JP2023523122A - Oxygen flat flame burner and block assembly - Google Patents
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Abstract
ブロック及びバーナのアセンブリであって、ブロック及びバーナのアセンブリはフラットフレームバーナサブアセンブリを含み、フラットフレームバーナサブアセンブリはガス源と流体連通したフラットフレームバーナ本体を含む。フラットフレームバーナ本体は、ガス源及びガスノズルと流体連通したガス入口と、燃料ノズルと流体連通した燃料入口とを含み、ガスノズルは燃料ノズルを少なくとも部分的に取り囲むように構成されている。ブロック及びバーナのアセンブリは、燃料ノズルの少なくとも一部分及びガスノズルの少なくとも一部分を受け入れるように構成されたフラットフレームバーナブロックと、ガス源と流体連通した多段式インジェクタサブアセンブリと、フラットフレームバーナブロックに接続され、多段式インジェクタサブアセンブリの少なくとも一部分を受け入れるように構成された多段式インジェクタブロックと、を含み、フラットフレームバーナブロック及び多段式インジェクタブロックは分離可能である。A block and burner assembly, the block and burner assembly including a flat flame burner subassembly, the flat flame burner subassembly including a flat flame burner body in fluid communication with a gas source. The flat flame burner body includes a gas inlet in fluid communication with a gas source and a gas nozzle, and a fuel inlet in fluid communication with a fuel nozzle, the gas nozzle configured to at least partially surround the fuel nozzle. A block and burner assembly is connected to the flat flame burner block configured to receive at least a portion of the fuel nozzle and at least a portion of the gas nozzle, a multi-stage injector subassembly in fluid communication with the gas source, and the flat flame burner block. , a multi-stage injector block configured to receive at least a portion of the multi-stage injector subassembly, wherein the flat flame burner block and the multi-stage injector block are separable.
Description
本開示は概してガス燃焼バーナに関し、より詳細にはフラットフレームバーナ及びバーナブロックのアセンブリに関する。 FIELD OF THE DISCLOSURE This disclosure relates generally to gas-fired burners, and more particularly to flat flame burners and burner block assemblies.
酸素燃料燃焼は、空気の代わりに酸素を一次酸化剤として使用して燃料を燃焼させるプロセスである。酸素燃料燃焼の使用は、空気酸化剤の窒素成分が除去されてNOxの排出量が低減されるとともに燃料消費量が低減されるため、環境に有害な排出を低減する。 Oxy-fuel combustion is the process of burning fuel using oxygen instead of air as the primary oxidant. The use of oxy-fuel combustion reduces environmentally harmful emissions because the nitrogen component of the air oxidant is removed, reducing NOx emissions and reducing fuel consumption.
さらに、ガス燃焼バーナアセンブリは、バーナの燃焼によって発生する熱の放射を促すためにバーナブロックと併せて設計されるのが一般的である。例えば、点火後の追加の酸化剤の複数回噴射と共に用いられるよう設計されたガス燃焼バーナアセンブリのような多段式(staged)バーナアセンブリは、発生した燃焼にガスの追加の流れを別途加えることができるブロックと共に機能するよう設計される。逆に、点火後に追加の酸化剤を使用するように設計されていないガス燃焼バーナアセンブリは、通常、追加のステージ(段階分けされた)ガスを燃焼に加えることのできないバーナブロックを用いる。ブロックが多段式バーナシステムを受け入れるように設計されているか否かにかかわらず、バーナブロックは、繰り返しの熱膨張のために亀裂を生じやすい材料から作られている。 Additionally, gas-fired burner assemblies are typically designed with burner blocks to facilitate the radiation of heat generated by combustion of the burners. For example, staged burner assemblies, such as gas-fired burner assemblies designed for use with multiple injections of additional oxidant after ignition, can separately add additional flows of gas to the generated combustion. Designed to work with blocks that can Conversely, gas-fired burner assemblies that are not designed to use additional oxidant after ignition typically employ burner blocks that cannot add additional staged gas to combustion. Burner blocks, whether or not they are designed to accommodate a multi-stage burner system, are made from materials that are prone to cracking due to repeated thermal expansion.
本開示は概して、フラットフレーム(平面炎)を生じるように構成され、多段燃焼又は非多段燃焼を要する用途間で柔軟に適応できるブロック及びバーナのアセンブリに関するものである。ブロック及びバーナのアセンブリは、ガスノズル及び燃料ノズルを有するフラットフレームバーナサブアセンブリを含み、ガスノズルはサブアセンブリの本体から第1の距離で延びるように構成されており、燃料ノズルはサブアセンブリの本体から第2の距離で突出するように構成されており、第1の距離は第2の距離以下である。このノズル構成はバックファイア(逆火)の防止に役立ち、サブアセンブリの動作温度を低下させる。さらに、本明細書に記載されるブロック及びバーナのアセンブリは、用途の異なるバーナブロックの適応した配置と、分離可能なバーナブロックのモジュールの交換及び/又は修理を可能にする。さらに、多段式構成において、ブロック及びバーナのアセンブリは多段式インジェクタブロックに固定された多段式インジェクタサブアセンブリを含み、多段式インジェクタブロックは、多段式インジェクタサブアセンブリからの段階ガスの流れをフラットフレームバーナサブアセンブリによって発生する燃焼へより効果的に分配するよう機能上構成された複数のガスチャネルを含む。 The present disclosure is generally directed to a block and burner assembly configured to produce a flat flame and flexibly adaptable between applications requiring staged or non-staged combustion. The block and burner assembly includes a flat flame burner subassembly having a gas nozzle and a fuel nozzle, the gas nozzle configured to extend a first distance from the body of the subassembly and the fuel nozzle a first distance from the body of the subassembly. It is configured to project a distance of two, the first distance being less than or equal to the second distance. This nozzle configuration helps prevent backfiring and reduces subassembly operating temperatures. Further, the block and burner assemblies described herein allow for adaptive placement of burner blocks for different applications and replacement and/or repair of separable burner block modules. Additionally, in a multi-stage configuration, the block and burner assembly includes a multi-stage injector subassembly secured to a multi-stage injector block, which directs the staged gas flow from the multi-stage injector subassembly to a flat flame burner. It includes a plurality of gas channels operatively configured to more effectively distribute the combustion generated by the subassembly.
