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기억저편님의 요청으로 번역해본 글입니다.
원리도 잘 모르고 머리속에 그림도 그려지지 않고 용어도 긴가민가 한채로 하는 번역작업은 어려웠습니다. 말이 안되는부분이 있을겁니다.
원문은 맨 아래에 있습니다. 오역 지적, 수정, 정정요청, 질문 모두 자유롭게 가능 합니다.
어제밤에 완료하기로 했는데 애들 재우다가 잠들었고 아침부터 놀면서 먹으면서 다시한숨 자면서 한 결과를 올립니다. 이제 설맞이 세차하러 나가야 겠습니다. 행복한 주말 보내세요.
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콜맨의 연료/공기(Fuel/Air) 튜브 어떻게 작동하는가에 대한 질문이 꽤 자주 올라온다. 이 글은 즉석점등 방식이 어떻게 작동하는지에 대한 예이다. 버너, 난로, 랜턴 또는 다른 즉석점등 방식과 관계없이 그것들의 작동 순서는 동일하다. 내가 여기 설명하는 것은 연료 공기 로드를 사용하는 즉석점등 방식에 대한 설명이다. 새로운 플라스틱 F/A튜브도 간단하게 언급 되었으나 매뉴얼을 구하기 어려운 즉석점등 방식에 대한 설명에 초점을 맞추었다.
휘발류를 사용하는 랜턴이나 스토브의 편리성에 있어서 비약적인 발전은 즉석점등 방식 또는 즉석가스의 소개와 함께 왔다. 이것이 소개되기 이전에는 스토브나 맨들을 점화시키기 이전에 연료를 기화시키기 위한 제너레이터 예열이 반드시 필요했다.
이 아이디어는 깨끝하게 연소될 수 있는 공기와 연료가 섞인 것을 것을 분사하거나 안개형태로 만들기 위한 수동으로 예열 없이 점화가 가능하게 하기 위한 것 이였다.
즉석가스 밸브는 휘발류를 사용하는 모든 기기에서 50년 동안 기본적으로 같은 디자인 이었고 지금도 몇몇 스토브 에서는 사용되고 있다.
중요 구성요소는 다음과 같다.
1. 연료픽업 튜브: 연료통 바닥에서 연료밸브 또는 연료분배 블럭까지 연료를 공급해주는 작고 단단한 튜브.
2. F/A(Fuel/Air) 니들 또는 로드: 연료픽업튜브 내부에서 상하로 움직이는 어셈블리의 가장 안쪽 파트이며 스프링로딩 또는 역방향으로 작동하는 방식이거나, 또는 또는 작동 메커니즘에 직접 연결될 수도 있다. 이것이 연료 인입구를 부분적으로 막거나 완전히 개방한다
3. 연료픽업 인입구: 바깥 튜브의 가장 밑바닥과 연결되어 있는 이것이 연료가 그 경로로 들어오는 최초 지점이다.
4. 공기튜브(최 외곽 튜브): 이 튜브는 맨 위 근처에, 연료 최대레벨 위에 홀(들)이 있다. 이것이 연료통 상부에 있는 공기를 안내해서 픽업구와 픽업튜브의 맨 아래 사이의 공간으로 흐르도록 하는데 이곳이 마술 같은 공기와 연료가 안개처럼 만들어지는 곳일 거라고 여겨지는 곳이다.
5. 작동 메커니즘: 이것은 슈트케이스나 500 스토브에서의 레버일수도 있고, 랜턴이나 HGP상의 메인밸브관 일수도 있다. 세가지 모두 각각 다른 방식으로 작동 하지만 하는 공기 로드/니들을 아래로 내려 연료인 입구를 막는다는 점에서는 동일하다.
예를 들면 완전하게 작동이 가능한 콜맨 500모델이 있는데 25~30회 펌핑이 되어 있고, 콜맨연료가 적정하게 채워져 있고, (연료)밸브가 잠겨있는 상태로 있고 점화를 위한 성냥이 있다면, 우리는 점화를 할 수 있고 이후 내부에서 일어나는 상황을 순서대로 설명할 수 있을 것이다.
점등레버를 점등위치로 돌리고, 점등레버와 연결된 중심축을 벗어난 블럭(F/A로드가 연결되어 있는)을 아래로 내림에 따라 F/A로드가 아래로 내려가서 연료 인입구를 거의 완전하게 막는다. 그러나 이것이 연료 인입구를 완전하게 밀봉 하는 것은 아니어서 연료가 로드와 인입구 사이를 지나갈 수도 있는데 이것은 불가피 하다.
