. Burner according to claim 4, characterized in that the outlet zone plate (40) is arranged in such a way that, during use of the burner, it directs the flowing fuel into the combustion air coming from the combustion vents (11).

6. Burner according to claim 4 or 5" characterized in that the outlet zone plate (40) is equipped with fuel openings which, when using the burner, provide gas streams whose movement supports the burner's air intake.

7. Burner according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the walls of the combustion air tubes (11) cooperate to form fuel outlet passages (15; 17)•

8. Burner for gaseous fuel according to claim 7, characterized in that the cross-sectional area of each combustion air tube (11) expands in the outlet zone so that narrow fuel outlet passages (15) are formed.

9. Burner according to claim 8, characterized in that the cross-sectional shape of the combustion air dryers (11) in the outlet zone are equidistant polygons.

10" Burner according to claim 9" characterized in that the polygons are equilateral triangles, squares or regular hexagons.

11. Burner for liquid fuel according to claim 10, characterized in that the combustion air ports (11) have the same cross-sectional area in the outlet zone as in the interior of the fuel chamber (10).

12. Burner for liquid fuel according to any one of claims 1-2, 7 or 11, characterized in that it is made of ceramic material.

13. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the combustion air ports (11) are fixed in a liquid-tight manner in the holes in an air inlet zone plate (18) which forms a wall in the fuel chamber (10).

14. Burner according to any one of claims 1-12, characterized in that the cross-section in each combustion air pipe (11) expands in the air inlet zone so that their walls are liquid-tight against each other.

15. Burner for liquid fuel according to claim 11 or 12, characterized in that the combustion air pipes (11) are identical cylinders which are fixed in a liquid-tight manner in the holes in an air inlet zone plate (18) which forms a wall in the fuel chamber (10) and that the spaces (13 ) between the pre-combustion air tubes form fuel outlet passages.

16. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the burner comprises a diversion screen placed over the fuel passages and intended to deflect the fuel flow into the combustion air flow, darts a diversion screen placed over the combustion air pipes and intended to divert the combustion air flow into the fuel flow.

17. Burner according to any one of the preceding claims, characterized in that the bores in the combustion air the pipes make up at least 50$ of the burner's surface area adjacent to the combustion zone.