一例では、ブロック及びバーナのアセンブリが提供される。このアセンブリはフラットフレームバーナサブアセンブリを含み、フラットフレームバーナサブアセンブリはガス源と流体連通したフラットフレームバーナ本体を含む。フラットフレームバーナ本体は、ガス源及びガスノズルと流体連通したガス入口と、燃料ノズルと流体連通した燃料入口と、を含み、ガスノズルは燃料ノズルを少なくとも部分的に取り囲むように構成されている。さらに、ブロック及びバーナのアセンブリは、燃料ノズルの少なくとも一部分及びガスノズルの少なくとも一部分を受け入れるように構成されたフラットフレームバーナブロックと、ガス源と流体連通した多段式インジェクタサブアセンブリと、フラットフレームバーナブロックに接続され、多段式インジェクタサブアセンブリの少なくとも一部分を受け入れるように構成された多段式インジェクタブロックと、を含み、フラットフレームバーナブロック及び多段式インジェクタブロックは分離可能である。 In one example, a block and burner assembly is provided. The assembly includes a flat flame burner subassembly that includes a flat flame burner body in fluid communication with a gas source. The flat flame burner body includes a gas inlet in fluid communication with a gas source and a gas nozzle, and a fuel inlet in fluid communication with the fuel nozzle, the gas nozzle configured to at least partially surround the fuel nozzle. Further, the block and burner assembly includes a flat frame burner block configured to receive at least a portion of the fuel nozzle and at least a portion of the gas nozzle; a multi-stage injector subassembly in fluid communication with the gas source; a multi-stage injector block connected and configured to receive at least a portion of the multi-stage injector subassembly, the flat flame burner block and the multi-stage injector block being separable.
1つの態様において、多段式インジェクタブロックはフラットフレームバーナブロックの上面又は底面に接続されている。 In one aspect, the multi-stage injector block is connected to the top or bottom surface of the flat flame burner block.
1つの態様において、ブロック及びバーナのアセンブリは、多段式インジェクタブロックをフラットフレームバーナブロックに固定するように構成されたブラケットをさらに含む。 In one aspect, the block and burner assembly further includes a bracket configured to secure the multi-stage injector block to the flat frame burner block.
1つの態様において、ガスノズルは、第1の幅及び第1の高さから第2の幅及び第2の高さへ先細りになるように構成されており、第1の幅は第2の幅よりも小さく、第1の高さは第2の高さよりも大きい。 In one aspect, the gas nozzle is configured to taper from a first width and a first height to a second width and a second height, the first width being less than the second width. is also smaller, and the first height is greater than the second height.
1つの態様において、燃料ノズルは、第3の幅及び第3の高さから第4の幅及び第4の高さへ先細りになるように構成されており、第3の幅は第4の幅よりも小さく、第3の高さは第4の高さよりも大きい。 In one aspect, the fuel nozzle is configured to taper from a third width and a third height to a fourth width and a fourth height, the third width being the fourth width. and the third height is greater than the fourth height.
1つの態様において、ガスノズルはフラットフレームバーナ本体から第1の方向に第1の距離で突出するように構成されており、燃料ノズルはフラットフレームバーナ本体から第1の方向に第2の距離で突出するように構成されており、第1の距離は第2の距離に等しいか、又は第1の距離は第2の距離よりも小さい。 In one aspect, the gas nozzle is configured to project from the flat flame burner body in a first direction and a first distance, and the fuel nozzle projects from the flat flame burner body in a first direction and a second distance. wherein the first distance is equal to the second distance or the first distance is less than the second distance.
1つの態様において、多段式インジェクタブロックは複数のガスチャネルを含み、複数のガスチャネルの各々は多段式インジェクタブロックの第1の側面から多段式インジェクタブロックの第2の側面まで延びており、複数のガスチャネルのうちの第1のガスチャネルは、複数のガスチャネルのうちの第2のガスチャネルに対して非平行に配置されている。 In one aspect, the multi-stage injector block includes a plurality of gas channels, each of the plurality of gas channels extending from a first side of the multi-stage injector block to a second side of the multi-stage injector block; A first gas channel of the gas channels is arranged non-parallel to a second gas channel of the plurality of gas channels.
1つの態様において、複数のガスチャネルの第1のガスチャネルは、多段式インジェクタブロックの第1の側面に近接する第1の開口と、多段式インジェクタブロックの第2の側面に近接する第2の開口とを含み、第1の開口はフラットフレームバーナブロックから第1の開口距離で配置されており、第2の開口はフラットフレームバーナブロックから第2の開口距離で配置されており、第1の開口距離は第2の開口距離よりも大きい。 In one aspect, a first gas channel of the plurality of gas channels has a first opening proximate a first side of the multi-stage injector block and a second opening proximate a second side of the multi-stage injector block. a first opening positioned a first opening distance from the flat flame burner block; a second opening positioned a second opening distance from the flat flame burner block; The aperture distance is greater than the second aperture distance.
別の例では、多段式インジェクタブロックが提供される。多段式インジェクタブロックは、第1の側面と、第2の側面と、底面と、第1の側面と第2の側面との間に配置された第1のガスチャネルとを含み、第1の側面は多段式インジェクタサブアセンブリの少なくとも一部分を受け入れるように構成され、かつ第1のガスチャネルと流体連通した第1の開口を含み、第2の側面は第1のガスチャネルと流体連通した第2の開口を含み、第1の開口は、多段式インジェクタブロックの底面と接触するフラットフレームバーナブロックから第1の開口距離で配置されており、第2の開口はフラットフレームバーナブロックから第2の開口距離で配置されており、第1の開口距離は第2の開口距離よりも大きい。 In another example, a multi-stage injector block is provided. The multi-stage injector block includes a first side, a second side, a bottom, and a first gas channel disposed between the first side and the second side, the first side includes a first opening configured to receive at least a portion of a multi-stage injector subassembly and in fluid communication with a first gas channel; a second side of the second opening in fluid communication with the first gas channel; A first opening positioned a first opening distance from the flat frame burner block in contact with the bottom surface of the multi-stage injector block, and a second opening a second opening distance from the flat frame burner block. and the first aperture distance is greater than the second aperture distance.
1つの態様において、多段式インジェクタブロックは凹部をさらに含み、凹部は第1の開口を含む。 In one aspect, the multi-stage injector block further includes a recess, the recess including the first opening.
