NO158829B - Innretning for brenning av flytende brensel. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en innretning for flytende brensel, innbefattende en første kilde med flytende brensel, en andre kilde med trykkluft, i det minste ett lukket plenumkammer med en jevn, konveks ytteroverflate med en åpning i fra plenumkammeret og gjennom overflaten, midler for retting av en strøm av brensel fra den første kilde og mot ytteroverflaten, hvorved det dannes en tynn brenselfilm på overflaten og ved åpningen, en anordning for retting av en strøm av trykkluft fra den andre kilde inn i plenumkammeret og gjennom åpningen for derved å forstøve brensel som strømmer over åpningen og danne en dusj av brenseldråper, og en anordning for tenning av det forstøvede brensel.

Fra US-PS 3.421.692, 3.421.699 og 3.425.058 er det kjent

en væskeforstøvnings-innretning som egner seg særlig i brennere for flytende brensel. Det prinsipp som benyttes i innretningen, ofte betegnet som "Babington-prinsippet", består i at væsken klargjøres for forstøvning derved at væsken bringes til å spre seg ut i en frittstrømmende tynn film over ytterflaten til et plenumkammer som har en yttervegg som danner et forstøverlegeme og inneholder minst en åpning. Når gass føres inn i plenumkammeret vil den gå ut gjennom åpningen og derved tilveiebringe en meget jevn dusj av små væskepartikler. Ved å variere antall åpninger, utformingen av åpningene, forme og egenskapene til overflaten, hastigheten til og mengden av væske som tilføres til overflaten, og ved å styre gasstrykket i plenumkammeret, kan kvantiteten og kvaliteten til den resul-terende dusj stilles inn etter behov for en bestemt brenner-anvendelse. Ulike arrangementer av slike forstøvningsinnret-ninger er kjent fra US-PS 3.751.210, 3.864.326, 4.155.700 og 4.298.338.

Fig. 1 viser en forstøvningsinnretning for flytende brensel,

av den generelle type som er kjent fra de foran nevnte patentskrifter, og som arbeider i samsvar med Babington-prinsippet. Et hus 10, vanligvis med sylindrisk form, danner et forstøv-ningskammer 12 med en fremre vegg eller skillevegg 14, hvorigjennom det går en konisk utløpsåpning eller utløpskonus 16.

Huset 10 har også en bakvegg 18 hvor det er opplagret et for-støvningslegeme 20 som har en yttervegg 22 som begrenser et innvendig plenumkammer (ikke vist) og avsmalner mot en fremre åpning 24. I en typisk kjent utførelse hvor forstøverlegemet 20 har en sfærisk spiss med en diameter på ca. 12,7 mm, har åpningen 24 en avstand på ca. 6,35 mm fra utløpskonusens 16 fremre utløpsflate. Innløpsdiameteren til konusen 16 er ca. 20,83 mm og utløpsdiameteren er ca. 14,73 mm.

En høytrykksluft-kilde 26 er tilknyttet plenumkammeret ved hjelp av en ledning 28, slik at ved bruk av innretningen vil en luftstrøm bringes til å gå gjennom åpningen 24. Over for-støverlegemet 20 er det anordnet et materør 30 for flytende brensel. Tidligere har dette rør hatt et sirkulært tverrsnitt, men det kan også ha andre tverrsnitt uten at man derved går utenfor rammen for foreliggende oppfinnelse. Flytende brensel trekkes fra en sump 32 gjennom en ledning 34 ved hjelp av en pumpe 36 og bringes til å strømme gjennom en ytterligere ledning 38 og inn i materøret 30. Derfra strømmer brenselet over forstøverlegemet 20 og danner en væskefilm som helt dekker legemets 20 overflate. Den del av brenselet som strømmer over forstøverlegemets overflate og som ikke forstøves, vil flyte ned fra legemets 20 nedre side som en strøm 40 som går tilbake til sumpen 32 gjennom ledningen 42, som vist på tegningsfiguren. Når luft strømmer gjennom åpningen 24 vil væskefilm som stadig danner seg ved åpningen hele tiden brytes opp i små dråper av væske som beveger seg vekk i form av en fin, i hovedsaken konisk dusj 44 av forstøvet brensel.

Ved slike tidligere kjente systemer vil dusjen 44 inneholde noen avvikende dråper eller satelittdråper som divergerer fra den viste koniske strømningsbane. Som følge herav vil den koniske veggen i utløpskonusen 16 ha en tendens til å fuktes, og en liten mengde av flytende brensel vil strømme tilbake til forstøvningskammeret 12 og også gå tilbake til sumpen 32 gjennom ledningen 42. For komplettering av det skjematiske bilde av en slik tidligere kjent brenselbrenner viser fig. 1 også en tenningsstyring 45 og en tenner 46. Tenneren er plassert ved dusjens 44 ytre omkrets, på et nedstrømsted for derved å tenne brenselet på en måte som er nærmere omtalt i de tidligere nevnte patentskrifter. Tenningen av brenselet skjer således inne i et flammerør 48. En sterkt avkortet versjon av et slikt flammerør er vist i fig. 1.

