JP7019605B2 - 入口組立体 - Google Patents
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Description
図1及び図2には、放射バーナー組立体100と結合された、1つの実施形態によるヘッド組立体が全体的に参照符号10で示されている。この実施形態では、放射バーナー組立体100は、内側バーナー130及び外側バーナー110を有する同心バーナーである。燃料及び酸化剤の混合物は、ハウジング120内のプレナム(図示せず)を介して外側バーナー110に、及び導管(図示せず)を介して内側バーナー130に供給される。
図3は、1つの実施形態による入口組立体50を示す。図4は、入口組立体50の断面を示す。入口組立体50は、入口導管(図示せず)によって供給された排ガス流を送給する導管を形成し、該入口導管は、排ガス流を入口組立体及び燃焼チャンバに送給する。入口組立体50は、入口導管によって成形される排ガス流を受けて、燃焼チャンバに送給するためにこれを再成形する。
入口部分200は、入口アパーチャ240を定める円筒形セクション230を備える。入口部分200は、入口導管の形状に適合するあらゆる形状とすることができる点は理解されるであろう。円筒形部分230は、入口導管と結合して排ガス流を受け、該排ガス流は、バッフル部分210に向かって流れる。この実施形態では、入口部分200は、50mm内径入口パイプから供給される。円筒形部分230から下流側では、入口部分は、円形断面から非円形断面に移行し、該非円形断面は、出口部分220の非円形断面に適合する。従って、入口部分200の断面形状が円形から非円形に移行するロフト状の移行部250がある。この実施例では、断面形状は、円から長円形に変わる。しかしながら、他の移行部も実施可能であることは理解されるであろう。バッフル部分210の上流側で適合する円筒形部分230及びロフト状部分250を設けることは、堆積物の蓄積を防ぐ一助となる。
出口部分220は、同じ長円形断面形状及び断面領域を軸方向長さに沿って維持して、出口アパーチャ260を定め、該出口アパーチャ260は、排ガス流を燃焼チャンバに供給する。この実施形態では、出口部分は、50mm中心部上の8mm内径の長円形断面であり、また75mm長である。この実施形態では、出口部分220は、軸方向長さに沿って一定の形状を有するが、この部分はテーパー状であってよいことが解る。
入口部分200と出口部分220との間にバッフル部分210が配置される。この実施例では、バッフル部分210は、バッフルアパーチャ270を有するプレートを備える。バッフル部分210は、排ガス流の流れの方向に直交して配向され、当該流れに対する制限部を提供する。この実施例では、バッフルアパーチャ270の形状は、出口部分220の断面の形状に適合し、バッフル部分210内に対称的に配置される。バッフルアパーチャ270は、出口部分220の断面積よりも小さい断面積を有する。この実施形態では、バッフルアパーチャは、40mm中心部上で3mm半径である。これによって、従来の16mm内径ノズルの50リットル/分時の4m/s及び60リットル/分時の5m/sと比較すると、300リットル/分時にてそれぞれ24m/s及び5m/sのスロット速度及び名目ノズル速度が得られる。
図5は、入口組立体50の軸方向長さに沿って見たときの出口アパーチャ260を示す。出口アパーチャ260は、領域Aを有する。図5はまた、出口アパーチャ260の領域と同等の領域Aを有する円形出口アパーチャ260aを示す。
図6及び図7は、バッフル部分の代替構成を示す。
図8A~図8Cで分かるように、実施形態の入口組立体を使用する放射バーナーの性能は、既存の構成の性能と比較して、改善されている。
上述したように、除害を更に向上させるために、2次ガス流を導入することができる。図9は、1つの実施形態による入口ノズル(明瞭さを向上させるために図示せず)によって定められたガス容積部が、燃焼チャンバ(やはり、明瞭さを向上させるために図示せず)に排気しているのを示している。このガス容積部を定める入口ノズルは、図1~図7に示す(及び特に図3及び図4に示す)入口ノズルと類似しているが、ロフト状の移行部分250は、円形から非円形に、すなわち、入口アパーチャから直接にバッフルアパーチャ270に移行している。換言すると、入口部分200は、円筒形セクション230から、バッフル部分210の外側縁部に移行するのではなく、バッフルアパーチャ270に直接移行する。これは、排ガス流の流れと交差するプレートがなく、バッフルアパーチャ270の不連続部によって生じる膨張及びバッフルアパーチャ270の下流側で生じる流れの膨張が依然として起こることを意味する。この実施形態では、燃焼チャンバ300に排気する単一の入口組立体が設けられているが、図1及び図2に示すように、2以上の入口組立体を設けることができることが理解される。また、図9で分かるように、バッフルアパーチャに近いガス容積部の2つの肩領域310は、以下で説明するように、2次ガス流を供給するのに好適な位置である。
3つの位置を試行した。
(i)バッフルアパーチャに隙間なく;
(ii)肩領域上で中心に配置;及び
(iii)出口部分ノズルボアの外側に隙間なく。
1つの位置を試行した。
(iv)水平方向で肩領域310の頂部外側縁部に入り、半径方向でノズルボアの出口部分に入る。
1つの位置を試行した。
(v)ランスを(i)と同じ位置で肩領域310に導入したが、垂直(Y)軸から10°~40°の角度をつけており、XY平面でバッフルアパーチャから離れて角度をつけていた。1つの実施形態では、ランスを(i)と同じ位置で肩領域310に導入したが、垂直(Y)軸及びZ軸の両方から20°の角度がつけられ、バッフルアパーチャから離れた角度がつけられていた(図23を参照されたい)。
1つの位置を試行した。
(vi)ランスは、垂直線から10°の角度で導入され、バッフルアパーチャの直ぐ上流側でXY平面の入口部分から離れて角度がつけられた。
20 ハウジング
30 断熱体
40 アパーチャ
50 入口組立体
60 断熱体
70 視覚ガラス
75A パイロット
100 放射バーナー組立体
110 外側バーナー
120 プレナムハウジング
130 内側バーナー
200、200A 入口部分
210、210A、210B バッフル部分
220、220A 出口部分
230 円筒形部分
240 入口アパーチャ
250 ロフト状部分
260 出口アパーチャ
260A 円形出口アパーチャ
270、270A、270B バッフルアパーチャ
300 燃焼チャンバ
310 肩領域
