JP4863693B2 - Two-fluid injection nozzle and oil burner - Google Patents
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Description
本発明は、流体を高速で噴射可能にして、かつ直進性を備えた二流体噴射ノズルと、その噴射ノズルを利用するオイルバーナに関するものである。 The present invention relates to a two-fluid jet nozzle capable of jetting a fluid at a high speed and having straightness, and an oil burner using the jet nozzle.
一般に、ジェットバーナは、燃焼筒内に燃料,燃焼用空気を送り込み、燃焼筒内で燃焼させた燃焼ガスを高速でラバルノズルから噴射させるものである。ラバルノズルは、燃焼ガスの噴射速度が音速を超えるように設計されたものであり、構造上は単なる中細ノズルで、そのノズル形状に特に工夫は見られない。この種、ジェットバーナは燃焼室の冷却構造や燃焼空気の供給手段について特徴を持たせることで、差別化を図っている。 In general, a jet burner is configured to send fuel and combustion air into a combustion cylinder and inject combustion gas burned in the combustion cylinder from a Laval nozzle at a high speed. The Laval nozzle is designed so that the injection speed of the combustion gas exceeds the speed of sound, and the structure is a mere medium-thin nozzle, and no particular contrivance is found in the nozzle shape. This type of jet burner is differentiated by providing features in the combustion chamber cooling structure and combustion air supply means.
このジェットバーナについては、例えばバーナ本体の中心軸上に燃焼室の周囲から高圧空気を供給して旋回燃焼流を起こさせる第1の燃焼室と、さらに予熱された高圧空気を供給して旋回流を助長させて渦流高温燃焼部を形成する第2の燃焼室とが配置され、その第2の燃焼室から燃焼ガスを音速以上に上げる狭窄絞り状の衝撃波変換部(ラバルノズル)を通じて噴出させるように構成され、前記第2の燃焼室の周囲は三重管構造にされて、その内部に高圧空気を流通させて予熱と燃焼室を保つための冷却手段とされたものが特許文献1によって開示されている。
As for this jet burner, for example, a first combustion chamber that supplies high-pressure air from the periphery of the combustion chamber on the central axis of the burner body to generate a swirl combustion flow, and further, preheated high-pressure air is supplied to provide a swirl flow. And a second combustion chamber that forms a vortex high-temperature combustion part is arranged, and is ejected from the second combustion chamber through a constricted throttle-like shock wave conversion part (Laval nozzle) that raises the combustion gas to a sound speed or higher.
このほかに、燃焼室の周囲に燃焼用空気を予熱して供給するとともに、燃焼室を冷却保護するための二重管構造にされ、燃焼室からラバルノズルを通じて高速で燃焼ガスを噴出させる構成とされるジェットバーナについて、特許文献2あるいは特許文献3などによって知られている。
In addition to this, the combustion air is preheated and supplied around the combustion chamber, and a double pipe structure is provided to cool and protect the combustion chamber, and combustion gas is ejected from the combustion chamber through a Laval nozzle at high speed. The jet burner is known from
一方、前記ジェットバーナのほかに、水を微粒化して噴霧するのに、空気噴出ノズルから噴出する周囲に水を供給して混合室で攪拌混合させ、混合室の先端部に設けた噴射口から水と空気の混合流体を噴出させて微粒噴霧させるように構成された二流体噴射ノズルが特許文献4によって知られている。
On the other hand, in addition to the jet burner, in order to atomize and spray water, water is supplied to the surroundings ejected from the air ejection nozzle and stirred and mixed in the mixing chamber, and from the injection port provided at the tip of the mixing
しかしながら、従来のジェットバーナは、前記特許文献1,2あるいは3によって知られるように、燃焼筒内で発生させた燃焼ガスを高速で噴射させるものであり、燃焼熱よりも流体(燃焼ガス)の速度を上げて岩石の切断や破砕に利用するものである。前記特許文献1によって開示されるジェットバーナでは、燃焼室に供給される空気によって燃焼ガスに渦流を起こさせて噴出口から音速以上の速度で噴射させるようにしている。このような方式によれば噴射口から噴出される燃焼ガスは旋回流で急速に拡散されることになり、衝撃波を発する機能は備えていても失速して直進性が期待しがたいものである。また、燃焼筒内で高温燃焼させるので、燃焼筒を保護する必要が生じ、供給空気の予熱路として利用されるが多重管構造となってコストアップが避けられないという問題点がある。
However, the conventional jet burner, as is known from the above-mentioned
一方、通常の二流体噴射ノズルは、特許文献4で知られるように、液体の微粒化を追求するものでは、噴霧後の二流体が噴射と同時に失速するために、直線的な高速噴射と微粒化を両立させることが困難である。したがって、噴射位置から遠位置まで流体を飛ばして噴霧させるような状態での使用ができない。
On the other hand, an ordinary two-fluid injection nozzle, as known from
本発明は、前述のような問題点を解決するために、ラバルノズル構造を使用して二流体噴射させるにあたり、噴出される流体の周囲に空気が誘引されるようにして、噴出流体が直進性を備えるように構成された二流体噴射ノズルと、その噴射ノズルを利用するオイルバーナを提供することを目的とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention has a structure in which air is attracted around the fluid to be ejected so that the ejected fluid is straightly moved when the two-fluid ejection is performed using the Laval nozzle structure. An object of the present invention is to provide a two-fluid spray nozzle configured to include an oil burner that uses the spray nozzle.
