NO126882B - - Google Patents

Description

Vekebrenner.

Foreliggende oppfinnelse angår vekebrennere og særlig brennere som drives på fordampbaré flytende brennstoffer som paraffin og petroleum.

Det er kjent å forbrenne flytende brennstoffer for oppvarming i vekebrennere hvori veken transporterer brennstoff fra et reservoar som befinner seg under forbrenningssonen og frem til bunnen av forbrenningssonen. Slike brennere gir tilfredsstillende forbrenning med en stille blå flamme, men har bare vært brukt i små bærbare brennere. Oppfinnelsen vedrører en vekebrenner som er egnet for anvendelse som krever større ytelse enn de små bærebare brennere og hvor man øns-ker automatisk regulering, f.eks. i sentraloppvarming.

Foreliggende oppfinnelse omfatter vekebrennere hvorav minst en del er en fordamper som:

(a) holder flytende brennstoff ved overflatespenning,

(b) fordamper flytende brennstoff som befinner seg i fordamperen ut i en forbrenningssone som ligger inntil fordamperens overflate ved varmeoverføring fra forbrenningssonen, og (c) muliggjør strømning av brennstoff inne i fordamperen slik at brennstoff som tapes ved fordampning kan er-stattes ,

og vekebrenneren er kjennetegnet ved at fordamperen er perforert med lufthull hvorigjennom forbrenningsluften strømmer inn i en forbrenningssone som ligger inntil fordamperens overside, og hvor det fra fordamperen fordamper flytende brennstoff ut i forbrenningssonen ved varmeoverføring fra forbrenningssonen til brennstoffreservoaret i fordamperen.

I henhold til en foretrukken utførelse av oppfinnelsen har veken også ett eller flere nedadrettede, fortrinnsvis vertikale mateorganer som er beregnet til å dyppes ned i et brennstoffbad slik at mateorganene under bruk fører flytende brennstoff opp til fordamperen.

(I foreliggende beskrivelse og krav er uttrykkene "horisontal", "vertikal" og "nedadrettet" knyttet til en veke som er anbragt i optimal stilling. I virkeligheten er denne orientering ikke avgjør-ende, i det minste innenfor de grenser som godtas i husholdningen.)

Fordamperen kan være horisontal eller den kan inneholde krumme partier, kan f.eks. være kuppelformet eller skiveformet. Veker hvor fordamperen omfatter en nedadrettet del i brennstoffets strøm-ningsretning er fordelaktige fordi tyngdekraften medvirker til brensel-transporten. Særlig gunstige hellingsvinkler er 20° - 70° i forhold til horisontalen, fortrinnsvis 40° - 50° til horisontalen.

I en foretrukken utførelse består fordamperen av tb skråttstilte flater, fortrinnsvis rektangulære, sammenføyet i den nedre del. Når vekene inneholder mateorganer og fordampere med skråttstilte deler, bør mateorganene forbindes med fordamperen ved sistnevntes høyestliggende deler.

Det vil vanligvis være ønskelig å benytte den tynneste fordamper som mulig som samtidig besørger nødvendig brenseltransport, sidén større tykkelse gir større varmekapasitet for fordamperen og brennstoffet i denne. Liten varmekapasitet gjor antennelse lettere, siden liten varmekapasitet gjor at brennstoffet lettere, oppvarmes til fordampningstemperatur. (Lettvint tenning er særlig viktig i brennere som slås av og på ved automatisk regulering). En tynn fordamper byr på en ytterligere fordel når brenneren slås av. Forbrenningen fortsetter inntil brennstofftilforselen fra fordamperen er uttomt og denne uttbmning er lettere oppnådd når forrådet er lite, dvs. når fordamperen er tynn. Det er således gunstig at fordamperen er under 10 mm tykk og for visse formål, f.eks. til sentraloppvarming i hus er det gunstig at fordamperen er under 5 mm og fortrinnsvis under 3 mm tykk.

For å oppnå jevn luftfordeling er det en fordel at nevnte lufthull eller perforeringer er jevnt fordelt over fordamperen. Lufthullene er fortrinnsvis sirkulære og har fortrinnsvis en tverr-snittsflate på 0,1 - 1 cm 2. Antall hull er så stort at hullområdet utgjor 20 - 50 og fortrinnsvis 25 — 30 ^ av fordamperens samlede overflate.