1つの態様において、多段式インジェクタブロックは本体の第1の側面と本体の第2の側面との間に配置された第2のガスチャネルをさらに含み、多段式インジェクタブロックの第1の側面は、第2のガスチャネルと流体連通し、フラットフレームバーナブロックから第3の開口距離で配置された第3の開口を含み、第2の側面は、第2のガスチャネルと流体連通し、フラットバーナブロックから第4の開口距離で配置された第4の開口を含み、第3の開口距離は第4の開口距離よりも小さい。 In one aspect, the multi-stage injector block further includes a second gas channel disposed between the first side of the body and the second side of the body, the first side of the multi-stage injector block comprising: a third opening in fluid communication with the second gas channel and positioned a third opening distance from the flat flame burner block, the second side being in fluid communication with the second gas channel and the flat burner block; a fourth aperture positioned at a fourth aperture distance from , wherein the third aperture distance is less than the fourth aperture distance.
1つの態様において、多段式インジェクタブロックは第1の側面と第2の側面との間に配置された第2のガスチャネルをさらに含み、第1のガスチャネルは第2のガスチャネルに対して非平行に配置されている。 In one aspect, the multi-stage injector block further includes a second gas channel disposed between the first side and the second side, the first gas channel being non-linear with respect to the second gas channel. arranged in parallel.
1つの態様において、多段式インジェクタブロックは本体の第1の側面と本体の第2の側面との間に配置された第3のガスチャネルをさらに含み、第3のガスチャネルは第1のガスチャネル及び第2のガスチャネルに対して非平行に配置されている。 In one aspect, the multi-stage injector block further includes a third gas channel disposed between the first side of the body and the second side of the body, the third gas channel being the first gas channel. and non-parallel to the second gas channel.
1つの態様において、第1のガスチャネルは、多段式インジェクタブロックに固定された多段式インジェクタサブアセンブリのガスノズルからガスを受け取るように構成されている。 In one aspect, the first gas channel is configured to receive gas from a gas nozzle of a multi-stage injector subassembly secured to the multi-stage injector block.
1つの態様において、多段式インジェクタブロックは、フラットフレームバーナブロックの上面又は底面に接触するように配置されている。 In one aspect, the multi-stage injector block is positioned to contact the top or bottom surface of the flat flame burner block.
同様の参照符号が異なる図面を通して同様の部分を指す添付の図面に示されるように、前述の内容は、本開示の例示的な実施形態に関する以下のより詳細な説明から明らかになる。これらの図面は必ずしも縮尺通りではなく、本開示の実施形態を示すことに重点が置かれている。 The foregoing will be apparent from the following more detailed description of exemplary embodiments of the present disclosure, as illustrated in the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like parts throughout different drawings. These drawings are not necessarily to scale, emphasis being placed on illustrating embodiments of the present disclosure.
本開示は概して、フラットフレームを生じるように構成され、多段燃焼又は非多段燃焼を要する用途間で柔軟に適応できるブロック及びバーナのアセンブリに関するものである。ブロック及びバーナのアセンブリは、ガスノズル及び燃料ノズルを有するフラットフレームバーナサブアセンブリを含み、ガスノズルはサブアセンブリの本体から第1の距離で延びるように構成されており、燃料ノズルはサブアセンブリの本体から第2の距離で突出するように構成されており、第1の距離は第2の距離以下である。このノズル構成はバックファイアの防止に役立ち、サブアセンブリの動作温度を低下させる。さらに、本明細書に記載されるブロック及びバーナのアセンブリは、用途の異なるバーナブロックの適応した配置と、分離可能なバーナブロックのモジュールの交換及び/又は修理を可能にする。さらに、多段式構成において、ブロック及びバーナのアセンブリは多段式インジェクタブロックに固定された多段式インジェクタサブアセンブリを含み、多段式インジェクタブロックは、多段式インジェクタサブアセンブリからの段階ガス(staged gas)の流れをフラットフレームバーナサブアセンブリによって発生する燃焼へより効果的に分配するよう機能上構成された複数のガスチャネルを含む。 The present disclosure is generally directed to a block and burner assembly configured to produce a flat flame and flexibly adaptable between applications requiring staged or non-staged combustion. The block and burner assembly includes a flat flame burner subassembly having a gas nozzle and a fuel nozzle, the gas nozzle configured to extend a first distance from the body of the subassembly and the fuel nozzle a first distance from the body of the subassembly. It is configured to project a distance of two, the first distance being less than or equal to the second distance. This nozzle configuration helps prevent backfiring and reduces subassembly operating temperatures. Further, the block and burner assemblies described herein allow for adaptive placement of burner blocks for different applications and replacement and/or repair of separable burner block modules. Further, in a multi-stage configuration, the block and burner assembly includes a multi-stage injector subassembly secured to a multi-stage injector block, the multi-stage injector block directing the flow of staged gas from the multi-stage injector sub-assembly. and a plurality of gas channels operatively configured to more effectively distribute the gas to the combustion generated by the flat flame burner subassembly.
以下、本開示の例示的な実施形態について説明する。図面に示されるブロック及びバーナのアセンブリは上向きに示されているが、図面に示されるアセンブリの説明は特定の向きに限定されることを意図するものではない。 Illustrative embodiments of the present disclosure are described below. Although the block and burner assemblies shown in the drawings are shown facing upward, the description of the assemblies shown in the drawings is not intended to be limited to any particular orientation.
