JP5280023B2 - 燃焼プロセスにおける排気ガス流への処理媒体の定量導入のためのノズルおよびノズルの操作方法 - Google Patents

Description

本発明は燃焼プロセスの排気ガス流へ処理媒体を導入して、計量するためのノズルに関し、そこにおいて、処理媒体およびキャリア媒体は一緒に混合されることができ、かつ共同して霧化されることができるノズルに関する。本発明は、また、このようなノズルを動作させるための方法に関する。

ＤＥ３９３５４０１ Ｃ１は、処理媒体とキャリア媒体が混合室の中に導入されることができて、ノズル孔部を有するノズルヘッドによって霧化されることができる噴射ノズルを記載する。このノズルの１つの欠点は、ノズルヘッドが燃焼室内の強い加熱および腐蝕作用にさらされることである。

本発明の目的は、燃焼室内の応力に対してより十分に耐えることが可能であり、かつ摩耗の場合には再び容易に作動状態に回復することができる、このタイプのノズルを創出することである。
前文内に規定されるタイプのノズルから始め、ノズルが外部ケーシング要素と内側排気本体を有し、ノズル間隙を形成することによって、この目的は、本発明によって達成され、排気本体は、ケーシング要素内部の混合室に接しており、混合室とノズル間隙との間の遷移エリア内にテーパーエリアを有し、前記混合室は、キャリア媒体の圧力スペースと連通し、圧力スペースからそれが軸と平行になるようにキャリア媒体がノズル間隙へ流れる。処理媒体が混合室の中に流出するように、供給要素が処理媒体に対して設けられ、２つの媒体は、テーパー領域を通して加速された後に、混合ゾーンとして働くノズル間隙の中に入り、および排気本体は、ノズル出口の方向にケーシング要素と同じ長さを有する。
ケーシング要素がキャリア媒体と処理媒体の混合物によって、内側から冷却されるので、それは、より長い間、高熱作用に耐えることができる。内側排気本体は、容易に取り替えられるように配置されることができる。高度の損傷がケーシング要素および排気本体の遠位端にある場合、これらの２つの部分は、それらが元々十分に長いように設計されていたと仮定すると、容易に短くすることができ、それによってノズルを再び動作の準備が整っているようにする。ノズルヘッドとノズル孔部を有する公知のノズルと比較すると、特別に調整されたノズル出口開口部を有する単一物質ノズルはより容易に詰まるが、それは本発明のノズルと同様に容易にその遠位端で切り離されることができないので、これは、このようなノズルの動作の実質的な簡素化を必要とする。
有利な実施態様によれば、外部ケーシング要素と供給要素は、丸い管状要素である。
特に良い混合効果は、処理媒体が横断方向に、好ましくはキャリア媒体の流れの方向に垂直に、混合室に入ることによって、達成される。
ノズルの動作のために、もし排気本体がケーシング要素を越えて突き出るならば、これによって有利なモーメント荷重効果がノズルの前方の直接コアエリアに発揮されることが可能になるので、それは有利である。
この発明の別の実施態様では、排気本体は、処理媒体の供給要素の遠位端上にそのテーパーエリアと取り替え可能に配置され、流れの方向に見られるように取り替え可能にそこに配置され、排気本体の軸方向に混合室を貫通しており、そして、テーパーエリアの近くの外周上に処理媒体の出口開口部を有する。これは、ノズル管内部で排気本体の単純な配置を形成し、それによって、もし排気本体が送り管だけによって排他的に保持されるならば、本発明の別の実施態様において、それは特に有利である。このようにして、ケーシング要素の内部の排気本体のセンタリングのずれが起こるかもしれないが、混合物の流出に利用できる自由な断面は排気本体の斜めの配置に影響を受けないので、それらはノズルの前方の流量あるいは運動量にいかなる影響も持たない。
処理媒体の供給要素が圧力スペース中を中心線上に走って、２つの軸境界壁を一緒に接続する場合、設計に関する単純な実施態様が得られ、そして、混合スペースに割り当てられた境界壁は、キャリア媒体にとって浸透性である供給要素のホルダーを有する。
もしケーシング要素が耐熱材料から作られるならば、これは寿命を長くする。
もしケーシング要素が着脱可能な接続経由で境界壁に接続されるならば、それは有利である。
本発明は、また、このようなノズルを動作させるための方法に関し、コアエリア内のおよびノズル口元の近いエリアのキャリア媒体と処理媒体との混合物の流量およびこの混合物の運動量は、ケーシング要素の内径と排気本体の外径の比率を変化させることによって、供給要素からの出口におけるキャリア媒体の静圧と処理媒体の全圧力の比率を変化させることによって、および、２つの媒体の混合ゾーンの長さを変化させることによって、調節されることができることによって特徴付けられる。

