169662. lajstromszámú szabadalom • Keramikus sugárzó-égő ipari, gáztüzelésű kemencékhez

5 169662 6 (Az alábbiakban „betét"-en az égőnek azt az elemét értjük, amely általánosságban a gáz-levegő elegy megfelelő irányban való terelésére, felgyorsítására és a fúvóka, valamint az örvénykamra részben vagy egészben való kialakítására, elhelyezésére szolgál.) A gyorsulás célja az égő visszagyulladás elleni biztosítása. A betét folyamatosan szűkülő csatornája az 5 fúvókákba torkollik, amelyek jelen esetben fúrt kiömlőnyüásokj a kerületen megfelelő nagy számban kialakítva. A fúvókák megfelelő mérete következtében a bennük felgyorsuló elegy kb. 100—150 m/sec-et kitevő sebessége a kívánt és alább körülírt műszaki hatást biztosítja. A fúvókákat elhagyó elegyáram a 6 „örvénykamrába" jut. (Az alábbiakban örvénykamrán az égőnek azt az elemét értjük, amelyben a fúvókát elhagyó elegy-nyalábból a fúvóka kiömlő keresztmetszetéhez a kamrában létesülő nyomáskülönbségek hatására gázrészecskék az áramlás irányával szemben, úgy áramlanak, hogy az égést stabilizálják és ennek következtében azt már a fúvóka kiömlő keresztmetszete közvetlen közelében beindítják.) Az örvénykamra vagy úgy van kialakítva, ahogyan azt a 2. ábra szemlélteti, vagy pedig célszerűen úgy, ahogyan azt a nagyított méretarányban rajzolt 3. ábra mutatja. Ezen a betétnek csak egy, az örvénykamrát is tartalmazó része látható. A T—T tengelyű fúvókát elhagyó elegyáram, mint szabadsugár kb. 8°-os oldalszög alatt expandál. Ha az örvénykamra oldalfalait az AB és CD alkotók szerint szűkítve képezzük ki, akkor ezeket megfelelő irányításúnak választva az elegynyaláb az oldalfalakon felütközhet és ott torlónyomást okoz. A fúvókát elhagyó nagysebességű elegyáram az örvénykamra alján viszont szívóhatást létesít. A torlónyomás és a szívóhatás következtében a 6 örvénykamra térben nyomáskülönbség ébred. (Az ábrán a + és — jelek erre utalnak.) A nyomáskülönbség hatására a fúvókát elhagyó nyaláb körül, ennek egész kerülete mentén az elegy-nyalábban uralkodó sebesség irányával ellenkező irányú visszaáramlás támad, amelynek a határfelületeken ébredő csúsztató feszültségek miatt örvények keletkezése az eredménye. (A visszaáramlás az égés keletkező aktív atomoknak és gyököknek az égés kezdeti zónájába való visszajutását okozza.) Az örvények a gáz-levegő elegyet újragyújtják, aminek következtében az elegy már az örvénykamrában meggyullad és égve hagyja el a betétet. Az örvénykamrát elhagyó, égő és nagysebességű elegy-nyalábok a kerámiából készült 7 égőkő 8 felületén ütköznek fel. Az égőkő belső, a betét felé fordított felülete (amelyen az éghető energiahordozó és a levegő közötti reakció továbbfolyik) csészeszerűén, görbe vonalú alkotóval képzett forgásfelület, aminek következtében rajta a reagáló és égő elegynyaláb impulzus-vektora irányát állandóan változtatva ütközik. Ennek következtében a gáz a levegővel tökéletesen keveredik, a homogén kinetikus reakció nagy sebességgel folyik, nagy a Reynold-szám, a turbulencia és kitűnő az égőkőre való hőátadás. Mivel pedig az égőkő hővezetési tényezője kicsi, (kb. két nagyságrenddel kisebb, mint például az acélé) a kő felületén olyan hőtorlódás támad, amelynek következtében - mint azt a végrehajtott mérések igazolják — az égőkő felülete 1400—1500 C°-ra melegszik. Ez a magas hőmérséklet az égési sebességet nagymértékben növeli és az égés térigényét csökkenti, \ az égés tökéletességét pedig biztosítja. 5 Az égés térigényének további csökkentése érhető el akkor, ha a csésze 9 felületét lépcsősre alakítjuk, mint az a 2. ábrából látható. A lépcsőzés a lamináris határréteget felszakítja és a határrétegben a hőátadást javítja. Ennek következtében az égőkő felületi 10 hőmérsékletre tovább emelkedik és az égő sugárzási hatásfoka nő. Amint a 2. ábrából látható, a 6 örvénykamra két határoló felületét egyrészt a 3 betét, másrészt harmadik határoló felületét a 2, ugyancsak kerámiából való 15 csatlakozó cső felső felülete képezi. Az örvénykamrát, mint azt az égőnek másik példaképpeni kivitelét ugyancsak hosszmetszetben szemléltető 4. ábra mutatja, lehet úgy is kiképezni, hogy két határoló felületét a 3 betét, illetve a 7 égőkő 20 megfelelően kialakított felső felülete alkotja. Ez a kiviteli mód annyiban egyszerűbb, hogy a 2 csatlakozó cső elmaradhat. A találmány szerinti égő megoldás révén a gázelegyek gyújtásának és az égés stabilitásának biztosítá-25 sával elérhető, hogy a gáz és az égést tápláló levegő reakciója már az örvénykamrában beindul, anélkül tehát, hogy a csésze sugárzó felületét csökkentenénk. Kedvező hatású az égés tökéletesítésére és stabilizálására a 3 betét gombaszerű kiterebélyesítése, mely 30 kialakítással annak alsó részén visszasugárzó felületet létesítettünk. A találmány által kitűzött feladatot a kísérletek gyakorlatilag igazolták. A találmány leírt tökéletesítése révén a 151 338 lajstromszámú szabadalom 35 tárgyához képest az elegynyomás előnyös csökkentése is elérhető. Szabadalmi igénypontok 40 1. Kerámia sugárzó-égő ipari, gáztüzelésű kemencékhez vagy egyéb tüzelőberendezésekhez, tűzálló kerámiából való betéttel (3), amelynek (célszerűen) a peremén fúvókák (5) vannak, azzal jellemezve, hogy a 45 fúvókák az égőkő hősugárzó kezdő felületének közvetlen közelében elhelyezett, az áramlás irányában a kiömlőnyilásokhoz képest kibővített örvénykamrába (6) torkollanak, és amely örvénykamra a gáz-levegő elegynek közvetlenül a csésze (égőkő) égésterméket 50 terhelő hősugárzó (kezdő) felületére történő vezetésére alkalmas kialakítású. 2. Az 1. igénypontban meghatározott kerámiasugárzó égő kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy az örvénykamra (6) keresztmetszete az áramlás irányá-55 ban szűkül. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kerámia-sugárzó égő kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy az örvénykamra egy részét a betét (3), másik részét egy 60 csatlakozó cső (2), vagy az égőkő (7) alkotja. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyikében meghatározott kerámia-sugárzó égő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az égőkő homorú, sugárzó felülete 65 lépcsőzött (9), vagy érdesített kialakítású. 3