JP2651969B2 - 流体バーナー - Google Patents

流体バーナー

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JP2651969B2
JP2651969B2 JP3351737A JP35173791A JP2651969B2 JP 2651969 B2 JP2651969 B2 JP 2651969B2 JP 3351737 A JP3351737 A JP 3351737A JP 35173791 A JP35173791 A JP 35173791A JP 2651969 B2 JP2651969 B2 JP 2651969B2
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YUNION KAABAIDO IND GASEZU TEKUNOROJII CORP
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    • F23D—BURNERS
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    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に燃焼帯域に流
体を射出するためのノズルに関し、詳しくは燃焼帯域中
に酸化体を射出するためのバーナー或はランスに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば炉に熱を提供するために使用され
る従来型のバーナーは、炉壁に然るベく固定され、放射
される火炎或は燃焼反応体をバーナーから炉内部の燃焼
帯域の固定位置へと差し向ける。多くのバーナーはバー
ナーによって提供される加熱を炉充填物の要求に対しよ
り良く合致させるべく、火炎の形状を例えば、長く薄い
ものから短く高密度のものへと変化させるための制御体
を具備する。しかしながら、バーナー火炎の方向を変化
させることがしばしば必要或は所望される。例えばスク
ラップメタルの溶融に際しては、熱が、この火炎が差し
向けられる燃焼帯域内部の部分から未溶解のスクラップ
メタルへと伝導及び対流流れによって提供されるのを待
つのではなくむしろ、そうした未溶解のスクラップメタ
ルに火炎が直接熱を提供するように火炎の方向を変化さ
せるのが望ましい。バーナーの火炎の方向を変化させる
一つの方法は、バーナーに方向性ノズルを使用しこの方
向性ノズルを、新しい火炎方向が所望される場合に変化
させることである。この方法は、火炎の方向を変える必
要がある都度、バーナーを停止し、冷却しなければなら
ないという欠点がある。更に、この方法では方向性ノズ
ルの残留量の維持管理が必要である。バーナーの火炎方
向を変化させる別の方法は、バーナーの位置を直接或は
機械的調節システムを使用して手動的に調節することで
ある。手動によるバーナーを直接手で調節することは危
険である。また機械的調節システムは複雑であり且つ工
業炉の過酷な環境下では破損しやすい。更には、工業炉
の周囲の空間的制限が機械的調節システムの開発を妨げ
ている。従って、ノズルを貫いて燃焼帯域へと送通され
る、例えばバーナー或はランスノズルから燃焼帯域へと
送通される酸化体の如き流体の流れ方向を容易に且つ効
率的に変化させ得るシステムが所望されている。流体
が、酸素バーナーを使用するべき高粘性酸化体の如き高
粘性流体である場合、安定した操業を維持しつつ火炎を
所望の方向に変化させることは更に一層困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】燃焼帯域内に流体を高
速で射出しまた燃焼帯域内に射出される流体の方向を容
易に変化させることの出来る装置を提供することであ
り、燃焼帯域内に射出される高速の流体の流れ方向を容
易に変化させるための方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記及びその他の目的