前記目的を達成するために、第1発明の二流体噴射ノズルは、
二重管の端部に取付くノズルヘッドの内部に、前記二重管の内管と連通する第1流体の流通孔および外管と連通する第2流体の流通孔を設けたガイド体が配され、このガイド体の周面とノズルヘッドの内壁との間に形成された混合室で前記二流体が混合されてラバルノズル形状の吸込み部に流入するようにされ、前記ラバルノズル形状のディフューザ出口前方位置に、軸線に沿って縦長状の空気吸込み孔が混合流体の噴出流路を取巻いて複数配設されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the two-fluid injection nozzle according to the first invention comprises:
Inside the nozzle head attached to the end of the double pipe is a guide body provided with a first fluid flow hole communicating with the inner pipe of the double pipe and a second fluid flow hole communicating with the outer pipe. In the mixing chamber formed between the peripheral surface of the guide body and the inner wall of the nozzle head, the two fluids are mixed and flow into the suction part of the Laval nozzle shape, and the Laval nozzle shape diffuser outlet front position In addition, a plurality of vertically long air suction holes are disposed around the ejection flow path of the mixed fluid along the axis.
前記第1発明において、前記ガイド体は、軸線方向に後半をノズルヘッド内での嵌設部として、前半を前記嵌設部より小さい外径にして前端に鍔状突出部が形成され、中心部に前記内管内と連通する凹部が設けられ、この凹部から前半外周に向け小径の流通孔を複数等分して放射状に穿設され、前記嵌設部に外管内と連通する複数の流通孔を軸線に平行して設けた構造とされ、前記嵌設部でノズルヘッドによって前記二重管の先端に密接固定されて、そのノズルヘッド内壁面と前記前半外周面との間に前記両流通孔から噴出される二流体の混合室が形成され、前記鍔状突出部と前記ラバルノズル形状の吸込み部内面とによって混合流体の環状噴出流路が形成されるように構成されるのがよい(第2発明)。 In the first aspect of the present invention, the guide body has a second half in the axial direction as a fitting portion in the nozzle head, a front half is smaller in outer diameter than the fitting portion, and a hook-like protrusion is formed at the front end. Are provided with a recess communicating with the inside of the inner tube, and a plurality of flow holes communicating with the inside of the outer tube are formed radially by dividing a plurality of small-diameter flow holes from the recess toward the outer periphery of the first half. It is structured to be provided parallel to the axis, and is closely fixed to the tip of the double pipe by the nozzle head at the fitting portion, and from both the flow holes between the inner wall surface of the nozzle head and the outer peripheral surface of the front half. It is preferable that a mixing chamber for two fluids to be ejected is formed, and an annular ejection flow path for the mixed fluid is formed by the flange-like protruding portion and the inner surface of the suction portion having the Laval nozzle shape ( second invention). ).
前記ガイド体において、内管連通の流通孔と外管連通の流通孔とは、同一円周角で設けられているのがよい(第3発明)。 In the guide body, the inner tube communication flow hole and the outer tube communication flow hole may be provided at the same circumferential angle ( third invention).
また、前記第1発明において、前記ガイド体に設けられる流通孔の孔径および/または配設数の変更とともに、ラバルノズルのスロート口径の変更により噴射流量が設定されるのがよい(第4発明)。 In the first invention, the injection flow rate may be set by changing the throat diameter of the Laval nozzle as well as changing the diameter and / or the number of flow holes provided in the guide body ( fourth invention).
さらに、第5発明のオイルバーナは、
二重管の端部に取付くノズルヘッドの内部に、前記二重管の内管を通じ供給される燃料油の流通孔および外管を通じ供給される圧縮空気の流通孔を備えたガイド体が配置され、このガイド体の周面とノズルヘッド内壁との間に形成される混合室がラバルノズル形状の吸込み部に連通するようにされ、前記ラバルノズル形状のディフューザ出口前方位置に軸線に沿って縦長状の空気吸込み孔を複数配設され、前記ディフューザから噴出される燃料油と空気との混合気の周囲に前記空気吸込み孔から空気を吸引するようにして、噴射する混合気で直進性の高い火炎が得られる構成であることを特徴とするものである。
Further, the oil burner of the fifth invention is
A guide body having a circulation hole for fuel oil supplied through the inner pipe of the double pipe and a distribution hole for compressed air supplied through the outer pipe is disposed inside the nozzle head attached to the end of the double pipe. The mixing chamber formed between the peripheral surface of the guide body and the inner wall of the nozzle head communicates with the suction portion of the Laval nozzle shape, and is vertically elongated along the axis at the Laval nozzle shape diffuser outlet front position. A plurality of air suction holes are arranged, and air is sucked from the air suction holes around the mixture of fuel oil and air ejected from the diffuser, so that a highly straight flame is generated by the mixture to be injected. It is the structure obtained.