For å minimalisere faren for en forbrenning inne i forstøv-ningskammeret 12, en tilstand som er kjent som "tilbakeslag", er det kjent å tilveiebringe en luftstrøm med et trykk som er litt større enn atmosfæretrykket, idet denne luftstrøm går inn i kammeret 12, forbi forstøverlegemet 20 og ut gjennom utløpskonusen 16 sammen med dusjen 44. Et par åpninger 50 kan benyttes for tilveiebringelsen av denne luftstrøm, vanligvis fra en vifte som arbeider med et vesentlig lavere trykk enn den høytrykkskilde 26 som tilfører luft til forstøveren 20.

I en slik tidligere kjent innretning har man noen ganger ob-servert flammefronten F, dvs. det punkt hvor en flamme først blir synlig, på et punkt inne i utløpskonusen 16, som vist på tegningen.

Selv om denne type av kjente brennere for flytende brensel har vist seg å være en praktisk og effektiv brenner for bruk i van-lige hus og i industrien, er den allikevel beheftet med noen problemer eller ulemper. Det har fra enkelte hold vært pekt på at under spesielt ugunstige forhold kan man allikevel få et tilbakeslag til forstøvningskammeret 12. Dersom eksempelvis trykket og således luftstrømmen gjennom forstøverlegemet 2 0 skulle synke i forbindelse med utilstrekkelig ventilasjon av kammeret 12, så vil flammefronten F kunne bevege seg inn i for-støvningskammeret 12, og det oppstår da en tilstand som kan føre til tilbakeslag under drift eller like etter en avstenging. En plutselig reduksjon eller en total stopp av luftstrømmen gjennom ledningene 50, noe man kan oppleve dersom vifteinnløpet lukkes ved et uhell, kan også resultere i en tilbakeslag-situasjon. Fordi en del av det brensel som benyttes i disse brennere resirkuleres kontinuerlig, vil et tilbakeslag kunne bevirke at brenseltemperaturen øker til et nivå over oppflamm-ingspunktet. Trykkbølger i flammerøret 48, eksempelvis som følge av nedadrettet trekk i pipestokken i et hus, har vært antydet som en mulig årsak til tilbakeslag inn i forstøvnings-kammeret 12, særlig dersom en slik trekk skjer samtidig med de foran nevnte irregulariteter.

Trykkluftstrømmen gjennom ledningene 50 og inn i. forstøvnings-kammeret 12 har i noen tid vært anerkjent som et middel for be-kjemping av disse potensielle tilbakeslag-årsaker. Strømmen gjennom forstøvningskammeret bidrar til å redusere brenseltemperaturen, tilfredsstille medrivingskravet for den luft-stråle som går ut fra åpningen 24 med høy hastighet, fremmer en blanding av brensel og luft, og har også en tendens til å fremme en mer kontrollerbar lokalisering av flammefronten F. Ettersom hastigheten til den luften, som strømmer over forstøv-erlegemet 20 øker vil imidlertid i slike tidligere kjente brennere små bølger og andre strømningsirregulariteter kunne oppstå i den film som strømmer over forstøverlegemet, og dette kan resultere i en uønsket medriving av råbrensel inn i flammerøret 48 og/eller irregulær forstøvning, med tilveie-bringelse av større dråper. Det antas også at noe brensel kan rives løs fra strømmen 4 0 og bæres med inn i flammerøret 4 8 dersom luftstrømmen gjennom forstøvningskammeret er for kraftig. For å kunne styre hastigheten til den luft som passerer spissen av forstøvningslegemet 20, er legemets spiss plassert så meget som 6,35 mm i fra utløpskonusens 16 utløpsflate, som nevnt tidligere. Imidlertid har man sørget for ikke å bevege legemets spiss så langt fra utløpskonusen at flammefronten F beveger seg inn i forstøvningskammeret eller overskytende brensel slår an mot veggene i konusen 16.

For at slike tidligere kjente brennere for flytende brensel

og væske-forstøvere skal kunne anvendes innenfor et bredt an-vendelsesområde møter man et annet problem som går ut på

å kunne ha en så stor variasjon som mulig av den volumetriske strømningshastighet for det forstøvede brensel eller annen væske i dusjen 44, mellom de ønskede laveste og høyeste strømnings-mengder. Eksempelvis kan noen anvendelser kreve så lave strøm-ningsmengder som 0,3785 liter/time, mens andre krever opptil 3,785 liter/time.