は、以下の説明を参照することによって当業者には明ら
かであり、また、ノズルを通して燃焼帯域に送達される
高速の流体ジェットの流れ方向を流体を使用して制御す
る本発明によって達成されるものである。詳しくは、本
発明の１様相に従えば、燃焼帯域内に射出される高速流
体流れの流れ方向を変化させるための装置であって、 （Ａ）スロート部を有し、該スロート部がその下流側の
端部位置に於て末広ノズル部と連通して成る流体室にし
て、該流体室の前記下流側の端部位置での直径が、該端
部位置を通過する流体を超音速とするに十分な寸法Ｄで
あり、前記末広ノズル部が３Ｄ乃至５Ｄの長さを有しそ
れにより、該末広ノズル部が流体室の表面の一部に隣り
合う圧力減少帯域を確立して成る流体室と、 （Ｂ）バイアス流体を、前記流体室の中心軸線と実質的
に直交する方向に於て流体室内部に提供させるためのバ
イアス流体提供手段にして、該バイアス流体提供手段
が、ｄ／Ｄが０．１８から０．７５の範囲内である直径
ｄを有し、スロート部と末広ノズル部とが連通する位置
から３ｄ／４上流側乃至ｄ／４下流側の範囲内の位置で
流体室と連通するバイアス流体提供手段とによって構成
され、前記Ｄ及びｄは同一単位で測定されてなる、燃焼
帯域内に射出される高速流体流れの流れ方向を変化させ
るための装置が提供される。本発明の他の様相に従え
ば、燃焼帯域内に射出される高速の主たる流体の流れ方
向を変化させるための方法であって、 （Ａ）直径がＤであるスロート部を有し、該スロート部
がその下流に於て末広ノズル部と連通して成る流体室を
通して主たる流体の流れを提供する段階にして、前記主
たる流体を、前記スロート部を超音速で流動させ前記末
広ノズル部を３Ｄ乃至５Ｄの長さ流動させそれにより、
流体室の表面の一部分に隣り合う圧力減少帯域を確立せ
しめて成る流体室を通して主たる流体の流れを提供する
段階と、 （Ｂ）前記スロート部の、該スロート部と前記末広ノズ
ル部とが連通する位置から３ｄ／４上流側乃至ｄ／４下
流側の範囲内の位置を貫いて、前記スロート部を通過す
る主たる流体の流れ方向と実質的に直交する方向に於
て、直径ｄを有するバイアス流体流れを前記流体室内の
前記圧力減少帯域に射出する段階と、 （Ｃ）主たる流体の流れ方向を変化させる段階とを包含
し、前記Ｄ及びｄは同一単位で測定されて成る、燃焼帯
域内に射出される高速の主たる流体の流れ方向を変化さ
せるための方法が提供される。ここで”燃焼帯域”と
は、流体室の出口から流体がその内部へと送通される容
積を意味する。ここで”実質的に直交する”とはプラス
マイナス１５度以内であることを意味する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明を図面を参照して詳しく説
明する。バーナーは、燃料及び酸化体の両方がそこを通
して燃焼帯域内に提供される装置であり、またランスは
燃料或は酸化体の一方だけがそこを通して燃焼帯域内に
提供される装置である。本発明は高速酸化体バーナー或
はランスと組み合わせて使用するのが特に有用である。
高速酸化体バーナーの分野における最近の２つの顕著な
進歩が米国特許第４５４１７９６号及び第４９０７９６
１号に記載される。図１を参照するに、バーナー１が炉
壁２内部に組み込まれ、燃焼帯域３内に燃料及び酸化体
を提供するようになっている。燃料１１が通路手段４に
よってバーナー１を貫いて提供され、酸化体１２が通路
手段５によってバーナー１を貫いて提供される。燃料は
任意の燃焼性流体とし得る。酸化体は空気におけるそれ
から純度９９．５％以上の技術的純酸素のそれである任
意の酸素濃度を有し得る。本発明は少なくとも３０％の
酸素濃度を有する酸化体との使用に於て特に有用であ
る。
【０００６】バイアス流体６が送給ライン７及び８を通
してバーナー１の内部を貫いて提供される。バイアス流
体は次いで今後詳細に説明される流体バーナーノズル９
へと送られる。バイアス流体は切替弁１０を作動するこ
とにより、送給ライン７或は８の何れかに供給され或は