前記第5発明において、前記ガイド体は、設けられる両流通孔の孔径および/または配設数の変更により二流体の流量設置が行えるようにするのがよい(第6発明)。また、前記第5発明において、前記ガイド体に設けられる流通孔の孔径および/または配設数の変更とともに、ラバルノズルのスロート口径の変更により燃焼量と火炎量が設定されるのがよい(第7発明)。 In the fifth aspect of the invention, the guide body may be configured such that the flow rate of two fluids can be set by changing the hole diameter and / or the number of arrangement of both flow holes provided ( sixth aspect ). In the fifth aspect of the present invention, it is preferable that the combustion amount and the flame amount are set by changing the throat diameter of the Laval nozzle as well as changing the diameter and / or the number of flow holes provided in the guide body ( seventh). invention).
本発明(第1発明)によれば、ノズルヘッドの内部に配されるガイド体によって第1流体と第2流体を混合室に導いて混合させて微粒化し、ラバルノズル形状の吸込み部に混合室から均等に流入させてラバルノズル形状の加圧混合手段を用い、高速で噴出する混合流体の周りに二次空気を吸引させることにより、ディフューザから噴出される流体が圧力開放によって拡散されて失速するのを防止することで、高い直進性を有した状態で噴射することができる。したがって、二流体の混合を1個のガイド体によって行うようにして構造の簡素化を図ることができるという利点がある。また、混合流体の噴射制御手段としては、二流体の流通孔の孔径および/または配置数が異なるガイド体と変えることで混合流体の噴射状態を変更できる。さらに、加えてラバルノズル形状のスロートの口径を変更すれば、噴射流体の直進性を変更できる。 According to the present invention (the first invention) , the first fluid and the second fluid are guided to the mixing chamber by the guide body arranged inside the nozzle head, mixed and atomized, and the suction portion of the Laval nozzle shape is fed from the mixing chamber. By using the pressure mixing means of Laval nozzle shape, evenly flowing in and sucking the secondary air around the mixed fluid ejected at high speed, the fluid ejected from the diffuser is diffused by the pressure release and stalled. By preventing, it can inject in the state which has high straightness. Therefore, there is an advantage that the structure can be simplified by mixing the two fluids with one guide body. Moreover, as the mixed fluid ejection control means, the ejection state of the mixed fluid can be changed by changing to a guide body having different hole diameters and / or arrangement numbers of the two fluid flow holes. Furthermore, if the diameter of the Laval nozzle-shaped throat is changed, the straightness of the jet fluid can be changed.
また、第5発明によれば、前記二流体噴射ノズルをバーナとして使用した場合、噴射される混合気で非常に高い直進性を有し、火炎の全長の約半分まで青火として、残りの半分を輻射熱の強い赤色火炎とすることができる。したがって、例えば溶融炉内などで発生するダストやスラグによる閉塞部分を局所的に加熱して溶融処理するような用途に使用して有効である。また、ノズルから噴出してから燃焼を開始するので、バーナとして構造簡単でメンテナンスも容易であるという利点がある。 According to the fifth aspect of the present invention, when the two-fluid injection nozzle is used as a burner, the mixture to be injected has very high straightness, and up to about half of the total length of the flame as blue fire, the remaining half. Can be a red flame with strong radiant heat. Therefore, for example, it is effective for use in applications in which a clogged portion caused by dust or slag generated in a melting furnace is locally heated and melted. Further, since combustion is started after jetting from the nozzle, there is an advantage that the structure is simple and maintenance is easy as a burner.
また、ノズルヘッド内に配されるガイド体の流通孔の孔径および/または配置数の異なるものを取替える、あるいはそのガイド体の変更とともにラバルノズル形状のスロート口径を変更することで、バーナの燃焼条件を設定することができる。 Also, replacement of the different pore sizes and / or the arrangement number of the flow holes of the guide body that is disposed within the Bruno Zuruheddo, or by changing the throat diameter of the Laval nozzle shape with the changes of the guide body, the combustion conditions of the burner Can be set.