330A、340A プレート
330B、340B 枢動プレート
350 ばね
a) 領域
r1、r2 拡散長さ
Claims (17)
- バーナーのための入口組立体であって、
該バーナーのための入口組立体が、
入口ノズルであって、
前記バーナーによる処理をすることができるように、排ガス流を供給する入口導管と結合可能な入口アパーチャと、
非円形の出口アパーチャと、
前記排ガス流を、前記バーナーの燃焼チャンバに送給するように、前記入口アパーチャから前記出口アパーチャに搬送することができる、前記入口アパーチャと前記出口アパーチャとの間で長手軸に沿って延びるノズルボアであって、前記入口アパーチャから延びる入口部分と前記非円形の出口アパーチャに延びる出口部分とを有する、ノズルボアと、
前記入口部分を前記出口部分と結合するバッフルであって、前記バッフルが前記ノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、前記バッフルアパーチャは、前記バッフルに隣接した前記出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する、バッフルと、
2次ガス流を供給する2次ガス流導管と結合可能な2次ガス流ノズルであって、前記2次ガス流ノズルが、前記2次ガス流を前記ノズルボア内の前記排ガス流と混合するように位置決めされる、2次ガス流ノズルと、を画定する入口ノズルを備えている、
ことを特徴とするバーナーのための入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記排ガス流を前記2次ガス流と交差させるように配置される、
請求項1に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記2次ガス流を前記長手軸に対して横方向に注入するように配向される、
請求項1又は2に記載の入口組立体。 - 前記バッフルアパーチャは、前記出口部分内の前記排ガス流中に渦を生成するように構成され、前記2次ガス流ノズルは、正接方向で前記渦に流れるように前記2次ガス流を注入するように位置決めされる、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように前記2次ガス流を注入するように位置決めされる、
請求項4に記載の入口組立体。 - 前記渦は、前記バッフルアパーチャに近接した内側流れ領域と、前記ノズルボアの出口部分に近接した外側流れ領域とを有し、前記2次ガス流ノズルは、前記内側流れ領域内の前記渦の流れの方向に対して正接方向に流れるように前記2次ガス流を注入するように位置決めされている、
請求項4又は5に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記バッフルに近接して位置決めされる、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記入口部分及び前記出口部分のうちの少なくとも一方内に位置決めされる、
請求項1ないし7のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記2次ガス流を前記長手軸に対して0°~90°の角度で注入するように配向される、
請求項1ないし8のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記2次ガス流を前記長手軸に対して10°~40°の角度で注入するように配向されている、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記2次ガス流を前記長手軸に対して10°~30°の角度で注入するように配向されている、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記2次ガス流を前記長手軸に対して15°~30°の角度で注入するように配向されている、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記出口アパーチャは、前記出口部分の細長い断面形状の主軸に沿って延びる細長い形であり、前記2次ガス流ノズルは、前記2次ガス流を前記主軸によって定められた平面内で注入するように配向される、
請求項1ないし12のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記2次ガス流ノズルは、前記バッフルアパーチャに近接して前記出口部分内に位置決めされる、
請求項1ないし13のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 複数の前記ガス流ノズルを備える、
請求項1ないし14のいずれか1項に記載の入口組立体。 - 前記バッフルアパーチャは、複数の渦を前記出口部分内の前記排ガス流中に生成するように構成され、各2次ガス流ノズルは、前記渦の1つに正接方向に流れるように前記2次ガス流を注入するように位置決めされる、
請求項1ないし15のいずれか1項に記載の入口組立体。 - バーナーのための入口組立体を設けるステップであって、該バーナーのための入口組立体が入口ノズルを備え、前記入口ノズルが、前記バーナーによる処理のために排ガス流を供給する入口導管と結合可能な入口アパーチャと、非円形の出口アパーチャと、前記バーナーの燃焼チャンバに送給されるように前記排ガス流を前記入口アパーチャから前記出口アパーチャに搬送するため、前記入口アパーチャと前記出口アパーチャとの間で長手軸に沿って延びるノズルボアであって、前記ノズルボアが前記入口アパーチャから延びる入口部分と前記非円形の出口アパーチャに延びる出口部分とを有する、ノズルボアと、前記入口部分を前記出口部分と結合するバッフルであって、前記バッフルが前記ノズルボア内に位置決めされたバッフルアパーチャを定め、前記バッフルアパーチャは、前記バッフルに隣接した前記出口部分の断面積と比較して低減された断面積を有する、バッフルと、2次ガス流を供給する2次ガス流導管と結合可能な2次ガス流ノズルであって、前記2次ガス流ノズルが前記2次ガス流を前記ノズルボア内の前記排ガス流と混合するように位置決めされる、2次ガス流ノズルとを定める、ステップと、
前記排ガス流を前記入口アパーチャに供給し、前記2次ガス流を前記2次ガス流ノズルに供給するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
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