完全に遮断される。バイアス流体６は好ましくは、バー
ナーの場合では燃料或は主たる酸化体の何れかであるバ
イアス流体と同じものである。図１に例示された具体例
ではバイアス流体は通路手段５を介してバーナー１に送
給される酸化体１２である。
【０００７】同じ要素は同じ参照番号で表される図２、
３及び４を参照するに、ここではバーナー或はランス２
０を貫いた燃料がノズル２２を通して燃焼帯域２１内部
に射出される。バイアス流体が、送給ライン２３或は２
４の何れかを通してノズル２２へとバーナー或はランス
２０を通して送給され得る。図２にはノズル２２にバイ
アス流体が送給されない場合が例示される。この場合、
流体２５はその流れ方向、即ちバーナー或はランス２０
と軸方向に整列した方向を変化させることなく燃焼帯域
２１内部に射出される。図３にはバイアス流体２６が送
給ライン２４を介してノズル２２に提供される場合が例
示される。この場合は、流体２５のそれが燃焼帯域２１
内に提供される際の方向は、ノズル２２内部のバイアス
流体２６の作用によって、図３に例示されるように変化
される。図４にはバイアス流体２７が送給ライン２３を
経てノズル２２に提供される場合が例示される。この場
合流体２５の、それが燃焼帯域２１内に提供される際の
方向は、ノズル２２内部のバイアス流体２７の作用によ
って図４に例示されるように変化される。
【０００８】図５及び１１には本発明の方法及び装置の
詳細が例示されている。図５及び６では同一の要素は同
一の参照番号で示される。図５及び６を参照するに、ノ
ズル３０は入口３６及び出口３４を具備する流体室を含
んでいる。この流体室は円錐表面を有する末広ノズル部
３１を含み、前記円錐表面が、出口３４と連通する、外
側に拡張する流れ領域を画定する。前記流体室はまた入
口３６と連通するスロート部３８を含む。前記出口３４
は燃焼帯域３５と、流体、例えば酸化体を流体室内部に
提供する流体提供手段３７と連通する入口３６と連通す
る。前記スロート部は、このスロート部が末広ノズル部
と連通する位置に於て直径Ｄを有する。一般に直径Ｄは
約０．３２センチから３．８センチ（０．１２５インチ
から１．５インチ）の範囲内であり、代表的には約０．
３２センチから２．５４センチ（０．１２５インチから
１．０インチ）の範囲内である。しかしながら、直径Ｄ
は燃焼量に依存する。流体は流体提供手段から流体室内
に提供され、一般に少なくとも毎秒約１５０メートル
（毎秒５００フィート）、好ましくは音速或は使用され
る流体の音速に依存して毎秒約５１０メートル（毎秒約
１７００フィート）もの速度で前記スロート部を送られ
る。音速を越える速度では速度は、オリフィスの断面積
で割った、周囲圧力下の、オリフィスを出る容積流量と
して定義される見掛け上の噴出速度である。高速の流体
はスロート部３８の表面に隣り合う圧力減少帯域内へと
流体室内を貫いて提供される。
【０００９】バイアス流体が１つ以上のバイアス流体提
供手段を介して流体室内に提供される。図５及び６には
２つのバイアス流体提供手段６０及び６１を具備する具
体例が例示される。代表的には本発明は少なくとも２つ
のバイアス流体提供手段或は射出ポイントを具備し、そ
の数は２から８の範囲内である。バイアス流体提供手段
はバイアス流体を、圧力減少帯域位置で、スロート部を
貫いて送られる流体の流れ方向と実質的に直交する方
向、即ち流体室の中心軸線３９と実質的に直交する方向
で流体室に提供するよう配向される。
【００１０】バイアス流体提供手段は、流体室と連通す
る場所の直径がｄであり、そのｄ／Ｄの比率は０．１８
から０．７５、好ましくは０．１８から０．２５の範囲
内である。代表的にはｄは約０．２５センチから０．３
８センチ（０．１０から０．１５インチ）の範囲内であ
る。ある状況下ではバイアス流体提供手段の断面形状即
ちスロート部と末広ノズル部とが連通する位置での形状
は円形以外であることが好ましい。例えば、前記断面形
状は楕円形或は矩形の長孔であり得る。その場合、直径