図面に示すように、ノズルは、外部ケーシング要素２および、丸い断面を有し、長さＬ２を有し、長さＬ１にわたってケーシング要素２内に延伸する内側排気本体１を有する。このようにして、ノズル間隙１４が、接されている。ケーシング管４が、境界壁４に着脱可能なコネクタ４．１、例えばナットによって接続される。
排気本体１は、それが処理媒体の供給要素５に接続されるその後端上にテーパーエリア３を有する。この供給要素５は、このように排気本体１の把持具を形成する。
供給要素５はホルダー１２によって圧力スペース６．１の境界壁４で保持され、ホルダー１２は、キャリア媒体１１が圧力スペース６．１からノズル間隙１４まで流れることを可能にする。圧力スペース６．１の後部の境界壁７は、供給要素５を保持するために役に立つ。圧力スペース６．１は管状壁６によってその外周上で接されて、管状壁６はキャリア媒体１１の入口開口部１０を有する。
ホルダー１２および境界壁４とテーパーエリア３との間に、混合室１８が設けられ、キャリア媒体１１がそれの中に一端で軸方向に流入し、そして、他端上で処理媒体９がキャリア媒体１１の流れの方向を横切って流出し、この処理媒体は、供給要素５によって供給され、供給要素５は、テーパーエリア３に面するその端部上に出口開口部１３を有し、そこから処理媒体９が流出して、キャリア媒体と混合し始める。このプロセスは、ノズル間隙１４の中で続けられる。
もしＬ２（排気本体１の長さ）がケーシング要素２内の侵入の深さＬ１より大きいならば、このノズルの遠位端が詰まってあるいは破壊される場合、ノズルの動作が非常に短い期間内に再び始められることができるように、排気本体の遠位端は、ディスクカッターによって単に切り離されてもよい。
ノズルの機能は、次のとおりである：
キャリア媒体１１は、供給開口部１０を通して圧力室６．１に入り、浸透性ホルダー１２を通して混合室１８に通過し、そこからノズル間隙１４内に進む。処理媒体９は、供給要素５に入って、開口部１３を通してそれを出て、それで、それがキャリア媒体の流れの方向を横切って、好ましくはさらにそれに対して直角に、混合室１８に入る。混合プロセスがノズル間隙１４の中で続けられるように、混合物はテーパーエリア３を通して加速を受ける。
ノズルパイプ２の内径Ｄ１と排気本体１の外径Ｄ２の内外径比は、出口開口部１３のキャリア媒体１１の静圧ｐ２と処理媒体の全圧力ｐ１の比率のような、コアエリア１６内の、および、ノズルの近いエリア１７内の処理媒体とキャリア媒体の流量および運動量を決定する。これらのパラメータがノズルの動作を調節するために用いることができるように、混合室１８から始まりノズル間隙１４を通した、混合ゾーンの長さは、流量および運動量に影響を有する。

本発明は、例示的な実施態様に基づいて後で更に詳細に説明される。図面内に例示するのは、
ノズルを通しての長手方向断面図 図１に記載のノズルの前部のエリアの拡大図面

Claims (10)