Oppfinnelsen omfatter både stive og myke veker. Myke veker er laget av bbyelig materiale, f.eks. keramiske fibre, og siden veken ellers ville synke sammen under dens egen vekt må denne brukes sammen med et understbttelsesorgan som skal holde veken i onsket stilling. Stive veker, f.eks. veker av porost metall som metallskum, vil derimot kunne bære deres egen vekt og krever derfor intet stotteorgan.

Anisotrope veker er særlig egnet for de fleste formål.

Anisotrope veker byr på mindre motstand mot strømningen i retning på tvers av forbrenningssonen enn i luftstromningsretningen, f.eks. er porestorrelsen mindre målt i luftstrømmens retning enn i rett vinkel til denne. For utførelser som består av en horisontal fordamper er det lavere motstand mot strømningen i horisontal retning enn i vertikal retning, f.eks. er porestorrelsen storre målt i horisontal retning enn i vertikal retning.

Anisotrope veker har den egenskap at de letter strømning-en i onsket retning (dvs. på tvers av forbrenningssonen for å oppnå jevn brennstoffordeling), men hindrer brennstoffstrømning i uonskede retninger (dvs. at brennstoff drypper ut av veken).

Oppfinnelsen omfatter brennere som inneholder veker i henhold til oppfinnelsen som beskrevet.

Oppfinnelsen skal i det folgende forklares noyere i forbindelse med eksempler som knytter seg til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er et vertikalt snitt gjennom en brenner med en metallskum-veke,

Fig. 2 er et planriss av brenneren på fig. 1,

Fig. 3 er en modifikasjon av brenneren på fig. 1, med flat horisontal fordamper og mateorganer, Fig. 4 er en utgave som omfatter understøttet veke for brenneren vist på fig. 3, Fig. 5 er en modifikasjon av brenneren på fig. 3 med separat mateorgan, Fig. 6 er et vertikalsnitt gjennom en veke som har nevnte foretrukne utforming,

Fig. 7 er et planriss av veken på fig. 6 og

Fig. 8 er et skjematisk tverrsnitt gjennom en sentralopp-varmingsfyr som omfatter en veke som vist på fig. 6 og 7.

Brenneren vist på fig. 1 og 2 omfatter en veke 10 som har en fordamper 11 i form av en horisontal rund skive av sammenpresset metallskinn. Fordamperen 11 er perforert med lufthull 14 som er anordnet i sekskantet monster, dvs. at hvert hull har 6 nærmeste nabo-er med sentrum som sammen danner en regulær sekskant.

Veken 10 ble fremstilt fra en sylindrisk blokk metallskum ved sammenpressing parallelt med aksen i forholdet 3 : 1> og lufthullene 14 ble stukket samtidig. For bearbeiding hadde metallskummet form av et tredimensjonalt nettverk av rorformede nikkel-tråder som dannet dodekaederporer med middeldiameter på 0,3 mm. Sammenpressingen utflatet de opprinnelige porer slik at de ble tynne i vertikal retning.

(Irregulære dodekaedere kan sammenpakkes til å fylle et volum og skummet kan ansees som et eksempel på en slik tett pakking. Fra dette synspunkt danner metalltrådene kantene i dodekaederet.)

Omkretsen av veken 10 går inn i brennstoffbadet 13. Ved bruk inneholder fordamperen 11 et reservoir av flytende brennstoff

t

som holdes i porene ved overflatespenning og transporeres horison-talt ved gjennomlop fra pore til pore. Porene byr på stor motstand mot vertikal stromning, slik at det ikke drypper noe brennstoff ned fra undersiden.

Når brenneren er tent, trekker forbrenningsvarmen luft gjennom lufthullene 14, og varmen fordamper brennstoffet i forbrenningssonen som ligger mot fordamperens overside, slik at brenneren holder seg brennende.