Så snart man imidlertid har valgt en spesiell geometri for

en gitt, tidligere kjent forstøvningsinnretning, vil endringer i strømningsmengden til den forstøvede væske i dusjen 44 primært skje ved påvirkning av væskestrømningsmengden mot for-støver legemet. For de laveste verdier vil væskefilmtykkelsen ved åpningen fortrinnsvis være så tynn som mulig, under stadig bibehold av en kontinuerlig film over ytterflaten til forstøv-erlegemet. Ønsker man derimot høyere strømningsmengder for den forstøvede væske, så vil det være nødvendig å øke filmtykkelsen ved åpningen, uten å øke de så meget at det dannes uønskede store væskedråper.

Ved tidligere kjente forstøvere av den type som er vist i fig.

1 er ett enkelt væske-materør plassert over hvert forstøver-legeme, i en avstand på ca. 3,175 til 9,25 mm, slik at det oppnås en variabel strømningsmengde av forstøvet brensel på

ca. 0,757 til 2,271 liter/time. I et slikt tilfelle kreves det ca. 0,56 til 0,7 m<3>/minutt forbrenningsluft i flammerøret 48. Ca. 10% av denne luftmengde aspireres som følge av den strålepumpevirkning som forstøverlegemet utøver. Tilstedevær-elsen av en med relativ høy hastighet strømmende luft over overflaten til forstøverlegemet 20, opptil 9,14 til 10,67 m/ sekund, gjør det mulig å oppnå vesentlig tynnere eller tykkere filmer på forstøverlegemet uten at det oppstår uønskede små bølgedannelser i filmen. Det foreligger flere anvendelses-områder hvor det er ønskelig med strømningsmengder for den forstøvede væske over og under de foran nevnte verdiområder, men slike høyere og lavere verdier har man hittil ikke kunnet oppnå på en pålitelig måte.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det en innretning for brenning av flytende brensel, som angitt innledningsvis. Innretningen er kjennetegnet ved en skjermanordning som i det minste delvis omgir det nevnte plenumkammer for beskyttelse av den tynne film mot omgivende luftstrømmer, hvilken skjermanordning er plassert i en avstand fra den nevnte ytteroverflate for derved å tillate en fri strømning av den tynne film over overflaten, idet skjermanordningen innbefatter en første åpning anordnet i flukt med den nevnte åpning fra plenumkammeret, gjennom hvilken første åpning luft og forstøvet brensel kan strømme.

Fordelaktig kan skjermanordningen innbefatte en andre åpning hvorigjennom strømmen av brensel rettes, og en tredje åpning hvorigjennom brensel som ikke forstøves kan strømme fra rommet mellom skjermanordningen og den nevnte ytteroverflate.

Skjermanordningen vil beskytte den tynne film mot omgivende gasstrømmer og strålingsvarme. Når forbrenningen av det for-støvede brensel skal stoppes, stoppes strømmen av luft gjennom plenumkammeret, mens strømmen av luft gjennom forstøvnings-kammeret og strømmen av brensel mot ytterflaten fortsetter.

På den måten avkjøles plenumkammeret, skjermen, brensel og forstøvningskammer, med tilhørende reduksjon av faren for tilbakeslag inn i forstøvningskammeret etter stoppet forbrenning. Også faren for oppbygging av belegg reduseres.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere' under henvisning til tegningene hvor: fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom en tidligere kjent brenner for flytende brensel, hvilken brenner arbeider i samsvar med Babington-prinsippet,

fig. 2 viser et skjematisk snitt gjennom en brenner for flytende brensel av den grunnleggende type som er vist i fig. 1, men forbedret slik at den utgjør en innretning ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 3 viser et utsnitt av en brenner for flytende brensel ifølge oppfinnelsen, hvor det anvendes to forstøvere for flytende brensel,

fig. 4 viser et delvis gjennomskåret frontriss, sett fra flammerøret, av en brenner for flytende brensel, i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 5 viser et horisontalsnitt etter linjen 5-5 i fig. 4,

fig. 6 viser et vertikalsnitt etter linjen 6-6 i fig. 5, og fig. 7 viser et vertikalsnitt etter linjen 7-7 i fig. 4.

I det etterfølgende skal det gis en detaljert beskrivelse av flere ulike utførelsesformer av oppfinnelsen. I de enkelte tegningsfigurer er det for like komponenter benyttet de samme henvisningstall.