Ｄ及び或はｄは開口を画定する幅寸法よりも小さい。バ
イアス流体提供手段は、その中心がスロート部と末広ノ
ズル部とが連通する位置から３ｄ／４上流側乃至ｄ／４
下流側の範囲内の位置で流体室と連通する。好ましくは
前記範囲はスロート部と末広ノズル部とが連通する位置
からｄ／２上流側乃至このスロート部と末広ノズル部と
が連通する位置までの範囲内の位置である。最も好まし
くはバイアス流体提供手段は前記連通位置の約ｄ／２上
流側の位置で流体室と連通する。図５及び６に例示され
る具体例では、バイアス流体提供手段６０及び６１は、
スロート部と末広ノズル部とが連通する位置からｄ／２
上流側の位置で流体室と連通している。
【００１１】作動に際し、流体は流体提供手段３７を介
して流体室のスロート部３８内に提供される。バイアス
流体が提供されない場合、流体は流体室を貫いて流動し
て燃焼帯域３５に至り、方向は変化されない。しかしな
がら、流体室内の圧力減少帯域に例えばバイアス流体提
供手段６０を介してバイアス流体が提供されると、流体
は流れ方向を変化せしめられ、矢印６２で示されるよう
な方向で燃焼帯域３５内に送られる。流れ方向のこうし
た変化は、バイアス流体流れが流体流れを変更せしめそ
れにより自由な流体ジェットが流体室の、バイアス流体
を流体内に差し向ける位置とは反対側の壁に付着せしめ
られ、かくして流体ジェットが流体室の壁面に近接され
ることから流体がこの流体ジェット内に非対称状態で吸
引される際に生じる圧力差に基いて生じる。自由な流体
ジェットは、妨害物が無い場合は周囲のガスを一様に伴
出し、その軸を中心として対称的に拡張するが、このよ
うに壁面に隣り合って付着された場合には、周囲ガスの
伴出は壁面の存在によって制限される。これが、流体ジ
ェットと壁面との間に、壁面の方向と合致させるために
流体流れを押し出す作用のある低圧領域を創出する。一
般に、自由な流体ジェットを横断しての圧力差は１平方
センチあたり約０．０７ｋｇｗ（１平方インチ当り約１
本ポンド）或はそれ以上である。
【００１２】バイアス流体の流れ方向を変化させること
によって流体の流れを別方向に切り替えることが出来
る。例えば、バイアス流れ提供手段６０を介して提供さ
れるバイアス流体を停止しそしてバイアス流体をバイア
ス流体提供手段６１を介して提供させることにより、燃
焼帯域３５内に送られる流体は矢印６３で示されるよう
な方向に変更せしめられる。適量のバイアス流体が送給
された場合、このバイアス流体は、主たる流体ジェット
とこの主たる流体ジェットを付着させた壁面との間にお
ける真空を破壊し、壁面によって創出される圧力差を排
除する。バイアス流体を連続して流動させることによっ
て流体ジェットの側の圧力が若干上昇せしめられそれ
が、先に説明した態様での反対側の壁面に向けての方向
変換及びそこへの付着を生じせしめる。
【００１３】このようにして、燃焼帯域内を流動する流
体の流れ方向を、バーナー或はランスを調整する必要無
く或はノズルを変化させることなく変化させ得る。流れ
方向はバイアス流体提供手段を設けた多くの位置間で変
化させることが出来る。バーナー或はランスに於て、酸
化体の如き高速の流体は、例えば矢印６２或は６３で示
されるような方向で流体室を出る際に、バーナーを通し
て燃焼帯域に提供された、或はそうでない場合には燃焼
帯域内で入手し得る燃料を効果的に伴出する。かくし
て、燃料及び酸化体は酸化体が方向変換するにもかかわ
らず同一方向に於て流動し、伴出中におけるそれら相互
間の混合によって燃焼は安定化され得る。燃焼は適宜の
点火デバイスか或は燃焼帯域内で継続される燃焼によっ
て開始される。
【００１４】流体の流れ方向を流体を使用して変化させ
ることは既知であるが、バーナー或はランスの高速流体
の流れ方向を変化させるために流体が有効に使用された
ことはこれまでなかった。高速流体の方向変換は、主た
る流体流れ内部への、従来からの流体を使用してのプラ
クティスにおけるよりも更に上流側位置でのバイアス流
体の射出により生じると考えられる。従来からの流体を