Brenneytelsen kan reguleres ved å redusere brennstoff-stromningen til brennstoffbadet 13, slik at man derved nedsetter brennstoffmatningen til forbrenningssonen. Når brennstofftilførsel-en nedsettes til null, vil brenneren forst slukke i midten pga. brennstoffuttomming.. Dette skaper et "dodt" område i sentrum som sprer seg (etterhvert som tilforslen reduseres), inntil hele brenneren er slukket. På denne måten kan brenneren gi god varmeregu-lering.

Ved tenning åpnes for brennstofftilforsel og man antenner brennstoffet. Dette starter forbrenningen og brenneren virker som beskrevet ovenfor.

Brenneren vist på fig. 3 består av en metallskumveke med fordamper 11 og matningsorgan 12 (Fordamperen 11 er dannet av sammenpresset metallskum som ovenfor beskrevet, og mateorganet består av en ringformet sylinder av upresset metallskum.)

Mateorganet 12 står i brennstoffbadet 13 og transporterer brennstoff opp til nivå med fordamperen 11 ved hjelp av overflatespenning og vekevirkning. Transport av brennstoff langsbrenneren og forbrenningen foregår som ovenfor beskrevet. Brennstofftilforslen til brenneren reguleres med fordel ved å variere brennstoffnivået i væskebadet 13- Fordampning av brennstoff utenfor forbrenningssonen hindres av ringen 19.

Brenneren vist på fig. 4 er som vist på fig. 3 bortsett fra at veken er laget av keramisk fibermateriale i stedet for metallsvamp. Siden fibermaterialet ikke er selvbærende holdes den oppe av et bæreorgan (generelt angitt ved henvisningstall 18), som består av en horisontal bunnplate 15 som fordamperen 11 hviler på. Bunnplaten 15 har oppadragende ror 16 hvor boringene danner lufthullene 14.

Bæreorganet 18 omfatter også en stottering 17 som står

i brennstoffbadet 13 og holder veken i arbeidsstilling.

I utforelsen vist på fig. 5 er fordamperen 11 fremstilt av sammenpresset metallskum (som vist på fig. 3)» men mateorganet 12 består av keramiske fibre som ligger i kontakt med fordamperen 11 og på denne måten overforer brennstoff. Mateorganet 12 holdes inntil fordamperen 11 ved hjelp av sperreringen 19.

Man har gjennomført laboratorieforsøk på en brenner som vist på fig. 3 med paraffin som brennstoff, og under disse prover fant man at forbrenningssonen hadde sirkulært tverrsnitt med full-stendig forbrenning ca. 0,5 cm over ovre del av veken. De viktigste mål på brenneren er angitt tabell 1 og tabell 2 viser eksperiment-resultatene.

("Liten vekehoyde" angir den vertikale avstand mellom brennstoffnivået i brennstoffbadet 13 og bunnen av fordamperen 11, og "stor vekehoyde" betegner avstanden til toppen av fordamperen).

Veken vist på fig. 6 og 7 er laget at samme metallskum som tidligere beskrevet. Det består av en fordamper 11 som er for-met til to rektangulære plater 20a og 20b som er 3 mm tykke, og med en vinkel på 45° til horisontalen, samt forbundet i nedre kant langs linjen 21. Platen 20a er forbundet med et mateorgan 12a langs ovre kant. På samme måten er platen 20 b forbundet med mateorganet 12b. Platene 20a og 20b er gjennomstykket med sirkulære lufthull 14 som er anordnet i jevnt heksagonalt monster (dvs. at hvert hull" har seks nærmeste naboer)-. -Lufthullenes diameter er 3 mm og deres totale overflate utgjor 30 $ av fordamperens totaloverflate.

Veken er fremstilt ved pressing og boying av en flat plate av metallskum, og krumningen mellom mateorganene og de to plater er gjort så stor at man unngår å overstrekke metallskummet. Under pressingen ble skummet i fordamperen redusert i tykkelse i forholdet 3: !•

Når veken vist på fig. 6 og 7 settes inn i en brenner, står hvert av mateorganene 12a <p>g 12b i et brenselbad som får tilforsel av brennstoff. Fig. 8 viser et sentraloppvarmingsanlegg for varmtvannssirkulasjon, som omfatter en slik brenner.