ここで図面を参照すると、以下の説明は図1~図2に関連して考察されるべきである。図1は、本開示によるバーナ及びブロックのアセンブリ100の側面図を示している。ブロック及びバーナのアセンブリ100は、フラットフレームバーナサブアセンブリ102及び多段式インジェクタサブアセンブリ104を含む。ブロック及びバーナのアセンブリ100は、フラットフレームバーナサブアセンブリ102の少なくとも一部分を受け入れるように構成されたフラットフレームバーナブロック106と、多段式インジェクタサブアセンブリ104を受け入れるように構成された多段式インジェクタブロック108とをさらに含む。一例では、フラットフレームバーナブロック106は上面TS及び底面BS(図13A~図13Bに示す)を含む。フラットフレームバーナブロック106及び多段式インジェクタブロック108を、高断熱材料、例えば耐火性セラミック材料、又は後述する燃焼プロセスで発生する熱を遮断することができる任意の他の材料から作製できることを理解されたい。以下に詳細に説明するように、フラットフレームバーナサブアセンブリ102は、それぞれのガス源(図示せず)及びそれぞれの燃料源(図示せず)からガス120(図5に示す)及び燃料122(図5に示す)を受け取り、フラットフレームバーナブロック106内で燃焼を発生するように構成されている。図1~図2に示すような少なくとも1つの留め金Cを介して、フラットフレームバーナサブアセンブリ102をフラットフレームバーナブロック106に取り外し可能に固定することができる。また、さらに詳しく後述するように、多段式インジェクタサブアセンブリ104及び多段式インジェクタブロック108は、フラットフレームバーナサブアセンブリ102及びフラットフレームバーナブロック106から分離可能である。
Referring now to the drawings, the following description should be considered in conjunction with FIGS. 1-2. FIG. 1 shows a side view of a burner and
フラットフレームバーナサブアセンブリ102はフラットフレームバーナ本体110を含む。フラットフレームバーナ本体110は、ステンレス鋼、例えば303、304又は310グレードのステンレス鋼から作製された単一の構造体であるように意図されて複数の開口を有することができ、これらの開口は、フラットフレームバーナ本体110と係合する後述の種々の構成要素を受け入れるように構成されている。一例では、後述する構成要素は、フラットフレーム本体110と一体であるか、又は摩擦嵌合によってこれらの開口に固定されることが可能である。また、これらの開口は、後述するように、フラットバーナ本体110と係合する種々の構成要素の相補的な雌型又は雄型のねじ切りを受けるように構成された、エンボス加工又は成形された雄ねじ又は雌ねじを有することができる。フラットフレームバーナサブアセンブリ102は、第1のガス入口112、第1の燃料入口114、第1のガスノズル116及び第1の燃料ノズル118(図2に示す)をさらに含む。また、図1、図5及び図13A~図13Bに示すように、動作時にフラットフレームバーナサブアセンブリ102の重量を支持するためにフラットフレームバーナブロック106に固定されたフラットフレームバーナサブアセンブリ支持ブラケットSBと係合するようにフラットフレームバーナ本体110を構成することもできる。
Flat
フラットフレームバーナサブアセンブリ102及びフラットフレームバーナブロック108の平面図を示す図2に示されるように、第1のガス入口112は、前述の方法の少なくとも1つによってフラットフレームバーナ本体110と係合するように構成され、さらにガス源(図示せず)と流体連通して構成されており、これによってガス120(図5に示す)をガス源から第1のガス入口112、そしてフラットフレームバーナ本体110に供給することができる。第1のガス入口112は管状部材であるように意図されており、ステンレス鋼、例えば303、304又は310グレードのステンレス鋼から作製することができる。第1のガス入口112は、後述するように、適切な体積のガス120をフラットフレームバーナ本体110内へ、次いで第1のガスノズル116内へ供給するのに十分な任意のサイズ又は形状をとり得ることを理解されたい。ガス120は、酸素であるか、又は酸素の実質的な部分を含むガス状混合物であるように意図される。酸素又は燃焼プロセスを支えるその他のガス状酸化剤を含むガス状混合物など、他のガス状混合物を利用できることを理解されたい。
As shown in FIG. 2, which shows a plan view of flat
第1の燃料入口114は、前述の方法の少なくとも1つによってフラットフレームバーナ本体110と係合するように構成され、さらに燃料源(図示せず)と流体連通するように構成されており、これによって燃料122(図5に示す)を燃料源から第1の燃料入口114、そしてフラットフレームバーナ本体110に供給することができる。前述の第1のガス入口112と同様に、第1の燃料入口114は管状部材であるように意図されており、ステンレス鋼、例えば303、304又は310グレードのステンレス鋼から作製することができる。第1の燃料入口114は、後述するように、適切な体積の燃料122をフラットフレームバーナ本体110内へ、続いて後述する第1の燃料ノズル118内へ供給するのに十分な任意のサイズ又は形状をとり得ることを理解されたい。燃料122は、メタン、プロパン、ブタン、水素、天然ガス、一酸化炭素、上記のいずれかの組み合わせ、又は高温で自己点火することができるその他のガス状燃料から選択することができる。
The
図2に示すように、第1のガスノズル116は第1の端部124及び第2の端部126を含む。第1の端部124は、前述の方法のいずれかによってフラットフレームバーナ本体110と係合するように構成されていることを理解されたい。例えば、第1の端部124は、フラットフレームバーナ本体110上に機械加工された相補的なねじ山と係合するように構成された、機械加工されたねじ山を有する外周面を有することができる。これらのねじ山は、種々のねじ山数、すなわち1インチ当たりのねじ山数を有することができ、精度を犠牲にして製造が安価であるという利点を有するねじ山の数が少ないものから、製造コストが高いという欠点を有するねじ山の数が多いものまで様々である。第1のガスノズル116の第2の端部126は、フラットフレームバーナ本体110から第1の方向DR1に測定される、フラットフレームバーナ本体110に対して第1の距離D1で終端する、すなわち終わるように構成されている。さらに、第1のガスノズル116は、第1のガスノズル116の長さに沿って第1の端部124から第2の端部126まで延びるように構成された貫通孔をさらに含む。
As shown in FIG. 2,
また、フラットフレームバーナサブアセンブリ102は第1の燃料ノズル118も含んでいる。第1の燃料ノズル118は第1の端部128及び第2の端部130を含む。第1の端部128は、前述の方法のいずれかによってフラットフレームバーナ本体110と係合するように構成されていることを理解されたい。また、図示のように、第1の燃料ノズル118の第1の端部128は、フラットフレームバーナ本体110内に形成された空洞を通って延びるよう構成された第1の燃料入口114に固定されるように構成されている。例えば、第1の端部128は、フラットフレームバーナ本体110又は第1の燃料入口114上に機械加工された相補的なねじ山と係合するように構成された、機械加工されたねじ山を有する外周面を有することができる。これらのねじ山は、種々のねじ山数、すなわち1インチ当たりのねじ山数を有することができ、精度を犠牲にして製造が安価であるという利点を有するねじ山の数が少ないものから、製造コストが高いという欠点を有するねじ山の数が多いものまで様々である。第1の燃料ノズル118の第2の端部130は、フラットフレームバーナ本体110から第1の方向DR1に測定される、フラットフレームバーナ本体110に対して第2の距離D2で終端する、すなわち終わるように構成されており、第2の距離D2は第1の距離D1よりも大きい。図示されていないが、第1のガスノズル116及び第1の燃料ノズル118が、例えば第1の方向DR1において第1の距離D1が第2の距離D2に等しいなどフラットフレームバーナ本体110に対して同じ距離で終端するようにフラットフレームバーナサブアセンブリ102を構成できることも理解されたい。また、第1の燃料ノズル118は貫通孔をさらに含み、この貫通孔は、第1の燃料ノズル118が第1のガスノズル116を周方向に少なくとも部分的に取り囲むように、第1の燃料ノズル118の長さに沿って第1の端部128から第2の端部130まで延びるように構成されている。