次に、本発明による二流体噴射ノズルおよびオイルバーナの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Next, specific embodiments of the two-fluid injection nozzle and the oil burner according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には本発明の前提技術に係る二流体噴射ノズルを表わす全体外形図が示されている。図2には噴射ノズル主要部の縦断面図(a)とそのA−A断面図(b)およびB−B断面図(c)が、図3には噴射ノズルの流体を制御する機構部を表わす縦断面図が、それぞれ示されている。 FIG. 1 is an overall outline view showing a two-fluid injection nozzle according to the premise technique of the present invention. FIG. 2 shows a longitudinal sectional view (a) of the main part of the injection nozzle, and its AA sectional view (b) and BB sectional view (c). FIG. 3 shows a mechanism for controlling the fluid of the injection nozzle. A longitudinal sectional view is shown respectively.
これらの図に示される二流体噴射ノズル1は、同軸芯で組み合わされた所要長さ寸法の外管2および内管3と、内管先端部に設けられる第1流体の噴出口12と、その噴出口12における流量制御のためのニードル弁(流量制御弁10)と、外管2の先端に付設されて内部にラバルノズル形成部を備えるノズルヘッド20、およびそのノズルヘッド20の内部で内管3を進退させて第2流体の流量設定が行える流量設定機構26とで構成されている。
The two-
前記外管2に対する内管3は、外管2の後端ねじ部2aにねじ孔4aを螺合定着される接続支持金具4の内部で同軸心にて形成されるねじ孔4bと、外管2の先端部に付設される内周に等分されて突起を設けられた受け部片5とによって同心に保持され、外周面と外管2の内面との間に所要の空間7が形成されている。また、外管2の後部には側面に直交して第2流体の供給口6とその接続管6′が取付けられている。
The
さらに、内管3は、外管2よりも長い寸法にされ、後端部の外周に雄ねじ部3aが形成され、その雄ねじ部3aを前記外管2の後端ねじ部2aに固着する接続支持金具4のねじ孔4bに螺合され、雄ねじ部3aに螺合するロックナット8を前記接続支持金具4の後面4cに当接させて固定される。また、内管3の前記雄ねじ部3aの後端部分には、内管3内に供給される第1流体の供給口9とその接続管9aとが横向きに設けられて、中心部に内管取付ねじ孔11aを穿設された第1流体導入金具11が螺合定着されている。なお、その第1流体導入金具11は、内管3の雄ねじ部3aに螺合するロックナット8′を前面に当接させて内管3の端部から離脱しないように固定されている。
Further, the
一方、前記内管3の先端部には、図2によって示されるように、流体噴出口12が中心軸線上に設けられ、その流体噴出口12の内周縁を弁座13とする流量調節弁10(ニードル弁)が設けられている。この流量調節弁10は、先端にニードル弁体14aを備えた弁棒14が内管3の後端部から同軸芯で挿通されており、その弁棒14の後端部に形成された雄ねじ部14bを前記第1流体導入金具11の中心に貫通形成された弁棒操作用ねじ孔11cと螺合させて、弁棒14端に形成される角軸部14dにハンドル(図示省略)を係合させて弁棒14を回転することにより、ねじ番(つがい)によってニードル弁体14aを前記弁座13に対して進退させ、流量調節するように構成されている。図中符号16は、この二流体噴射ノズル1を使用する機器に取付けるための取付部材で、複数の取付孔(図示せず)を備え、外管2の中間部に固着されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a
前記ノズルヘッド20は、前記外管2の先端に同軸芯で装着されている。このノズルヘッド20は、図2に示されるように、円筒状の後半部21の外管2端への螺合取付部(雌ねじ部21a)と、その内部で前記内管3が外管2先端よりも長く突き出す部分を受入れて外管2の内周と内管3の外周との間に形成される環状の第2流体の流動空間7の延長部分7aとを有している。ノズルヘッド20の中間部には、中心軸上で前記流動空間の延長部分7aの形成部から軸心に向かって絞縮するラッパ形状の吸込み部分22から狭窄部分23(スロート部23)を経てディフューザ24に通じるラバルノズル形成部25が設けられている。さらに、このような中間部から前部には前記ディフューザ24に連接して拡開口径の空気吸引部27が形成されている。
The
前記吸込み部分22には、前記内管3の先端部に形成された弁体部10aがラッパ状の絞縮壁面22aに対向して前記第2流体の流動空間7の延長部分7aの間隙を設定可能に設けられており、このラッパ状の絞縮壁面22aと前記弁体部10a(本発明における第2流体通路壁内面と内管先端部に相当)とによって第2流体の流量設定機構26が形成されている。この流量設定機構26における設定操作は、後述する手段で前記間隙を設定することにより、第2流体の流量を適正に設定できるようになっている。
In the
また、前記空気吸引部27は、前記ラバルノズル形成部25のディフューザ24の先端口径よりも大きい口径で所要長さの筒状にされ、その筒状部分には周面に等分して軸線に沿う長孔状の空気吸込み孔28が複数設けられている。