Anlegget vist på fig. 8 omfatter et forbrenningskammer 30 med rektangulært tverrsnitt, som har et luftinnlop 31 og gass-utlop 32, forbundet med et pipesystem.

Et brenselbad 31 er anbragt langs rektanglets lengste

sider,, og mateorganene 12a og 12b på veken som vist på fig. 6 og 7 står i brennstoffbadet 31. En vifte 33 er anordnet under veken og en varmeveksler 37 (for oppvarming av sirkulasjonsvannet) anordnet over veken.

Brennstoff tilfores badet 31 gjennom ledningen 38 regu-lert av strbmningsregulator 34- Innstillingen av regulatoren 34 skjer ved hjelp av en termostat 35 anordnet i utlopet 36 fra varme-veksleren 37. Når temperaturen på vannet i utgående ledning 36 faller under innstillingen på termostaten 35, vil stromningsregulatoren oke brennstofftilfbrslen, når temperaturen stiger for hbyt, vil brennstofftilforslen reduseres eller stenges av slik at brenneren slukker.

(Som en sikkerhetsfaktor er en nivåregulator, ikke vist, vanligvis tilknyttet. Denne overregulerer stromningsregulatoren hvis brennstoffnivået skulle stige for hbyt slik at det er risiko for overlbp.)

Brenneren som er installert i systemet på fig. 8 virker

i det vesentlige som beskrevet ovenfor. Mateorganene 12a og 12b lbfter brennstoffet ved vekevirkning til ovre kant av platene 20a og 20 b, og derfra vil tyngdekraften medvirke ved transport av brennstoffet (som er i flytende fase) mot sammenfbyningslinjen 21. Etterhvert som brennstoffet går gjennom fordamperen vil brennstoff fordampe til forbrenningssonen som ligger over fordamperen hvor

brennstoffet forbrenner sammen med luften som strømmer inn gjennom lufthullene.

Man tilkopler vanligvis automatisk tenning ved hjelp av et elektrisk system (ikke vist på noen tegning). Systemet omfatter en coil-brenner for oppvarming av et lite vekeområde, og en elektrode som avgir gnister i samvirke med (metallskum)-veken. For å oppnå tenning slås tenningssystemet på og brennstoffet koples inn. Når brennstoff-væsken kommer inn i det oppvarmede område, vil en del av denne fordampe og dampen tennes av gnisten. Dette fremkaller en flamme som sprer seg over hele brennerområdet.

Det fremheves at i alle de beskrevne brennere på eksemplene står hele forbrenningssonens nedre del eller bunn inntil fordamperens overflate. Således oppvarmes fordamperen og det brennstoff som denne inneholder, og brennstoffet fordampes inn i forbrenningssonen. Fordamperen inneholder et forråd av flytende brennstoff som kan bevege seg inne i fordamperen og således erstatte forbrukt brennstoff. På grunn av at fordamperen inneholder et relativt stort forråd av brennstoff inntil hele bunnen av forbrenningssonen, gir fordamperen en jevnt fordelt damptilførsel inn til forbrenningssonen.

Varmeledningsevnen for metallskummet i forbindelse med fig. 1 og 2 har vist seg å gi god varmeoverføring til brenselet i fordamperen. Porestørrelsen er god for opprettholdelse av og transport av flytende brensel.

Claims (4)

1. Vekebrenner omfattende en fordamper som overfører flytende brennstoff gjennom porer som på grunn av overflatespenning opprett-holder et reservoar av brennstoff, karakterisert ved at fordamperen (11) er perforert med lufthull (14) hvorigjennom for-brennings luf ten strømmer inn i en forbrenningssone som ligger inntil fordamperens overside, og hvor det fra fordamperen fordamper flytende brennstoff ut i forbrenningssonen ved varmeoverføring fra forbrenningssonen til brennstoffreservoaret i fordamperen.

2. Vekebrenner som angitt i krav 1, karakterisert ved at fordamperen består av to deler som er skrått nedadrettet i brennstoffets strømningsretning i en vinkel på 20° - 70° til horisontalen, og sammenføyet nederst.

3. Vekebrenner som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at fordamperen (11) er mindre enn 5 mm tykk.

4. Vekebrenner som angitt i ett eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at fordamperen (11) er fremstilt av metallskum.