Flat
以下の説明は、図3~図4Bを考慮して読まれるべきである。図3はフラットフレームバーナサブアセンブリ102の側面図を示している。図4A及び図4Bは、第1のガスノズル116及び第1の燃料ノズル118の正面図及び背面図をそれぞれ示している。図3~図4Bに示すように、第1のガスノズル116は第1の端部124及び第2の端部126を有し、第1の端部124は、フラットフレームバーナサブアセンブリ102内に固定される際にフラットフレームバーナ本体110に近接して配置される。第1のガスノズル116の第1の端部124において、ノズル開口は第1の高さH1及び第1の幅W1を有する。一例では、第1のガスノズル116の第1の端部124に配置された開口は円形であり、75~130mm(約3~5インチ)の第1の高さH1を有し、同様に75~130mm(約3~5インチ)の第1の幅W1を有する。第1のガスノズル116の第1の端部124におけるノズル開口は、適切な体積のガス120(図5に示す)を本明細書に記載の燃焼プロセスに提供するように、任意の形状をとり、任意のサイズを有することができることを理解されたい。第1のガスノズル116の第2の端部126において、ノズル開口は第2の高さH2及び第2の幅W2を有し、第2の高さH2は第1の高さH1よりも小さく、第2の幅W2は第1の幅W1よりも大きい。一例では、第2の高さH2は約40~65mm(約1.5~2.5インチ)であり、第2の幅W2は約15~175mm(約6~7インチ)である。前述の先細りノズル形状は、ガス120(図5に示す)が第1のガスノズル116の第2の端部126から出る際にガス120のガス流をじょうご状に狭めて再整形するように機能し、これによってガス120は、後述するように第2の幅W2にわたって均等に供給され、燃料122と混合して燃焼を促進する。
The following description should be read in view of FIGS. 3-4B. FIG. 3 shows a side view of flat
さらに、第1の燃料ノズル118は第1の端部128及び第2の端部130を有し、第1の端部128はフラットフレームバーナサブアセンブリ102内に固定される際にフラットフレームバーナ本体110に近接して配置される。第1のガスノズル116の第1の端部128において、ノズル開口は第3の高さH3及び第3の幅W3を有する。一例では、第1の燃料ノズル118の第1の端部128に配置された開口は円形であり、50~75mm(約2~3インチ)の第3の高さH3を有し、同様に50~75mm(約2~3インチ)の第3の幅W3を有する。第1の燃料ノズル118の第1の端部128におけるノズル開口部は、適切な体積の燃料122(図5に示す)を本明細書に記載の燃焼プロセスに提供するように、任意の形状をとり、任意のサイズを有することができることを理解されたい。第1の燃料ノズル118の第2の端部130において、ノズル開口は第4の高さH4及び第4の幅W4を有し、第4の高さH4は第3の高さH3よりも小さく、第4の幅W4は第3の幅W3よりも大きい。一例では、第4の高さH4は約10~40mm(約0.5~1.5インチ)であり、第4の幅W4は約115~165mm(約4.5~6.5インチ)である。前述の先細りノズル形状は、燃料122(図5に示す)が第1の燃料ノズル118の第2の端部130から出る際に燃料122の流れをじょうご状に狭めて再整形するように機能し、これによって燃料122は、後述するように第4の幅W4にわたって均等に供給され、ガス120と混合して燃焼を促進する。
Additionally, the
図5に示すように、動作時、ガス120はガス源(図示せず)からフラットフレームバーナ本体110の第1のガス入口112に流れることが可能になる。ガス120は、フラットフレームバーナ本体110から第1の方向DR1に第1のガスノズル116内を流れるよう強いられる。ガス120は、第1の燃料ノズル118の周方向外側で第1のガスノズル116の第1の端部124から第2の端部126へ流れる。第1のガスノズル116の第1の高さH1及び第1の幅W1から第2の高さH2及び第2の幅W2への先細り状の移行により、ガス120が第1のガスノズル116の第2の側部126を出てフラットフレームバーナブロック106内で燃焼に使用される際にガス120が整形される。同時に、燃料122は燃料源(図示せず)からフラットフレームバーナ本体110の第1の燃料入口114に流れることが可能になる。燃料122は、第1の燃料入口114から第1の方向DR1に、第1の燃料ノズル118内を流れるよう強いられる。燃料122は、第1の端部128から第2の端部130へ第1の燃料ノズル118内を流れる。第1の燃料ノズル118の第3の高さH3及び第3の幅W3から第4の高さH4及び第4の幅W4への先細り状の移行により、ガス燃料122が第1の燃料ノズル118の第2の端部130を出てフラットフレームバーナブロック106内で燃焼に使用される際にガス状燃料122が整形される。第1のガスノズル116及び第1の燃料ノズル118の先細り状の移行により、フラット形状のフレーム、すなわち、ほぼ平らであり、フラットフレームバーナブロック106の貫通孔の幅に及ぶフレームによる燃焼が発生する。フラットなフレーム形状により、バーナシステム全体の燃費効率がさらに高くなる。
As shown in FIG. 5, in
以下の説明は、図6~図9Bを考慮して読まれるべきである。図6は多段式インジェクタサブアセンブリ104の正面斜視図を示している。図7は、多段式インジェクタブロック108に固定された多段式インジェクタサブアセンブリ104の側面図である。図8A及び図8Bは、多段式インジェクタブロック108に固定された多段式インジェクタサブアセンブリ104の背面図及び平面図をそれぞれ示している。同様に、図9A及び図9Bは多段式インジェクタサブアセンブリ104の正面図及び側面図をそれぞれ示している。多段式インジェクタサブアセンブリ104は多段式インジェクタ本体132を含む。多段式インジェクタ本体は、ステンレス鋼、例えば303、304又は310グレードのステンレス鋼から作製された単一の構造体であるように意図されて複数の開口を有することができ、これらの開口は、多段式インジェクタ本体132と係合する後述の種々の構成要素を受け入れるように構成されている。一例では、後述する構成要素は、多段式インジェクタ本体132と一体であるか、又は摩擦嵌合によってこれらの開口に固定されることが可能である。また、これらの開口は、後述するように、多段式インジェクタ本体132と係合する種々の構成要素の相補的な雌型又は雄型のねじ切りを受けるように構成された、エンボス加工又は成形された雌ねじ又は雄ねじを有することができる。
The following description should be read in view of FIGS. 6-9B. 6 shows a front perspective view of the