Som nevnt viser fig. 1 en tidligere kjent brenner for flytende brensel, hvilken brenner arbeider i samsvar med Babington-prinsippet. I fig. 2 er vist et slikt kjent apparat, modifisert i samsvar med oppfinnelsen. I en utførelsesform er åpningen 24 plassert i en aksial avstand på ca. 3,81 til 4,57 mm fra ut-løpsflaten 52 i utløpskonusen 16, istedenfor 6,35 mm som er en representativ verdi for det tidligere kjente system. Som følge av denne plasseringen vil flammefronten F bevege seg fremover og inn i flammerøret 48, som vist, og derved reduseres på en fordelaktig måte faren for tilbakeslag. Vanligvis er det ønskelig å holde aksialavstanden mellom utløpsflaten 52 og åpningen 24 på et minimum, for dermed å eliminere fuktigen av åpningen i veggen 52, eksempelvis overflaten i utløpskonunsen 16, for således å redusere faren for karbonisering på dette sted. Med denne konstruktive utførelse er det også mulig å eliminere konusen 16 helt, slik at det kan benyttes en enkel sirkulær åpning i veggen 14 istedenfor den koniske åpning som er vist i fig. 2. En slik nærmere plassering gir også et mindre utløpsareal i veggen 14 eller i konusen 16 enn i det tidligere kjente system, for den luft som går gjennom forstøvningskammer-et 12 og inn i flammerrøret 48 via en av de nevnte åpningstyper i veggen 14.

For å minimalisere den tendens som den raskere strømmende luft har til å rive brensel vekk fra overflaten på forstøverlegemet 20, er det i samsvar med oppfinnelsen anordnet en omgivende skjerm 54 rundt legemet 20, for derved å beskytte den tynne brenselfilmen mot påvirkningen av den forbistrømmende luft. Skjermen gir også beskyttelse mot strålevarme fra flammerøret 48, slik at den maksimale brenseltemperatur vil kunne falle ca. 20°F i den i fig. 2 og 3 viste utførelse, under forutsetning av adekvat ventilering av forstøvningskammeret. Spissen av legemet 20 er sfærisk og har et senter på det bulbformede legemes akse ved punktet B. Skjermen 54 er utformet med et sylindrisk parti 56 som strekker seg forover til et vertikalplan plassert ca. 1.52 mm bak punktet B, idet aksialsnittet mellom dette plan og legemets 20 akse er betegnet med S. Det sylindriske parti 56 strekker seg bakover ca. 4,83 mm i fra punktet S og til et plan hvor såvel skjerm 54 som legemet 20 er lukket med en bakvegg 58. Det sylindriske parti 56 går over i et sfærisk parti 60 hvis senter ligger ved S. Det sfæriske parti har en radius på ca. 11.43 mm. Det sfæriske parti 60 går over i et konisk parti 62 hvis toppunkt ligger ca.

11,43 mm foran punktet S, og det koniske parti har fortrinnsvis en kjeglevinkel på ca. 65°. En kjeglevinkel i området 50 til 80° kan også aksepteres. Man kan eventuelt helt utelate det koniske parti 62, og således helt enkelt la det sfæriske parti 60 strekke seg helt frem til åpningen 64 foran i skjermen 54. Partiet 62 avsluttes med en fortrinnsvis sirkulær frontåpning

64. Ytterflaten på det koniske parti 62 og veggen i utløps-konusen 16 begrenser således sammen en ringformet konisk dyse hvorigjennom en del av den luft som går gjennom forstøvnings-kammeret 12 må strømme for å nå frem til flammerrøret 48. I en typisk anvendelse hvor forstøverlegemet 20 har en spiss med en sfærisk diameter på ca. 12,7 mm, økes diameteren i utløps-konusens 16 utløpsåpning fra ca. 14,73 til ca. 17,27 mm, og utløpskonusens 16 innløpsåpning øker i diameter fra 20,83 til 29,2 mm. Den større diameter i det koniske parti 62 er fortrinnsvis lik diameteren til utløpsåpningen i utløpskonusen 16. Det koniske parti 62 og veggen i utløpskonusen 16 kan være parallelle, om så ønskes. Fortrinnsvis oppnås maksimal strømningshastighet ved utløpsflaten 52. Fortrinnsvis har veggen 14 en tykkelse på ca. 3,3 mm, og kjeglevinkelen i utløps-konusen 16 er ca. 60°. Når det istedenfor en konus 16 benyttes en enkel åpning i veggen 14, kan veggen 14 helt enkelt være utformet som en av en metallplate utført brannvegg som danner et skille mellom forstøvningskammeret 12 og flammerøret 48.