이때 연료통에서와, 외부 튜브와 픽업튜브 사이의 공간에서의 액체연료의 높이는 같다.
이제 성냥으로 불을 점화하고 밸브를 최대로 돌리면 여기에서 여러 상황들이 동시에 발생한다.
1. 클리닝/조절 니들은 제너레이터 끝의 가스 팁으로부터 후퇴(원위치?)된다.
2. 밸브는 연료가 흐르도록 하면서 물러난다.
3. 연료통속에 있는 연료와 공기는 저항이 가장 작은 경로를 찾는다. 이때 가스팁과 연료픽업튜브를 통과하는 연료의 유속은 매우 높지만 동일하다. 왜냐면 연료가 이제 방금 막힌 연료 인입구를 이와 같은 높은 유속으로 충분히 빠르게 통과할 수 없기 때문에, 외곽튜브 맨 위의 비교적 큰 구멍에 의한 낮은 저항이 연료 위치의 상부 공간에 있는 공기를 외부튜브와 연료 픽업튜브사이의 아래로 강제적으로 흐르도록 한다.
4. 빠르게 움직이는 이 공기는 부분적으로 막혀있고 연료가 배어 나오는 연료픽업구에 의해 돌진하고, 초창기의 기화기나 향수 분무기와 같이 안개처럼 만들어 진다.
5. 인화성 강한 이 혼합된 연료는 픽업튜브->분배블럭->연료튜브->메인밸브->어셈블리->제너레이터->가스 팁으로 들어 올려진다.
6. 혼합된 연료는 가스팁에서 믹싱챔버 안으로 분사되고 믹싱챔버 안에서 산소를 보충하고 계속해서 버너 안으로 들어가서 이미 켜진 성냥에 의해서 점화된다. 가스팁을 통과해서 밀려들어오는 액체연료 방울(분무된것보다 큰 방울의 연료가 버너에서 연소되면서)에 의해 펑펑 터지는 소리를 들을 수도 있다.
7. 이 혼합된 연료는 계속 타고 분무된 액체 연료가 제너레이터 안에서 기화를 시작할 때까지 히터를 가열하고, 270:1의 비율로 팽창한다.(정확한 숫자가 도무지 생각나지 않지만 믿을 만하다.) 일단 제너레이터가 동작온도가 되면 펑펑 터지는 소리는 사라질 것이다.
8. 달구어진 제너레이터로 인해 스토브가 이제 스스로 기화상태를 유지할 수 있기 때문에 이 지점에서 즉석 가스밸브의 역할은 끝난다.
9. 처음에 그랬던 것처럼 가스팁에서 유속은 동일하지만 지금 픽업튜브에서의 유속은 제너레이터 안에서 급속하게 팽창하는 연료로 인해 상당히 낮아진다. 신형 플라스틱 계량구 F/A튜브는 오직 유속의 차이만 의존해서 동작하고 F/A 로드가 없다. 인입구의 크기 이러한 작동을 스스로 할 수 있도록 제작 되고 이는 이 신형 플라스틱 계량구 FA튜브가 점등에 사용될 때 연료의 높이가 낮으면 더 어렵기 때문이다.
10. 버너는 이제 깨끝하게 연소하고 혼합된 연료가 이제는 극도로 적게 소모되기 때문에 아마도 약간의 맥박효과가 있을수 있다.
11. F/A로드는 인입구 밖으로 상승하면서 점등레버는 이제 연소위치로 이동되된다. 가스팁과 픽업튜브 사이의 큰 유속차이 때문에 최소저항 경로는 이제 인입구 뿐이다(가스는 액체보다 더 잘 흐르기 때문에 연료가 270:1 비율로 기화되었다 하더라도 기화된 가스는 액체연료보다 더 빠른 속도로 이동할 수 있다. 이 수리계산에 관심있고 이 문제에 대해 정확한 숫자를 알려줄 수 있는 어느 유체역학 엔지니어도 환영한다.)
12. 점등 후에는 순간점등 절차 동안 열화 되어 소모된 공기를 보충하기 위한 언제라도 압력을 추가할 수 있다.