多段式インジェクタ本体132は、第2のガス入口134、多段式インジェクタノズル136、フランジ138及び少なくとも1つの半継手(half coupling)140をさらに含む。第2のガス入口134は、ガス源(図示せず)からガス120を受け取るように構成されている。第2のガス入口134は、前述の方法の少なくとも1つによって多段式インジェクタ本体132と係合するように構成され、さらにガス源(図示せず)と流体連通して構成されており、これによってガス120(図5に示す)をガス源から第2のガス入口134、そして多段式インジェクタ本体132に供給することができる。第2のガス入口134は管状部材であるように意図されており、ステンレス鋼、例えば303、304又は310グレードのステンレス鋼から作製することができる。第2のガス入口134は、後述するように、適切な体積のガス120を多段式インジェクタ本体132内へ、次いで多段式インジェクタノズル136内へ供給するのに十分な任意のサイズ又は形状をとり得ることを理解されたい。多段式インジェクタノズル136は多段式インジェクタ本体132の一端に配置されており、多段式インジェクタ本体132内に供給されるガス120が多段式インジェクタ本体132から多段式インジェクタブロック108の複数のガスチャネル154A~154C(後述する)内へ流れることができるように、多段式インジェクタブロック108の凹部150(後述する)とスライド可能に係合するように構成されている。さらに、多段式インジェクタノズル136が凹部150内で面一に位置するように多段式インジェクタ本体132はフランジ138をさらに含み、このフランジは多段式インジェクタノズル136の少なくとも一部分の周りを周方向に配置されており、ブロック及びバーナのアセンブリ100の動作時に多段式インジェクタブロック108の第1の側面142(後述する)に接触するように構成されている。フランジ138は、固定具(fastener)又はボルトを受けるように構成された貫通孔又は開口を含むことができ、これにより、ボルトはフランジ138を、次いで多段式インジェクタ本体132を多段式インジェクタブロック108に固定することができる。ボルト、ねじ又は上記の図1~図2に示した留め金Cなどの留め金が含まれるが、これらに限定されない他の留め金を使用してもよいことを理解されたい。さらに、多段式インジェクタ本体132は、多段式インジェクタ本体132の少なくとも一部分の上に、又はその中を貫通して配置された半継手140を含むこともできる。圧力計、流量計などを含むがこれらに限定されない外部のデバイスに接続するように半継手140を構成できることを理解されたい。
前述のように、多段式インジェクタサブアセンブリ104の多段式インジェクタ本体132は、多段式インジェクタブロック108に取り外し可能に固定されるように構成されている。多段式インジェクタブロック108の斜視図、正面図、背面図、上面図及び側面図をそれぞれ示す図10~図12Bに示すように、多段式インジェクタブロック108は、第1の側面142、第2の側面144、上面146及び底面148を有する。多段式インジェクタブロック108は、第1の側面142に近接して凹部150及び固定具凹部152を含む。凹部150は長方形のくぼみとして示されているが、凹部150は、多段式インジェクタノズル136の少なくとも一部分が凹部150内に延びるように多段式インジェクタノズル136の形状を補完する任意のサイズ又は任意の形状が可能であることを理解されたい。また、前述のように、多段式インジェクタブロック108は、多段式インジェクタサブアセンブリ104のフランジ138の貫通孔を通してボルト又はねじなどの固定具を受け入れるように構成された1つ又は複数の固定具凹部152をさらに含むことができる。
As previously mentioned, the
多段式インジェクタブロック108は複数のガスチャンネル154A~154C(これらをまとめて「複数のガスチャンネル」又は「複数のガスチャンネル154」と呼ぶ)をさらに含み、これらのガスチャンネルは多段式インジェクタブロック108内に、かつ多段式インジェクタブロック108を貫通して配置され、多段式インジェクタブロック108の第1側面142から第2側面144に及ぶように配置されている。また、多段式インジェクタブロック108は複数の開口156A~156F(これらをまとめて「複数の開口」又は「複数の開口156」と呼ぶ)をさらに含む。図11A及び図11Bに示すように、複数のガスチャネル154の各ガスチャネルは2つの開口を含み、1つは第1の側面142に近接し、1つは第2の側面144に近接している。よって、第1の側面142は複数の開口156のうち3つの開口156A~156Cを含み、第2の側面144は3つの開口156D~156F、すなわちチャネル毎に2つの開口を含む。一例では、ガスチャンネル154Aは、第1の側面142に近接して開口156Aから始まり、第2の側面144に近接して開口156Fで終わる。同様に、ガスチャンネル154Bは第1の側面142に近接して開口156Bから始まり、第2の側面144に近接して開口156Eで終わる。最後に、ガスチャネル154Cは第1の側面142に近接して開口156Cから始まり、第2の側面144に近接して開口156Dで終わる。
一例では、図11A~図11B及び図12Bに示すように、複数のガスチャネル154の各ガスチャネルは、各ガスチャネルがフラットフレームバーナブロック106の方向に第1の側面142から第2の側面144へ傾斜するように、下り勾配又は下向き角度で配置されている。言い替えると、第1の側面142に近接して配置された各ガスチャンネルの開口(例えば開口156A~156C)は、多段式インジェクタブロック108の底面148から(すなわち、底面148及びフラットフレームバーナブロックが動作時に互いに接触するよう配置されているためフラットフレームバーナブロック106から)第1の開口距離AD1で配置されている。さらに、第2の側面144に近接して配置された各ガスチャネルの開口(例えば開口156D~156F)は、多段式インジェクタブロック108の底面148から(すなわちフラットフレームバーナブロック106から)第1の開口距離AD1よりも小さい第2の開口距離で配置されている。開口の第1のセットと開口の第2のセットとの間の開口距離の差により、下り勾配のついた、すなわち第1の側面142から第2の側面144へフラットフレームバーナブロック106の方向に傾斜したガスチャネルが生じる。
In one example, as shown in FIGS. 11A-11B and 12B, each gas channel of the plurality of gas channels 154 extends from a
別の例では、複数のガスチャネル154の各ガスチャネルは、互いに対して異なる径方向角度で配置される、すなわち互いに対して非平行に配置される。図12Aに示すように、ガスチャネル154Bは、多段式インジェクタブロック108の第1の側面142から第2の側面144に配置された仮想中心軸Aとほぼ平行に配置されている。また、図12Aに示すように、ガスチャネル154Aは仮想中心軸Aに対して第1の径方向角度RA1で配置されており、ガスチャネル154Cは第2の径方向角度RA2で配置されている。一例では、第1の径方向角度RA1及び第2の径方向角度RA2は、中心軸Aに対して1~20度の範囲から、より具体的には5~8度の範囲から選択され、さらにより具体的には6.47度が選択される。一例では、ガスチャネルが第1の側面142から第2の側面144に進むにつれてガスチャネル154A及び154Cが中心軸Aに対して適切な径方向角度で外側にフレア状に広がり、各ガスチャネルを出るガス120が前述のようなフラットフレームバーナサブアセンブリ102によって発生するフラットフレームの幅(例えば、フラットフレームノズル116の第2の幅W2)にほぼ一致する位置で供給されるように、第1の径方向角度RA1及び第2の径方向角度RA2が選択される。フラットフレームバーナサブアセンブリ102による初期燃焼後にこの追加の段階ガス120を利用できることで、ブロック及びバーナのシステム100全体の効率が上がる。さらに、二次ガス流、すなわち、多段式インジェクタサブアセンブリ104を通って多段式インジェクタブロック108に入るガス120の流れを別々に調節する能力により、フラットフレームバーナサブアセンブリ102によって発生するフラットフレームのフレーム制御を強化することができる。一例では、システムによって発生するフレームの長さを増減させるように、及び/又はフラットフレームバーナブロック106の貫通孔内で発生するフレームの幅を増減させるように、多段式インジェクタサブアセンブリ104を通るガス120の割合及び流量を調節することができる。
In another example, each gas channel of the plurality of gas channels 154 are arranged at different radial angles relative to each other, ie, are arranged non-parallel to each other. As shown in FIG. 12A, the gas channel 154B is arranged substantially parallel to an imaginary central axis A, which is arranged from the