Strømmen av luft gjennom forstøvningskammeret 12, kan økes

til omkring 50% utover den verdi som kan tolereres i figur 1, uten at det danner seg små bølger i brenselfilmen på for-støveren 22. Denne økede luftstrøm hjelper til å kjøle brenselet under drift, men utløpshastigheten i åpningen i veggen 14 bør ikke være så høy at det fører til unødvendig sammentrykking av vinkelen i den koniske dusj 44, som fortrinnsvis skal ha en kjeglevinkel på ca. 30° ved åpningen 24. Den økede luftstrøm reduserer også faren for tilbakeslag. Dersom imidlertid det koniske parti 62 befinner seg for nært inntil utløpskonusen 16 så vil skjermen få en tendens til misfarging eller belegging som følge av de høye temperaturer som induser-es fordi skjermen befinner seg så tett inntil forbrenningsom-rådet i flammerøret 48. I tillegg vil en for høy luftstrøm kunne rive eller suge med seg dråper av råbrensel fra overflaten på legemet 20 og fra strømmen 4 0 og bære med seg slike dråper ut gjennom frontåpningen 64 i skjermen 54 og videre inn i flammerøret 48, hvor dråpene vil redusere forbrenningens effektivitet. På en annen side, dersom det koniske parti 62 ligger for langt fra utløpskonusen 16, så vil luftstrømhastigheten gjennom den ringformede koniske dyse synke raskt. Som følge herav vil man få utilstrekkelig kjøling av den koniske flate

62, og flammefronten kan bevege seg for tett inntil utløps-flaten 52. Begge disse tilstander kan bidra til en uønsket overheting av det koniske parti 62 og gi mulighet for oppbygging av belegg der.

Frontåpningen 64 er aksialt innrettet i forhold til utløpskon-usen 16 og åpningen 24. I det viste eksempel har åpningen 64

en diameter på ca. 6,6 mm, og åpningsplanet er plassert om-trent 2,03 ram foran åpningen 24. Diameteren til åpningen 64

må være stor nok til å slippe gjennom den koniske dusj 44 uten fuktig av åpningsomkretsen, men dersom åpningen 64 er for stor så vil man få små bølgedannelser i brenselfilmen på forstøver-legemet 20 og noe av returstrømmen 40 vil kunne suges ut av skjermen 44, særlig når det går et stort luftvolum gjennom forstøvningskammeret 12.

På den øvre siden av skjermen 54 er det en åpning hvorigjennom materøret 30 går. I utførelsen i fig. 2 og 3 har røret 30 fortrinnsvis en ytterdiameter på ca. 3.18 mm og en innerdiameter på ca. 2.36 mm. Røret er fortrinnsvis avflatet ved utløpsenden, slik at det har en oval form på tvers av sprøyteaksen. Den ovale åpnings minste akselengde er ca. 1,4 mm. Rørets 30 senterlinje går fortrinnsvist vertikalt til et sted ca. 2.92 mm bak åpningen 24. Materøret 30 er forsynt med en horisontal utløps-åpning hvis bakerste kant 66 er plassert ca. 2.16 mm vertikalt fra forstøverlegemets 20 øvre flate, for derved å hindre at den innkommende brenselstrøm fester seg til innerflaten på skjermen 54. Réturstrømmen 40 går fortrinnsvis ut av skjerm-rommet via en returledning 68 som går gjennom bakveggen 58 og bakveggen 18 og til returledningen 42 nær sumpen 32. Strømmen 40 kan imidlertid også gå fra skjermen 54 og inn i kammeret 12 ved bakplaten 58, eller ned langs bakplaten 18 og til sumpen

32 via ledningen 42. Dersom brensel skulle treffe veggen i utløpskonusen 16, så vil brenselet ha en tendens til å gå tilbake til forstøvningskammeret 12 og i retur til sumpen 32 via ledningen 42. Fordi en forstøver av den type som er vist i fig. 2 gir få satelittdråper av brensel, vil det være meget lite væske som strømmer tilbake til forstøvningskammeret 12, og dette kammer vil derfor i hovedsaken forbli tørt, hvilket, i ytterligere grad bidrar til å redusere faren for tilbakeslag.

Fig. 3 viser et snitt gjennom en prototype hvor det anvendes et par forstøverlegemer 20. Frontveggen 14 har form av et seg-ment av en kule, med en radius på ca. 69.85 mm. To utløpskon-user 16, stilt med ca. 17° vinkel i forhold til innretningens

aksiale senterlinje, er plassert på hver sin side av en sentral luftåpning 70 hvorigjennom en strøm av forbrenningsluft går fra forstøvningskammeret 12 og inn i det med stiplede linjer antyd-ede flammerør 48. For ytterligere å redusere oppvarmingen av det indre av forstøvningskammeret 12 er veggen 14 fortrinnsvis utført som en hulvegg, med en frontvegg 72 og en bakvegg 74, som vist på figuren. Imidlertid kan det for forenkling av fremstillingen også benyttes en enkelt massiv vegg 14.