노트:
외부 튜브는 전혀 봉인되지 않는다. 몇몇은 주름이 지고 조립이 헐겁기도 한데 이것은 정상이다.
가득 채워진 연료통으로는 제너레이터가 뜨거워진 이후에는 점등과 연소위치 사이에서는 어떤 차이도 인지할 수 없을 수도 있다. 왜냐면 높은 연료레벨로부터 오는 상부압력과 이제는 부분적으로 막혀있는 연료 인입구 만을 통해 흐르는 액체의 흐름에 의해서 만족되는(?) 픽업튜브를 통하는 흐름이 현저히 줄어든 제너레이터 안의 팽창된 가스로부터 오는 배압(back pressure)의 조합 때문이다.
만일 넘치도록 연료를 채운다면(표면레벨까지 채우거나 연료를 더 넣기 위해 양 옆으로 연료 통을 흔드는 것에 의한것이 아닌)연료 레벨은 외곽튜브에 있는 공기 흡입구 이상으로 높아질 수 있고 밸브나 점등레버 위치에 관계없이 넘쳐흐를 것이다. 날씨가 더울 때는 연료의 자연발생적인 증기압력으로 인해 F/A튜브 문제가 감춰지지만 겨울에는 문제가 된다. 마치 “8월달에는 문제 없이 잘 점등되는데 12월에는 미친 듯이 넘친다(불쑈한다?).” 와 같은 거다.
자유롭게 논평하고 보충이할것이나 정정할것이 있으면 제안해라, 나 쪼잔한놈 아닝께. -마이크-
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The question of how the Coleman fuel/air tube
works comes up quite often. This is an example of how the instant lighting
feature works. Regardless of the application, be it a stove, heater, lantern or
other instant lighting device, the process is the same. Here I attempt to
explain the instant lighting system that uses the fuel air rod. The newer,
plastic F/A tubes are briefly mentioned, but lack the manual instant lighting
that is the focus of this explanation.
A quantum leap in the convenience of using gasoline(naptha/CF) lanterns and
stoves came with the introduction of the "Instant Lighting" or
"Instant Gas" system. Prior to it's introduction, preheating the
generator was necessary in order to vaporize the fuel prior to lighting the
stove or mantles.
The idea was to introduce and atomized or spray mixture of fuel and air that
was able to be combusted cleanly, allowing the appliance to be lit without a
manual preheat.
The instant gas valve was basically the same design on all gasoline appliances
for over 50 years and is still used one some stoves.
The key components are as follow(forgive nomenclature errors)
1. The fuel pickup tube: The smaller solid tube that feeds from the bottom of
the fount to the fuel valve or fuel distribution block.
2. The fuel/air(F/A) needle or rod: The innermost part of the assembly which
travels up and down inside the fuel pickup tube, and can be spring loaded and
riding against, or connected directly to, the actuating mechanism. This
partially plugs or completely opens the fuel pickup orifice
3. The fuel pickup orifice: Connected to the bottom of the outer tube. This is
the point at which the fuel initially enters the path.
4. The air tube(the outermost tube): This tube has a hole(s) near the top,
above the max fuel level. It introduces air from the airspace at the top of the
fount and conveys it to the space between the pickup orifice and the bottom of
the fuel pickup tube, which is where the magic atomized fuel/air mixture is
conceived.
5. The actuating mechanism: This can be a lever, as on a suitcase or 500 stove,
or the main valve stem as on a lantern or HGP. All three operate in different
ways, but their mission is the same: Move the air rod/needle down to plug the
pickup orifice.
For this instance, we are given a fully operational model 500 stove that is
properly filled with Coleman Fuel and pressurized(25-35 pumps) with the valve
in the closed position, and an ignition source such as matches. We will now
light the stove and explain the sequence of events as they occur.
Set the lighting lever to the light position. The eccentric block(which the F/A
rod is connected to) that is linked to the lighting lever moves down. Thus the
F/A rod moves down plugging the pickup orifice almost completely. However, it
is imperative that it not completely seal this orifice and that fuel is able to
pass between the rod and orifice.
At this time the level of liquid fuel is the same in the fount and the space
between the outer tube and the pickup tube.
We now light our match and open the valve 2 full turns. Things start to happen
simultaneously here.
1. The cleaning/regulating needle is retracted from the gas tip on the end of
the generator.