前述のように、ブロック及びバーナのシステム100は多段式又は非多段式の構成で燃焼が可能であることを理解されたい。非多段式構成では、ブロック及びバーナのシステム100は、フラットフレームバーナブロック106に固定されたフラットフレームバーナサブアセンブリ102のみを含む。この非多段式構成では、ガス120と燃料122の比は2:1であり、システム全体の第1の効率をもたらす。多段式構成では、システムは、フラットフレームバーナブロック106に固定されたフラットフレームバーナサブアセンブリ102と、多段式インジェクタブロック108に固定された多段式インジェクタサブアセンブリ104とを含む。重要なことに、多段式構成では、フラットフレームバーナサブアセンブリ104によって発生する燃焼のバーナ効率を高めるために、燃料122に対するガス120の割合を調整及び/又は分離することができる。一例では、フラットフレームバーナサブアセンブリを介して燃焼されるガス120と燃料122の比は1:1である一方で、ガス120の残りの部分が多段式インジェクタサブアセンブリ104によって供給される。前述のように複数のガスチャネル154を介して追加の段階ガスを供給することにより、システムによって生じるフレームの全体的な効率及び制御をより高い精度で制御することができる。
As previously mentioned, it should be appreciated that the block and
さらに、多段式構成において、多段式インジェクタブロック108は、ブロック及びバーナのアセンブリ100の動作時にフラットフレームバーナブロック106の上に(例えば、上面TSと接触して)位置するよう構成されている。多段式インジェクタブロック108を、ブロック及びバーナのアセンブリ100の動作時にフラットフレームバーナブロック106の下に固定されるように(例えば、底面BSと接触するように)構成できることも理解されたい。さらに、図13A又は図13Bに示すように、いずれの構成においても、すなわち多段式インジェクタブロック108がフラットフレームバーナブロック106の上又は下に配置される場合、ブラケット158又は他の機構をフラットフレームバーナブロック106と多段式インジェクタブロック108との間に配置してブロックを互いに固定し、ブロックが動作時に相対移動するのを防止できることを理解されたい。図示していないが、例えば、多段式インジェクタブロック108がフラットフレームバーナブロック106の側面に固定されるように構成されている場合など、他の構成が可能であることを理解されたい。
Further, in the multi-stage configuration, the
前述のブロック及びバーナのシステム、例えばブロック及びバーナのアセンブリ100は、いくつかの顕著な利点を有する。第1に、フラットフレームバーナサブアセンブリ102は前述の燃焼プロセス時にフラットフレームを生じ、このことによって全体的なバーナ効率が高まる。第2に、前述のブロック及びバーナのアセンブリは、多段式インジェクタサブアセンブリ104及び多段式インジェクタブロック108を通る段階ガスの正確な制御を可能にすることにより、フラットフレームバーナサブアセンブリ102に生じるフラットフレームの制御を強化することができる。第3に、ブロック及びバーナのアセンブリ100はその用途に応じて柔軟に対応する。例えば、システムは、多段燃焼用に設計されたフラットフレームバーナサブアセンブリ、すなわち、燃焼プロセス時の初期点火とは異なる時点で追加の段階ガスの供給が必要なバーナサブアセンブリと共に動作することができ、又は、システムは、非多段燃焼用に設計されたフラットフレームバーナサブアセンブリ、すなわち、追加の段階ガスが不要なバーナサブアセンブリと共に動作することができる。さらに、フラットフレームバーナブロック106及び多段式インジェクタブロック108の双方に用いられる材料は一般に脆く、繰り返し燃焼動作時に亀裂を生じやすいため、前述のブロック及びバーナのアセンブリ100はブロックの各部分、すなわちフラットフレームバーナブロック1086又は多段式インジェクタブロック108の交換及び/又は修理を個別に行うことができる。また、前述のように分離可能な2つのブロックを有することで、一方のブロックから始まる亀裂がもう一方のブロックに伝わるのを防止する。最後に、フラットフレームバーナサブアセンブリ102の第1のガスノズル116及び第1の燃料ノズル118は、サブアセンブリの本体から第1の距離D1と、サブアセンブリの本体から第2の距離D2でそれぞれ延びるように構成されており、第1の距離D1は第2の距離D2以下である。このノズル構成により、第1のガスノズル116からのガス120が、フラットフレームバーナサブアセンブリを出る前に第1の燃料ノズル118からの燃料122と混ざることが防止される。ガス120及び燃料122の外部での混合は、バックファイアを防止してサブアセンブリの動作温度を低下させるのに役立つ。
The block and burner system described above, such as block and
いくつかの本発明の実施形態を本明細書に記載し、例示したが、当業者であれば、本明細書に記載された機能を実行し、ならびに/又は本明細書に記載された結果及び/もしくは1つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び/又は構造を容易に想定し、このような変形例及び/又は変更例の各々は、本明細書に記載される本発明の実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、当業者は、本明細書に記載された全てのパラメータ、寸法、材料及び構成が例示的であることを意図しており、実際のパラメータ、寸法、材料及び/又は構成は本発明の教示が用いられる特定の用途に依存することを容易に認識するであろう。当業者であれば、単なる日常的な実験を用いて、本明細書に記載された具体的な発明の実施形態に対する多くの同等物を認識するか又はこれらを確認することができるであろう。したがって、前述の実施形態は例としてのみ提示され、本発明の実施形態を、具体的に記載されて請求されたもの以外に、添付の特許請求の範囲及びその同等物の範囲内で実施できることを理解されたい。本開示の本発明の実施形態は、本明細書に記載の各個別の特徴、システム、物品、材料及び/又は方法を対象とする。さらに、このような特徴、システム、物品、材料及び/又は方法が相互に矛盾しない場合、2つ以上のこのような特徴、システム、物品、材料及び/又は方法の任意の組み合わせは本開示の発明の範囲内に含まれる。
Although several embodiments of the invention have been described and illustrated herein, it will be apparent to those skilled in the art to perform the functions described herein and/or to implement the results and results described herein. Various other means and/or structures for obtaining one or more advantages are readily envisioned, and each such variation and/or modification may be a part of the invention described herein. considered within the scope of the embodiments. More generally, those skilled in the art will appreciate that all parameters, dimensions, materials and configurations described herein are intended to be exemplary, and actual parameters, dimensions, materials and/or configurations may be It will be readily appreciated that the teachings of the