Bakveggen 18 er forsynt med en sentralt plassert luftinnløps-åpning 86 som i det minste delvist er omgitt av en ringmani-fold 78 hvorigjennom luft rettes mot plenumkammerne i forstøv-erlegemene 20. Manifolden 78 innbefatter en ringformet bak-plate 80 og en ringformet frontplate 82 hvori det er utformet en fremoverrettet forhøyning 84. Denne forhøyning 84 og bakplaten 80 samvirker for dannelse av en ringformet strømnings-passasje 86 hvorigjennom luft strømmer til det indre av for-støverlegemerie 20. En egnet innløpskupling 88 er anordnet i bakveggen 18 og har forbindelse med strømningspassasjen 86. Denne kupling er vist dreiet oppover 90° til tegningsplanet i fig. 3 Det vil si at i den virkelige utførelse vil denne kupling 88 være plassert symmetrisk i forhold til de to forstøverlegemer, fortrinnsvis ved bunnen av huset. Som vist i fig. 2 er en ven-til 90 anordnet i ledningen 28 for styring av den luftstrøm som går til det indre av hvert forstøverlegeme. En innover kon-vergerende konisk leppe 92 er anordnet rundt åpningen 76 for retting av luft mot åpningen 7 0 under drift. Som nærmere omtalt senere og som vist i eksempelvis fig. 7, kan en hul sylindrisk ledning 71 benyttes for å forbinde den bakre åpning 76 ved den sentrale luftåpning 70. Dette arrangement muliggjør en styring av luftstrømmen gjennom åpningen 7 0 uavhengig av den luft som går inn i forstøvningskammeret 12.

Selv om plasseringen av tenneren 46 ikke er vist i fig. 3, vil fagmannen forstå at tenneren kan være plassert på et hvilket som helst egnet sted for tenning av de to koniske dusjer 44.

I virkeligheten vil tenneren 46 gå gjennom veggen 14 på et sted over åpningen 70, slik det er vist i fig. 4.

Fig. 4t7 viser en foretrukken utførelsesform av en brenner for flytende brensel i samsvar med oppfinnelsen, hvilken utfør-else er utformet for å erstatte de høytrykks-dusj-brennere som er i vanlig bruk i ovner for bolighus og lignende. Komponenter som gjenfinnes i fig. 1-3, er gitt de samme henvisningstall. Utløpskonusen 16 er erstattet med en enkel sirkulær åpning 16' i frontveggen 14, som i seg selv utgjør et bakover-rettet kulesegment utformet ved bunnen av et metallbeger 94. En radielt utragende mellomflens 96 på begeret 92 har anleggs-samvirke med flammerøret 48, som er vist med strekpunkterte linjer. En bakre, radielt utragende flens 98 på begeret 94 ligger an mot en O-ring 102 som er plassert på en rundt om-kretsen forløpende flens 104 på en støpt og utboret, i hovedsaken sirkulær manifoldplate 106 som danner forstøvningskammer-ets 12 bakre vegg 18.

I denne utførelsen er åpningen 24 plassert i en aksialavstand på ca. 4,1 til ca. 4.3 mm fra åpningens 16' utløpsflate 52, istedenfor 6,35 mm slik tilfellet er ved de tidliger ekjente systemer. Som følge av denne plasseringen vil flammefronten flyttes fremover i flammerøret 48, hvorved faren for tilbakeslag reduseres ytterligere.

I utførelsen i fig. 4-7 er spissen på legemet 20 sfærisk og har sitt senter på legemets akse, ved punktet B. Skjermen 54 innbefatter et sylindrisk parti 56 som strekker seg forover til et vertikalplan plassert ca. 10,5 mm foran punktet B. Dette plans aksiale skjæring med legemets 20 akse er betegnet med S. Det sylindriske parti 56 strekker seg bakover ca. 10,2 mm i fra punktet S og til et sted hvor såvel skjermen 54 som forstøverlegemet 20 er festet til et ringformet monterings-stykke 108 på manifoldplaten 106. Monteringsstykket har en sentral luftledning 110 som står i forbindelse med det indre av forstøverlegemet 20. Det sylindriske parti 56 går over i et konisk parti 62 hvis toppunkt er plassert ca. 6.4 mm aksialt foran punktet S, fortrinnsvis med en kjeglevinkel på ca. 65°. En kjeglevinkel i området 50 til 80° er også akseptabel. Ytterflaten til det koniske parti 62 og åpningen 16' begrenser sammen en ringformet dyse hvorigjennom en del av den luft som går gjennom forstøvningskammeret 12 må strømme for å komme frem til flammerøret 48. I en typisk anvendelse hvor forstøverlege-met 20 har en spiss med en sfærisk diameter på ca, 12,7 mm, vil åpningens 16' diameter ligge i området ca. 11.8 til ca. 12,0 mm. Det koniske partis 62 store diameter er fortrinnsvis ca. to ganger større enn diameteren i åpningen 16', og diameteren i frontåpningen 64 er fortrinnsvis i området ca. 5,2 til ca. 5,4 mm.