Further, the
このように構成された二流体噴射ノズル1において、使用に際して第1流体として水を、第2流体として圧縮空気を使用し、水噴霧ノズルとして用いられる場合について説明する。
In the thus configured two-
この水噴霧ノズルにあっては、第1流体の供給口9にその接続管9aを介して圧力水供給配管(図示せず)を接続し、また第2流体の供給口6にはその接続管6′を介して圧縮空気または蒸気の供給配管(図示せず)を接続し、それぞれの流体を供給する。なお、使用に先立って前記第2流体(圧縮空気または蒸気)の供給流量を設定する。この第2流体(圧縮空気または蒸気)の供給流量設定については、接続支持金具4の後面4cに当接させて固定しているロックナット8の締付けを緩め、第1流体導入金具11を回動させることにより、この第1流体導入金具11と一体的に結合されている内管3が回動し、前記接続支持金具4のねじ孔4b(雌ねじ部)と内管3の雄ねじ部3aとのねじ番(つがい)によって内管3を接続支持金具4に対して直接進退させ、流量設定機構26を構成する内管3の先端部の弁体部10aとノズルヘッド20におけるラッパ状の絞縮壁面22aとの隙間を適正に設定する。流量設定が終ればロックナット8を締め込んで内管3を接続支持金具4に固定して使用に供される。
In this water spray nozzle, a pressure water supply pipe (not shown) is connected to the first fluid supply port 9 via the
一方、内管3内に供給される圧力水は、内管3の内部に組込まれている流量調節弁10を操作して、噴射流量の調節を行うことができる。この流量調節弁10は、圧力水(第1流体)導入金具11の後部に突き出している弁棒14端の角軸部14dにハンドルや位置決め機能を有するサーボモータを取付けて(またはモンキーなどの工具)、弁棒14を回転させることにより、弁棒14先端部のニードル弁体14aが進退し、前記内管3の先端部に設けられた流体噴出口12の内周縁の弁座13との間隙を調整して流量の調整が行える。
On the other hand, the pressure water supplied into the
このようにされた水噴霧ノズル(二流体噴射ノズル1)の作動について説明すると、供給口9から送入された圧力水は内管3を通じてその先端の噴出口12からラバルノズル形状部25の吸込み部22に噴出する。一方、圧縮空気(または蒸気)は供給口6から外管2内部の流動空間7に送り込まれ、ノズルヘッド20内の流動空間の延長部7aから流量設定機構26における設定間隙(ラッパ状の絞縮壁面22aと内管先端部の弁体部10aとによる隙間)を通じて吸込み部22に噴出される。
The operation of the water spray nozzle (two-fluid jet nozzle 1) thus configured will be described. The pressure water fed from the supply port 9 passes through the
ノズルヘッド20内の吸込み部22に噴出された圧力水と圧縮空気(または蒸気)は、ラバルノズル入口(吸込み部22)で激しく混合され、最も狭い流路となるスロート部23にて圧縮されて音速以上の速度に加速され、ディフューザ24を通過して出口部29で超高速になって噴射される。この出口部29を通過する混合気の吐出力(噴射力)により、図4に模式的に示されるように、ノズル先端部に設けられた空気吸引部27の周囲で縦長状に形成される複数の空気吸込み孔28より周囲の空気を吸込み、噴出する混合気gの周囲を吸引した空気流fが取巻いた状態で噴射される。その結果、ノズル先端から噴射される混合気gはノズルの先端出口30での拡散を抑えられて直進性の高い噴射を行うことができる。
The pressure water and compressed air (or steam) ejected to the
このようなことから、この水噴射ノズルとしては、噴射する水の噴霧状態が、一般の噴霧ノズルのように、単に微粒化した噴霧の拡散範囲を拡大させるというような目的とは異なり、直進性を有することから指向性が生じるので、噴射によってその周囲の気流を伴走させて流動性を与えることができる。したがって、例えば減温塔の噴霧ノズルに使用して塔内での整流効果を高められることが期待できる。そのほかに、上向きの噴霧を行わせることも可能となる。 For this reason, the water spray nozzle is different from the purpose in which the spray state of the sprayed water simply expands the diffusion range of the atomized spray as in the case of a general spray nozzle. Since the directivity is generated, the fluidity can be imparted by causing the surrounding airflow to travel along with the jet. Therefore, for example, it can be expected that the rectifying effect in the tower can be enhanced by using it for the spray nozzle of the temperature reducing tower. In addition, upward spraying can be performed.