2. The valve unseats allowing flow to begin.
3. Fuel and air in the fount seek the path of least resistance. The flow rate
through the gas tip and the fuel pickup tube are equal(and quite high) at this
time. Since fuel cannot get through the now plugged pickup orifice fast enough
to satisfy this high flow rate, the lower resistance offered by the comparatively
larger holes at the top of the outer tube causes air to be forced from the air
space above the fuel level down between the outer tube and the fuel pickup
tube.
4. This fast moving air rushes by the partially plugged and seeping pickup
orifice, and atomizes the fuel like a rudimentary carburetor or perfume
atomizer.
5. This flammable fuel/air mixture is forced up the pickup tube, through the
distribution block, fuel tube, main valve assembly, generator, and gas tip.
6. This mixture is sprayed from the gas tip into the mixing chamber where it
picks up more air(oxygen) and continues on to the burner where our lighted
match ignites the mixture. You can hear a sputtering sound caused by larger
droplets of liquid fuel being forced through the gas tip.
7. This mixture continues to burn and heat the generator until the droplets of
atomized liquid begin to vaporize(boil) in the generator and expand at a ratio
in the neighborhood of 270:1(? can't for the life of me remember the source of
this number but it was a reliable one) Once the generator is at operating
temperature, the sputtering sound will go away.
8. At this point the mission of the instant gas valve is complete as the stove
is now capable of self sustaining vaporization due to the hot generator.
9. The flow rate at the gas tip is the same as it was initially but now, the
flow rate at the pickup tube is MUCH lower due to the rapidly expanding fuel in
the generator. Newer, plastic, metered orifice F/A tubes rely solely on this
differential flow rate for operation and have no F/A rod. The size of the
pickup orifice is engineered to perform these functions by itself. And is the
reason that lighting appliances with this newer device is more difficult at
lower fuel levels.
10. The burner is now burning clean and probably pulsing slightly because the
mixture is now extremely lean.
11. The lighting lever is now moved to the burn position, raising the F/A rod
out of the pickup orifice. The path of least resistance is now the pickup
orifice alone due the large differential between the flow rates at the gas tip
and pickup tube. (gasses are more fluid than liquids, so though the fuel is
vaporizing at 270:1, vaporized gas can travel at a much higher rate through an
orifice than liquid fuel can. Any fluid dynamics engineers who care to do the
math on this one are welcomed and encouraged to get us a working number on
this.)
12. Additional pressure can be added now or anytime after lighting to replenish
the rapidly depleted air consumed during the instant lighting process.
Notes:
The outer tube is not sealed to anything. Some are crimped on and loose
fitting. This is normal
With a full fount, you may not notice ANY difference between the light and burn
position after the generator is hot due to the combination of head pressure
from of the high fuel level and back pressure from the expanding gas in the
generator drastically reducing the flow through the pickup tube now being able
to be satisfied by the liquid flowing through the partially plugged pickup orifice
alone.
If you over fill the appliance(by not filling it on a level surface or tilting
it to aid in pouring) the fuel level can be above the air inlets on the outer
tube and the appliance will flood regardless of the valve or lighting lever
position.
In hot weather F/A tube problems can be masked by the fuels natural vapor
pressure. Which leads to problems like: "It lit just fine in August but it
flooded like crazy in December."
Feel free to comment or suggest additions or corrections.
To the mods: I have recently posted this elsewhere, but felt it could be of use
to the users here.
Photos are in the works.
Mike
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첫댓글 공기 흡입구를 막지 않아도 점화후엔 탱크안에 공기가 더 이상 나오지 않는 이유를.이제야 알거 같네요~ 좋은 자료 감사합니다~^^
대단하십니다. 역자도 이해못한 내용을... ㅎㅎ
이글의 저자는 올드콜맨파츠을 운영하는 마이크입니다.
이사람이 쓴들을 한편 봤을뿐인데 상당한 지식과 경험이 있는것 같습니다.
정정한 부분 빨간색으로 표시했습니다.
고생 하셨습니다
감사합니다. 고생했습니다. ㅎㅎ
삭제된 댓글 입니다.
감사합니다. 원리와 용어를 모르니 고생스러웠습니다.
무심하게 보아왔던 버너에도 이런 과학이 숨어있군요 감사합니다~~~
ㅎㅎ, 그저 멍~~ 합니다.
번역 감사합니다
답답했던부분이 해소되는 느낌이네요