Luftstrømmen gjennom forstøvningskammeret 12 kan økes opp til 50% i utførelsen i fig. 4-6, sammenlignet med luftstrømmen på 0,56 til 0,7 m<3>/minutt i den kjente innretning i fig. 1. På samme måte som ved utførelsen i fig. 2 og 3 vil den økede luft-strøm bidra tal å kjøle brenselet under drift, men luftstrømmen skal allikevel ikke være så kraftig at den bidrar til en unød-vendig sammenpressing av den koniske dusj 44, som fortrinnsvis har en kjeglevinkel på ca. 30° ved åpningen 24. Den økede luft-strøm reduserer også faren for tilbakeslag. Dersom det koniske parti 62 befinenr seg for tett inntil åpningen 16' så vil skjermen har en tendens til misfarging eller beleggdannelse som følge av de høyere temperaturer som fremkommer nært inntil forbrenningen i flammerøret 48. I tillegg vil en for kraftig luftstrøm kunne rive med seg eller suge med seg dråper av råbrensel fra overflaten på legemet 20 og fra strømmen 40 og bære med seg slike dråper gjennom frontåpningen 64 i skjermen 54 og inn i flammerøret 48, hvor deres tilstedeværelse vil redusere forbrenningens effektivitet. På en annen side, dersom det koniske parti 62 ligger for langt fra åpningen 16', så vil luftstrømhastigheten gjennom den ringformede dyse synke raskt. Som følge herav vil man få utilstrekkelig kjøling av den koniske flate 62, og flammefronten kan da bevege seg for nært inntil utløpsflaten 52. Begge disse tilstander kan bidra til en uønsket overheting av det koniske parti 62 og gi mulighet for beleggdannelse der.

I utførelsen i fig. 4-7 er planet til frontåpningen 64 plassert ca. 1,65 til 1,85 mm foran åpningen 24. Også'her bør diameteren til åpningen 64 være stor nok til å slippe gjennom den koniske dusj 44 uten fukting av åpningsomkretsen, men dersom åpningen 64 er for stor, vil man få små bølgedannelser i brenselfilmen på forstøverlegemet 20, og noe av returstrømmen 40 vil kunne suges ut av skjermen 54, særlig når det er et stort luftvolum som går gjennom forstøvningskammeret 12.

I utførelsen i fig., 4-7 har materøret 30 fortrinnsvis en ytterdiameter på ca. 2,92 mm og en innerdiameter på ca. 2.3 6 mm,

og materørets utløpsende 31 er avflatet som beskrevet foran. Rørets 30 senterlinje strekker seg fortrinnsvis med en vinkel på ca. 100° i forhold til horisontalen, til et sted hvor rør-ets fremre kant ligger ca. 5,3 til ca. 5,8 mm bak åpningen 24. Materørets 30 utløpsåpning er parallell med overflaten 22 på legemet 20, i en avstand på ca. 0,58 til ca. 0,74 mm fra legemets 20 øvre flate. Returstrømmen 40 går ut av rommet begrenset av skjermen 54 via et innhakk 69 på undersiden av skjermen 54, hvorfra returstrømmen går ned langs bakveggen 18 og til returledningen 42, slik det er vist i fig. 7, men ikke i fig. 6. I tilfelle noe brensel skulle treffe inngangsflaten i åpningen 16' vil dette brensel ha en tendens til å gå tilbake inn i forstøvningskammeret 12 og returnere til sumpen 32 via ledningen 42.

Som vist i fig. 4 og 5 er det i dette utførelseseksempel anordnet et par forstøverlegemer 20, og frontveggen 14 har form av et kulesegment med en radius på ca. 69,85 mm. To utløps-åpninger 16', hver anordnet med en vinkel på ca. 17° i forhold til innretningens aksiale senterlinje, er plassert på hver sin side av en sentral luftåpning 70 hvorigjennom en strøm av luft går fra forstøvningskammeret 12 og inn i flammerøret 48. Åpningen 70 dannes av et sentralt luftrør 71 hvis fremre ende er festet til frontveggen 14. Ved sin bakre ende har røret 71 en radielt utragende luftavbøyningsflens 73 som avbøyer en del av den luft som går inn i kammeret 12 gjennom innløpsåpningen 76

i manifoldplaten 106. Røret 71 har fortrinnsvis en lengde på ca. 23,6 til ca. 24,0 mm, og flensen 73 er plassert i en avstand på ca. 4,2 til 4,4 mm fra bakveggen 18. Den avbøyede del av luften går ut fra kammeret 12 gjennom åpningene 16'. For å minimalisere den avbøyede lufts tendens til å rive med seg brensel fra den brenselstrøm som går til ledningen 42., er det i bakveggen 18, under innløpsåpningen 76 og avbøyningsflensen 73 anordnet et krummet, aksialt forløpende avbøyningsanslag 75, som vist i fig. 4, 5 og 7.