使用してのプラクティスでは、バイアス流体は流体室が
拡張し始める位置のかなり下流側に於て主たる流体流れ
内に導入されていた。本発明ではバイアス流体はスロー
ト部と末広ノズル部とが連通する位置或はその上流側に
於て主たる流体流れ内に射出される。本件出願人は、高
速の主たる流体流れを使用する場合に於ては、流体ジェ
ットが流体室が拡張し始める位置を通過した極めて短時
間後には、この流体ジェットと流体室壁面との間の半径
方向距離が大きくなり過ぎ、バイアス流体を不安定化す
ることなく或はバイアス流体として大量の流体を消費す
ることなくその方向を変化せしめることは出来ないと考
える。
【００１５】一般に且つ好ましくは主たる流体及びバイ
アス流体は共にガス状である。一般に、バイアス流体は
主たる流体の０．５から０．３％の流量で流体室内に提
供される。主たる流体の速度は非常に大きいが尚、有効
な切替を達成する。有効な切替は、主たる流体として酸
素を使用することにより達成されてきた。この場合、ス
ロート部を貫く主たる流体の見掛け上の速度は毎秒約５
１０メートル（１７００フィート）もの早さであった。
有効な方向変化を実現するために、流体室の、スロート
部と連通する位置から出口に至るまでの長さは必要な圧
力差を達成するために十分なものとすべきである。最小
有効長さは速度及び構成上のファクターによって変化す
るが、流体室の末広ノズル部の長さを少なくとも３Ｄと
することが、必要な圧力差を生じるためには十分であり
且つこの長さは好ましくは２．５Ｄから９Ｄであること
が見出された。この長さは図６では長さＬとして定義さ
れる。
【００１６】本発明の有効性は、流体室の末広ノズル部
の壁面が流体室の軸中心線と為す角度が１０から３０度
の範囲内である場合に一層増長される。前記末広ノズル
部の壁面が流体室の軸中心線と１つ以上の角度を為すよ
うな場合は、先に参照された関連する角度、即ち、流体
室の末広ノズル部の壁面が流体室の軸中心線と為す角度
はその最初の角度が対象となる。
【００１７】共通の要素は同じ参照番号で表される図７
及び８を参照するに、ノズル４０は入口４６及び出口４
４を具備する流体室を含んでいる。この流体室は出口４
４と連通する末広ノズル部４１と入口４６と連通するス
ロート部４８とを有している。出口４４は燃焼帯域４５
と連通し、入口４６は流体提供手段４７と連通する。こ
の流体連通手段４７は、主たる流体をスロート部を通し
て高速で流動させるために流体室内に提供する。スロー
ト部４８は末広ノズル部４１が拡張し始める位置で末広
ノズル部４１と連通する。高速の流体が、それがスロー
ト部４８から末広ノズル部４１に入り込む際の慣性効果
によって、流体室壁面付近に低圧或は圧力減少帯域を創
出する。バイアス流れ提供手段７０或は７１の何れかを
介してバイアス流体が流体室内に提供される。理解され
るように、図７及び８に例示された具体例ではバイアス
流体はスロート部から末広ノズル部への移行部分に於て
流体室内に提供され、一方、図５及び６に例示された具
体例ではバイアス流体はこの移行部分の上流側から流体
室内に提供される。末広ノズル部の表面が図７及び８に
例示されるように湾曲されている場合は、バイアス流体
提供手段は、末広ノズル部の表面が流体室の中心軸と５
度の角度を為す位置で流体室と連通される。
【００１８】本発明はバイアス流体を流体室の軸中心線
と実質的に直交する方向で、一般に前記移行部分位置或
はその上流側位置の圧力減少帯域内に提供しそれによっ
て流体室を貫く高速流体の流れ方向を有効に変化させる
意図を有している。スロート部が流体の高速化を助長し
それが結局、圧力減少帯域を発生せしめる。一般に、バ
イアス流体はスロート部と末広ノズル部とが連通すると
ころの移行部分位置或はその上流側位置に於て流体室内
に提供される。もっと下流側の位置ではなくこうした上
流側位置でバイアス流れを提供することが、高速流れの
流れ方向を不安定化すること無く一段と有効に変化させ
得るものとする。
【００１９】共通の要素は同じ参照番号で表される図