1. 燃焼プロセスにおける排気ガス流への処理媒体の定量導入のためのノズルであって、
   前記ノズルにおいて、処理媒体とキャリア媒体が、一緒に混合されることができ、かつ共同で噴出されることができ、
   前記ノズルが、外側のケーシング要素（２）および内側の排気本体（１）を有してノズル間隙（１４）を形成し、
   前記排気本体（１）は、前記ケーシング要素（２）内部の混合室（１８）に接しており、前記混合室（１８）と前記ノズル間隙（１４）との間の遷移エリア内にテーパーエリア（３）を有し、
   前記混合室（１８）は前記キャリア媒体の圧力室（６．１）と連通し、前記キャリア媒体は前記キャリア媒体の圧力室（６．１）から前記混合室（１８）に向けて前記ノズル間隙（１４）の軸と平行な方向に流れ、
   前記処理媒体の供給要素（５）が設けられ、前記混合室（１８）の中に入る処理媒体を供給し、
   前記キャリア媒体と前記処理媒体は、前記テーパーエリア（３）内において加速された後に、追加の混合ゾーンとして機能する前記ノズル間隙（１４）の中に入り、
   前記排気本体（１）の長さ（Ｌ２）は前記排気本体（１）と前記混合室（１８）の境界面から前記ケーシング要素（２）の開口部までの軸方向の長さ（Ｌ１）と少なくとも同じ長さを有し、
   かつ、前記排気本体（１）は円筒状であり、前記ケーシング要素（２）および前記供給要素（５）は丸い管状であり、前記ノズル間隙（１４）の断面形状は前記排気本体（１）の長さ方向に沿って一定であることを特徴とするノズル。
2. 前記処理媒体（９）が、前記キャリア媒体（１１）の流れの方向を横切って、前記混合室（１８）の中に導入される、ことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
3. 前記処理媒体（９）が、前記キャリア媒体（１１）の流れの方向に対して直角に、前記混合室（１８）の中に導入される、ことを特徴とする請求項２に記載のノズル。
4. 前記排気本体（１）は、前記ケーシング要素（２）を越えて突き出る、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかひとつに記載のノズル。
5. 前記テーパーエリア（３）を備える前記排気本体（１）は、前記供給要素（５）の、前記処理媒体（９）の流れの最も下流に相当する位置で取り替え可能に保持され、
   前記供給要素は前記排気本体（１）の軸方向に前記混合室（１８）を貫き、そして、前記テーパーエリア（３）の近傍で外周上に前記処理媒体の出口開口部（１３）を有する、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかひとつに記載のノズル。
6. 前記排気本体（１）は、前記供給要素（５）だけによって保持される、ことを特徴とする請求項５に記載のノズル。
7. 前記処理媒体（９）の前記供給要素（５）は、前記圧力室（６．１）の中心を走り、前記供給要素（５）の軸方向における前記圧力室（６．１）の二つの境界壁（４、７）を互いに接続し、そして、前記混合室（１８）側の境界壁（４）は、前記キャリア媒体を通すことのできる前記供給要素（５）のホルダー（１２）を有する、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかひとつに記載のノズル。
8. 前記ケーシング要素（２）は、耐熱材料から作られる、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかひとつに記載のノズル。
9. 前記ケーシング要素（２）が、前記圧力室（６．１）の前記混合室（１８）側の境界壁（４）に対して着脱可能な接続（４．１）によって接続される、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかひとつに記載のノズル。
10. 前記キャリア媒体と前記処理媒体との混合物の流量、および、前記ノズルの出口直近のコアエリア内と前記ノズル口元の近くのエリア内の運動量が、前記ケーシング要素（２）の内径と前記排気本体（１）の外径との比率を変化させることによって、前記供給要素（５）からの出口開口部（１３）における前記キャリア媒体の静圧（ｐ２）と前記処理媒体の総圧（ｐ１）との比率を変化させることによって、および、前記混合室（１８）と前記ノズル間隙（１４）とからなる前記２つの媒体の混合ゾーンの長さを変化させることによって、調節可能である、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかひとつに記載のノズルの操作方法。

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