present invention will depend on the particular application in which they are used. Those skilled in the art will recognize, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to the specific inventive embodiments described herein. It is therefore to be understood that the foregoing embodiments are presented by way of example only and that embodiments of the invention may be practiced other than as specifically described and claimed within the scope of the appended claims and their equivalents. be understood. Inventive embodiments of the present disclosure are directed to each individual feature, system, article, material and/or method described herein. Further, where such features, systems, articles, materials and/or methods are not mutually exclusive, any combination of two or more of such features, systems, articles, materials and/or methods may not constitute an invention of the present disclosure. included within the scope of
Claims (15)
フラットフレームバーナサブアセンブリを備え、前記フラットフレームバーナサブアセンブリは、ガス源と流体連通したフラットフレームバーナ本体を含み、前記フラットフレームバーナ本体は、前記ガス源及びガスノズルと流体連通したガス入口と、燃料ノズルと流体連通した燃料入口と、を含み、前記ガスノズルは前記燃料ノズルを少なくとも部分的に取り囲むように構成されており、
前記燃料ノズルの少なくとも一部分及び前記ガスノズルの少なくとも一部分を受け入れるように構成されたフラットフレームバーナブロックを備え、
前記ガス源と流体連通した多段式インジェクタサブアセンブリを備え、及び、
前記フラットフレームバーナブロックに接続され、前記多段式インジェクタサブアセンブリの少なくとも一部分を受け入れるように構成された多段式インジェクタブロックを備え、
前記フラットフレームバーナブロック及び前記多段式インジェクタブロックは分離可能である、
ブロック及びバーナのアセンブリ。 A block and burner assembly, said block and assembly comprising:
a flat flame burner subassembly, said flat flame burner subassembly including a flat flame burner body in fluid communication with a gas source, said flat flame burner body including a gas inlet in fluid communication with said gas source and a gas nozzle; a fuel inlet in fluid communication with a nozzle, the gas nozzle configured to at least partially surround the fuel nozzle;
a flat frame burner block configured to receive at least a portion of the fuel nozzle and at least a portion of the gas nozzle;
a multi-stage injector subassembly in fluid communication with the gas source; and
a multi-stage injector block connected to the flat frame burner block and configured to receive at least a portion of the multi-stage injector subassembly;
the flat flame burner block and the multi-stage injector block are separable;
Block and burner assembly.
第1の側面と、第2の側面と、前記第1の側面と前記第2の側面との間に配置された底面と、前記第1の側面と前記第2の側面との間に配置された第1のガスチャネルとを含み、前記第1の側面は多段式インジェクタサブアセンブリの少なくとも一部分を受け入れるように構成され、かつ前記第1のガスチャネルと流体連通した第1の開口を含み、前記第2の側面は前記第1のガスチャネルと流体連通した第2の開口を含み、前記第1の開口は、前記多段式インジェクタブロックの前記底面と接触するフラットフレームバーナブロックから第1の開口距離で配置されており、前記第2の開口は前記フラットフレームバーナブロックから第2の開口距離で配置されており、前記第1の開口距離は前記第2の開口距離よりも大きい、
多段式インジェクタブロック。 A multi-stage injector block,
a first side; a second side; a bottom disposed between the first side and the second side; and a bottom disposed between the first side and the second side. a first gas channel, the first side including a first opening configured to receive at least a portion of a multi-stage injector subassembly and in fluid communication with the first gas channel; A second side includes a second opening in fluid communication with said first gas channel, said first opening being a first opening distance from a flat flame burner block in contact with said bottom surface of said multi-stage injector block. wherein said second opening is positioned a second opening distance from said flat flame burner block, said first opening distance being greater than said second opening distance;
Multi-stage injector block.
10. The multi-stage injector block of claim 9, wherein the multi-stage injector block is positioned to contact a top or bottom surface of the flat flame burner block.
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