前記二流体噴射ノズル1は、第1流体として灯油などの燃料油を、第2流体として圧縮空気(または蒸気)を用いることにより、オイルバーナとして使用することができる。次に、オイルバーナとした場合について説明する。
The two-
このオイルバーナにあっては、第1流体の供給口9にその接続管9aを介して燃料油供給配管を接続し、また第2流体の供給口6にはその接続管6′を介して圧縮空気(または蒸気)の供給配管を接続し、それぞれの流体を供給する。なお、使用に先立って前記第2流体(圧縮空気または蒸気)の供給流量を設定する。この第2流体(圧縮空気または蒸気)の供給流量設定については、前記水噴霧ノズルの場合と同様であるので、その説明を省略する。
In this oil burner, the fuel oil supply pipe is connected to the first fluid supply port 9 via the
供給口9から送入された燃料油は、内管3の内部を通じてその先端の噴出口12からラバルノズル形状部25の吸込み部22に噴出する。一方、圧縮空気(または蒸気)は供給口6から外管2内部の流動空間7に送り込まれ、ノズルヘッド20内の流動空間延長部分7aから流量設定機構26における設定間隙(ラッパ状の絞縮壁面22aと内管先端部の弁体部10aとによる隙間)を通じて吸込み部22に噴出される。
The fuel oil fed from the supply port 9 is jetted from the
ノズルヘッド20内の吸込み部22に噴出された燃料油と圧縮空気(または蒸気)は、ラバルノズル形状部の入口(吸込み部22)で激しく混合され、最も狭い流路となるスロート部23にて圧縮されて音速以上の速度に加速され、ディフューザ24を通過して出口部で超高速になって噴射される。図4に示されるように、この出口部29を通過する混合気gの吐出力(噴射力)により、前記水噴射の場合と同様に、ノズル先端部に設けられた空気吸引部27で周囲に複数箇所で縦長状に形成される空気吸込み孔28より周囲の空気を吸込み、噴出する混合気gの周囲を吸引した空気流fが取巻いた状態で噴射される。その結果、ノズル先端出口30から噴射される混合気gはノズルの先端出口30での拡散を抑えられて直進性の高い噴射が行なわれる。したがって、その混合気gの噴射部に対して別途着火手段(着火ノズル、図示せず)を配置しておき、混合気の噴射が開始されると着火ノズルにより混合気に点火すれば、高速で噴出する混合気を燃焼させることができる。
The fuel oil and compressed air (or steam) ejected to the
こうしてノズルヘッド20の先端から噴出される混合気(燃焼ガス)を燃焼させると、前述のようにノズル先端部29に設けられた空気吸引部27で縦長状に形成される複数の空気吸込み孔28からの空気の吸込みによって、噴出する混合気の周囲を吸引した空気流が取巻いた状態で噴射される。その結果、ノズル先端出口30から噴射される混合気は、そのノズル先端出口30での拡散が抑えられ、失速することなく直進性の高い噴射が行われる。なお、燃焼の状態は、燃料油の噴出量を流量調整弁10によって調整することにより使用状態に対応させることができる。もちろん、空気の供給量に関しても、圧縮空気の供給配管側で調整すればよい。
When the air-fuel mixture (combustion gas) ejected from the tip of the
このようにして噴射され燃焼する混合気の火炎は、その火炎全長の約半分までが高速燃焼による青火となり、残りの半分が輻射熱の強い赤火となる。前記オイルバーナによれば、このような直進性を有した火炎を放射させることができるので、例えばごみ処理設備における溶融炉内で発生するダストやスラグによる閉塞部分などを局部的に加熱して溶解処理するような用途に使用して偉功を奏する。そのほかに、いわゆる局部的な加熱を要する場合に用いて有効である。また、このオイルバーナは、混合気をノズルから噴射した後で燃焼させるので、ノズルが高温に曝されず、熱による損傷を回避できるという利点がある。 As for the flame of the air-fuel mixture that is injected and burned in this way, up to about half of the total length of the flame becomes blue fire due to high-speed combustion, and the other half becomes red fire with strong radiant heat. According to the oil burner, it is possible to radiate a flame having such straightness, so that, for example, a closed portion due to dust or slag generated in a melting furnace in a waste treatment facility is locally heated and melted. It is used for processing purposes and has great effect. In addition, it is effective when so-called local heating is required. Also, the O Irubana Since burning the fuel-air mixture after ejected from the nozzle, the nozzle is not exposed to high temperatures, there is an advantage of avoiding damage due to heat.
次に、本発明の二流体噴射ノズルの実施形態について説明する。
図5には本発明の一実施形態に係る二流体噴射ノズルの要部断面図(a)とそのC−C視拡大断面図(b)が示されている。
It will now be described implementation form of two-fluid injection nozzle of the present invention.
FIG. 5 shows a cross-sectional view (a) of a main part of a two-fluid injection nozzle according to an embodiment of the present invention and an enlarged cross-sectional view (b) taken along CC line.