９、１０及び１１には本発明の別態様が例示され、本発
明が特定の酸素バーナーに於て具体化されている。図１
０を参照するに、ノズルの中央通路から送給される酸素
は３つの部分、即ちメインジェット多数の小ジェットそ
して環状酸素とに分割される。メインジェットは約５０
から９５％の、一般には６０％の必要酸素流れを含み、
制限体５１を貫いて流体室の末広ノズル部５２へと送ら
れる。メインジェットの方向は、図１１に例示されるバ
イアス流れ通路５３の何れか１方を通してバイアス酸素
を流動させることによって制御される。別体の供給源か
らのバイアス酸素がバイアス通路を介して送給される
と、酸素のメインジェットはバイアス流れ通路と向かい
合って約１０度の角度で傾斜する流体室に付着し、そし
て流体室の壁面を伝ってノズル軸から約４０度の角度で
ノズルから放出される。円錐形状及び湾曲形状を組み合
わせてなる流体室が、短いノズル長さに対する大きな角
度での方向変換を可能とする。この技術を使用して、ノ
ズル軸から９０度までの角度でのメインジェットの方向
変換が達成された。
【００２０】多数の小ジェット５４は約２０乃至５０
％、一般には約３７％の必要酸素流れを含み、流体ノズ
ルを包囲する急速且つ完全な燃料の伴出を提供する。こ
れがバーナーに送られる全ての燃料の燃焼を保証する。
流体を使用して制御される酸素のメインジェットの運動
量が多数の小ジェットのそれよりもずっと大きいことか
ら、メインジェットはガスの塊状流れの方向を決定す
る。かくして多数の小ジェットは屈曲しそしてメインジ
ェットが流体の使用を介して切り替えられるに際しその
方向に追随する。残余の２から８％の、一般には３％の
必要酸素流れは、通路５６を貫いてノズル周囲の環状空
間５５内に流動しノズルの端部から放出される。この少
量の酸素流れは米国特許第４９０７９６１号に記載され
る態様に於て酸素の高速のジェットを安定化させる。以
下の例は例示目的上提供されるものでありこれに限定す
ることを意図するものではない。
【００２１】（例） 図９、１０及び１１に示される流体ノズルが酸素／燃料
バーナーに取付けられ、１千万Ｂｔｕ／時の燃料率で作
動された。技術的純酸素が酸化体として使用され、この
技術的純酸素が標準状態での毎時約５６６．３ｍ３（毎
時２０，０００標準立方フィート（ｓｃｆｈ））の割合
で供給された。これにより、流体室のスロート部を貫く
流体の見掛け上の速度は毎秒約５１０メートル（毎秒１
７００フィート）となった。ノズルを取り巻くパイプを
通し天然ガスが毎時約２８３．１ｍ３（標準状態で）
（１０，０００ｓｃｆｈ）の流量で送られた。バイアス
流体が４つの異なるバイアス流れ通路の１つを介して標
準状態で毎時約２．８３ｍ３（１００ｓｃｆｈ）の割合
で供給された。バイアス流れがない状態では火炎は軸方
向位置のままであった。バイアス流れがバイアス通路に
流入すると火炎はバーナー軸の、バイアス流れを供給す
る通路とは反対の側に約４０度の角度で方向変換され
た。バイアス流れを別の通路に再配向することにより、
火炎はバイアス流れが供給される通路に基いて新しい四
分円弧へと移動した。バイアス流れを供給する通路は一
連の弁を介してバーナーの外部で制御された。全ての流
れ方向変化を通して安定した燃焼が維持された。以上本
発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で多く
の変更を成し得ることを理解されたい。
【００２２】
【発明の効果】１．燃焼帯域内に流体を高速で射出しま
た燃焼帯域内に射出される流体の方向を容易に変化させ
ることの出来る装置が提供される。 ２．燃焼帯域内に射出される高速の流体の流れ方向を容
易に変化させるための方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明と組み合わせて使用し得る炉内に組み込
まれたバーナーシステムの部分断面図である。
【図２】流体がそこを通して燃焼帯域内にその方向を変