Manifoledplaten 106 er forsynt med støpte og utborede pass-asjer som danner en ledning 38 som fører til materørene 30, samt ledninger 28 som fører til forstøverlegemene 20. For å muliggjøre en modul-installasjon og- demontering av den i fig. 4-7 viste brenner er manifoldplatene 106, utformet med boss på sin bakre flate. Fra disse bossene går det ut korte ledningsstusser 28, 38 og 42, se fig. 5 og 7. Den tilhørende bære-konstruksjon, antydet i fig. 7, kan innefatte tilsvarende boss med egnede tetninger for opptak av disse ledningsstusser. som vist i fig. 4 og 7 er tenneren 46 slik opplagret i frontveggen 14 og manifoldplaten 106 at den lett kan føres inn henholdsvis tas ut. Imidlertid kan tenneren plasseres på et hvilket som helst egnet sted for starting av forbrenningen av de to koniske dusjer 44.

Under drift av brenneren for flytende brensel eller væske-forstøveren ifølge oppfinnelsen blir en strøm av væske rettet gjennom materørene 30 og mot forstøverlegemet 20 helt til det der har dannet seg en tynn, kontinuerlig og frittstrømmende væskefilm over hele overflaten til legemet. Dette tar vanligvis bare et sekund eller to, hvoretter luft bringes til å gå gjennom ledningen 28 og åpningen 76 og inn i det indre av forstøv-ningslegemene 20 henholdsvis forstøvningskammeret 12. Det dannes derved koniske dusjer 4 4 av forstøvet brensel, og forbrenningen startes ved hjelp av tenneren 46. Når forbrenningen ikke lenger er ønsket, lukkes ventilen 90 og tenneren 4 6 de-aktiveres. Under dette fortsetter strømmen av brensel gjennom materørene 30 og strømmen av luft gjennom forstøvningskammreret 12. Denne fortsatte tilføring av brensel og luft har til hen-sikt å redusere temperaturen til de komponenter som er plassert inne i forstøvningskammeret. På denne måten reduseres faren for tilbakeslag til forstøvningskammreret samt faren for oppbygging av belegg.

En forstøver for flytende brensel utført i samsvar med de viste utførelseseksempeler vil gi en varierbar forstøvningsmengde På fra ca. 0.5678 til 3,785 liter/time, basert på brenseltil-føringsmengder på ca. 11.36 til 30,28 liter/time gjennom de to materør. Forstøvere for flytend brensel utformet og drevet i samsvar med foreliggende oppfinnelse vil gi disse forbedrede driftsbetingelser når tverrsnittsarealet til utløpsåpningen 24 er ca. 10,97xl0~<4> til 12,26xl0~4cm2, trykket i det indre av forstøvningslegemet 20 ligger i området på ca. 1,02 til 1,6 bar, den totale luftstrømningsmengde gjennom begge forstøver-legemer ligger i området ca. 0.0056 til 0,007 m<3>/minutt og det flytende brensel har en viskositet i området 2.0 til 10,0 centistokes.

Foreliggende oppfinnelse er vist og beskrevet i forbindelse med brennere for flytende brensel og væske-forstøvere, men fagmannen vil forstå at den tekniske lære også kan anvendes i forbindelse med andre anvendelser hvor Babington-prinsippet benyttes og hvor det er ønskelig å få bedre styring av de kar-aktéristiske strømningsverdier for den forstøvede væske.

Claims (2)

1. Innretning for brenning av flytende brensel, innbefattende en første kilde (36) med flytende brensel, en andre kilde (26) med trykkluft, i det minste ett lukket plenumkammer (20) med en jevn, konveks ytteroverflate (22) med en åpning (24) i fra plenumkammeret og gjennom overflaten, midler (30) for retting av en strøm av brensel fra den første kilde og mot ytteroverflaten (22) , hvorved det dannes en tynn brenselfilm på overflaten og ved åpningen (24), en anordning (28) for retting av en strøm av trykkluft fra den andre kilde (26) inn i plenumkammeret (20) og gjennom åpningen (24) for derved å forstøve brensel som strømmer over åpningen (24) og danne en dusj (44) av brenseldråper, og en anordning (46) for tenning av det forstøvede brensel, karakterisert ved en skjermanordning (54) som i det minste delvis omgir det nevnte plenumkammer (20) for beskyttelse av den tynne film mot omgivende luftstrømmer, hvilken skjermanordning (54) er plassert i en avstand fra den nevnte ytteroverflate (22) for derved å tillate en fri strømning av den tynne film over overflaten, idet skjermanordningen (54) innbefatter en første åpning (64) anordnet i flukt med den nevnte åpning (24) fra plenumkammeret, gjennom hvilken første åpning (64) luft og forstøvet brensel kan strømme.

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert ved at skjermanordningen (54) innbefatter en andre åpning (30) hvorigjennom strømmen av brensel rettes, og en tredje åpning (68) hvorigjennom brensel som ikke forstøves kan strømme fra rommet mellom skjermanordningen (54) og den nevnte ytter-overf late .