本実施形態による二流体噴射ノズル1Aは、その基本的構成において前述の二流体噴射ノズル1と同様であるが、二流体の混合手段としてガイド体を組込んだ構成において異なるものであり、その構成が異なる部分を中心に説明する。したがって、前述の二流体噴射ノズル1と同一もしくは同様の構成部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
The two-
この二流体噴射ノズル1Aは、二流体を個々に供給する内管3と外管2とからなる二重管の先端部に装着されるノズルヘッド20Aの内部で、前記内管3と外管2との軸心線を合致させるようにして内管端部3′と外管端部2′に嵌合装着される結合部片40と、二流体の混合を行わせるガイド体50とが組込まれている。
The two-
また、ノズルヘッド20Aは、前記ノズルヘッド20と同様に、内部をラバルノズル形状25にされ、先端部に空気吸引部27を備えている。このノズルヘッド20Aは、基端部21′の内周に形成された雌ねじ部21aを前記外管2の先端部外周に形成された雄ねじ部2aに螺合して、内外管3,2と同一軸心に揃えて着脱可能に装着されている。一方、このノズルヘッド20Aは、取外し可能な状態で後述するガイド体50を内部に嵌め合わせて固定する機能を維持するために、前記外管2に形成される雄ねじ部2aの後端位置の周面に適宜幅の溝部2cが設けられ、これに対して基端部21′内周の雌ねじ部21a後端にストップリング46が着脱可能に取付けられている。前記ストップリング46を前記溝部2cに嵌合させて、外周面から複数箇所で共通位置に設けられたねじ孔2dを通じて固定用のねじ片47によりストップリング46を基端部21′側に結合させて固定するようにされている。なお、前記ストップリング46は、溝部2cに嵌め込むために周方向に分割して形成されている。
Similarly to the
前記結合部片40は、図5で示されるように、軸線方向に前半部41を前記外管2の外周よりも小さい直径の鍔状に形成して、外管2の内径に嵌め合わせて端面に当接保持され、後半部42を外管2の内周と所要の間隙部35が形成できる外形にして、軸心に後端から内管3の端部を受入れる凹部43が形成されている。前記凹部43から前面中央までには第1流体の流通孔44が貫通形成され、その流通孔44の前部を拡大形成されている。また、前記中央の流通孔44の周りには、前記間隙部35と繋がる連通孔45が軸線に平行して、周方向に等回転角位置で複数箇所に穿設されている。
As shown in FIG. 5, the
また、前記ガイド体50は、図5で示されるように、軸線方向に、後半を肉厚鍔状に形成してノズルヘッド20A内に形成されたガイド体固定段部21cに挿入固定される外形の嵌設部51とされ、前半部52を前記嵌設部51より小さい外径にして前端に鍔状突出部53が形成されている。そして、中心部には後端面から所要長さで軸線に沿い有底孔にてなる凹部54が設けられている。この凹部54は、前記結合部片40に設けられた流通孔44の拡大径部分とほぼ同じかやや大きい口径に形成され、内端部において前記前半部52の外周に向けて小径の流通孔55を複数等分して放射状に穿設されている。また、前記嵌設部51には、前記結合部片40に設けられている複数の連通孔45と組立時合致する位置に流通孔56が軸線に平行して穿設され、その流通孔56の前端が前半部52の外周面より上側に開口するように配されている。なお、前記凹部54と連通する流通孔44(内管側に通じる)と嵌設部51に設けられる流通孔56(外管側に通じる)とは、同一回転角位置になるように設けるのが好ましい。ただし、これに限定されるものではない。
Further, as shown in FIG. 5, the
このように構成される二流体噴射ノズル1Aは、内管3の先端部3′を結合部片40の凹部43に嵌挿して、この結合部片40を外管3の端部に嵌合することにより内管3と外管2とが同一軸心に揃って保持される。この状態で結合部片40の前面にガイド体50をあてがってノズルヘッド20Aの基端部21′を、その雌ねじ部21aを外管3の雄ねじ部2aに螺合して装着する。なお、連通孔45のガイド体側は、円周状に溝構造とすることで、このノズルヘッド20Aを外管3に装着する際に、ガイド体50の流通孔56と結合部片40の連通孔45とを合わせておく必要はない。
In the two-
前記ガイド体50は、ノズルヘッド20Aを外管2にねじ番(つがい)によって結合するとともに、基端部21′の後端でストップリング46と溝部2cとの嵌め合わせでねじ片47による締結によって固定されると、ノズルヘッド20A内のガイド体固定段部21cの段面と結合部片40の前面とによって挟み込まれて、ガイド体50の後面が結合部片40の前面に密接して固定され、第1流体あるいは第2流体が前記密接部分で漏れることがない。
The
二流体噴射ノズル1Aは、こうしてノズルヘッド20A内にガイド体50が組込まれると、図5に示されるように、そのノズルヘッド20Aの内部で形成されているラバルノズル形状25の吸込み部22の手前位置において、ガイド体50の前半部52外周とノズルヘッド内壁面との間に環状の空間部が形成され、この空間部が混合室58を形成する。そして、前記混合室58から前記吸込み部22に通じる部分には、ガイド体50の前端に形成される鍔状の突出部53が前記吸込み部22周壁面との間で狭い環状通路59を形成し、この環状通路59を通じで混合された流体がラバルノズル形状25の吸込み部22に全周から噴出されるように構成されている。