化させることなく射出されるバーナー或はランスの例示
図である。
【図３】本発明の使用によって流体がその流れ方向を変
化されてなるバーナー或はランスの例示図である。
【図４】本発明の使用によって流体がその流れ方向を変
化されてなるバーナー或はランスの他の例示図である。
【図５】本発明の１具体例のヘッド部の正面図である。
【図６】図５に示されるヘッド部の断面図である。
【図７】本発明の装置の別態様のヘッド部の正面図であ
る。
【図８】図７の装置のヘッド部の断面図である。
【図９】本発明の装置の１具体例を組み込んでなるバー
ナーノズルのヘッド部の正面図である。
【図１０】図９に示されるヘッド部の断面図である。
【図１１】図９を線Ａ−Ａに沿って切断した断面図であ
る。
【符号の説明】
１：バーナー ２：炉壁 ３：燃焼帯域 ６：バイアス流体 １０：切替弁 １１：燃料 １２：酸化体 ２１：燃焼帯域 ２２：ノズル ３１：末広ノズル部 ３８：スロート部 ３７：流体提供手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・アーリング・アンダソン アメリカ合衆国ニューヨーク州サマー ズ、イースト・ヘリテジ・ヒルズ476

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼帯域内に射出される高速流体流れの
    流れ方向を変化させるための装置であって、 （Ａ）スロート部を有し、該スロート部がその下流側の
    端部位置に於て拡張ノズル部と連通して成る流体室にし
    て、該流体室の前記下流側の端部位置での直径が、該端
    部位置を通過する流体を超音速とするに十分な寸法Ｄで
    あり、前記拡張ノズル部が３Ｄ乃至５Ｄの長さを有しそ
    れにより、該拡張ノズル部が流体室の表面の一部に隣り
    合う圧力減少帯域を確立して成る流体室と、 （Ｂ）バイアス流体を、前記流体室の中心軸線と実質的
    に直交する方向に於て流体室内部に提供させるためのバ
    イアス流体提供手段にして、該バイアス流体提供手段
    が、ｄ／Ｄが０．１８から０．７５の範囲内である直径
    ｄを有し、スロート部と末広ノズル部とが連通する位置
    から３ｄ／４上流側乃至ｄ／４下流側の範囲内の位置で
    流体室と連通するバイアス流体提供手段とによって構成
    され、前記Ｄ及びｄは同一単位で測定されてなる、燃焼
    帯域内に射出される高速流体流れの流れ方向を変化させ
    るための装置。
  2. 【請求項２】 燃焼帯域内に射出される高速の主たる流
    体の流れ方向を変化させるための方法であって、 （Ａ）直径がＤであるスロート部を有し、該スロート部
    がその下流に於て末広ノズル部と連通して成る流体室を
    通して主たる流体の流れを提供する段階にして、前記主
    たる流体を、前記スロート部を超音速で流動させ前記末
    広ノズル部を３Ｄ乃至５Ｄの長さ流動させそれにより、
    流体室の表面の一部分に隣り合う圧力減少帯域を確立せ
    しめて成る流体室を通して主たる流体の流れを提供する
    段階と、 （Ｂ）前記スロート部の、該スロート部と前記末広ノズ
    ル部とが連通する位置から３ｄ／４上流側乃至ｄ／４下
    流側の範囲内の位置を貫いて、前記スロート部を通過す
    る主たる流体の流れ方向と実質的に直交する方向に於
    て、直径ｄを有するバイアス流体流れを前記流体室内の
    前記圧力減少帯域に射出する段階と、 （Ｃ）主たる流体の流れ方向を変化させる段階とを包含
    し、前記Ｄ及びｄは同一単位で測定されて成る、燃焼帯
    域内に射出される高速の主たる流体の流れ方向を変化さ
    せるための方法。
JP3351737A 1990-12-17 1991-12-16 流体バーナー Expired - Lifetime JP2651969B2 (ja)

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