When the
このように構成される二流体噴射ノズル1Aは、内外管3,2にそれぞれ流体の供給管を接続して内管3側に第1流体を供給し、外管2側に第2流体を供給すると、第1流体は結合部片40の流通孔44からガイド体50の凹部54に流入し、放射状に設けられた小径の流通孔55を通じて混合室58に噴出される。また、外管2側に供給される第2流体は、結合部片40の複数の連通孔45を経てこれらに対応するガイド体50の流通孔56から混合室58に噴出される。混合室58に噴出される第1流体と第2流体は、双方の流通孔55,56が同一回転角位置に設けられていると、噴出と同時に両方の流体が衝突する状態となり、急速に激しく混合されて第1流体が水で第2流体が気体(圧縮空気)であると、噴出する水が圧縮空気との衝突混合により微粒化してラバルノズル形状25の吸込み部22へ流出し、さらに激しく混合され、スロート部23で圧縮されて加速され、ディフューザ24から出口部30で超高速にて噴射される。なお、先端部の空気吸引部27では周囲に設けられた空気吸込み孔28から周囲の空気を吸引して前述の二流体噴射ノズル1と同様に直進性の高い噴射を行うことができる。
The two-
この実施形態の二流体噴射ノズル1Aは、前記二流体噴射ノズル1と同様に、オイルバーナとして使用することができる。
The two-
オイルバーナとして使用する場合は、前記二流体噴射ノズル1と同様に第1流体として灯油などの燃料油を、第2流体として圧縮空気(または蒸気)をそれぞれ供給して用いられる。なお、各流体の供給流量の設定については、前記ガイド体50に設けられる第1流体側の流通孔55と第2流体の流通孔56との孔径を設定すること、孔の数を設定すること、あるいはその孔径の設定とともに、その流通孔の数を決めることで変更することができる。したがって、予め標準的な条件設定のガイド体50に対し、前記流通孔55,56の孔径の異なるものを複数用意して、最適なものを選定する。なお、孔数が変更される場合は、前記結合部片40における連通孔45も対応するものと交換する。
When used as an oil burner, like the two-
前記ガイド体50の変更による交換に際しては、ノズルヘッド20Aの基端部21′内端部に固着させたストッパリング46と締結するねじ片47による結合を解いてノズルヘッド20Aの螺合部が分解可能な状態にする。その後において外管2からノズルヘッド20Aを取外すとガイド体50(および結合部片40)が簡単に取外せるので、選択した流通量が得られるガイド体50と交換して、前述のように組立てることにより所要の噴射が行える。またさらに、必要に応じてノズルヘッド20Aは、装着部の構造を揃えておけば、そのラバルノズル形状部25におけるスロート23の口径が変更されたものと交換して使用することもできる。
At the time of replacement by changing the
なお、前記ガイド体50と結合部片40との密接組合わせにおいて、流通孔55,56の孔数が変更される場合、あるいは組立を容易にするために、例えばガイド体50側の接触面(後面)に各流通孔56が連通する環状溝(図示せず)を形成したものを用いるようにしてもよい。こうすれば、結合部片40に設けられる連通孔45とガイド体50の流通孔56との位置を合致させずに第2流体の流動を連通対応させることができる。なお、前記連通する環状溝は、結合部片側に設けることもできる。
In the close combination of the
このように構成される本実施形態の二流体噴射ノズル1A(オイルバーナ)によれば、可動機構を組込まずに目的の噴射機能を発揮できる構造簡単なものを提供することができる。
According to the two-
以上の説明においては、二流体噴射ノズルの一実施形態について記載したが、これに限定されるものではなく、本発明の技術的範囲において形状構造について変更できることはいうまでもない。 In the above description, one embodiment of the two-fluid injection nozzle has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the shape structure can be changed within the technical scope of the present invention.
1,1A 二流体噴射ノズル
2 外管
3 内管
4 接続金具
6 第2流体(圧縮空気または蒸気)の供給口
7 流動空間
7a 流動空間の延長部分
8 ロックナット
9 第1流体(圧力水または燃料油)の供給口
10 流量調整弁
11 第1流体導入金具
14 弁棒
20,20A ノズルヘッド
21′ ノズルヘッドの基端部
22 吸込み部
23 スロート部
24 ディフューザ
25 ラバルノズル形状部
26 第2流体の流量設定機構
27 空気吸込み部
28 空気吸込み孔
30 ノズルの先端出口
40 結合部片
44 流通孔
45 連通孔
46 ストップリング
50 ガイド体
51 ガイド体の嵌設部
52 ガイド体の前半部
54 凹部
55,56 流通孔
58 混合室
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