JPH02126012A - ノズル面積可変ガスバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、先混合式のノズル面積可変ガスバーナに関す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に、気体の流量Ｑと、供給圧力Ｐ、噴出ノズル径り
とは、 Ｑ−αＤ晴晴下・・・（１） の関係が成立する。

α：定数 従来の先混合式の工業用ガスバーナは、（１）式におい
て、供給圧力Ｐを上下させることにより、流量Ｑを変化
させ、燃焼量のコントロールを行っていた。

実操業面で見れば、第６図に示す様に、ガス、エア共に
コントロールパルプ（１）（２）（７）開度調整により
、ガスバーナ（３）への供給圧力Ｐｃ、Ｐａを変化させ
、エアＭＱＡ及びガス量ＱＧをコントロールしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の先混合式の工業用ガスバーナ（３）は、エア及び
ガスの噴出ノズルの開口面積が一定であるため、ガス及
びエアの供給圧力Ｐ、、ＰＡを変化させて、流ｆｆ１Ｑ
、　、ＱＡを増減させる方式であると、噴出ノズルから
のガス及びエアの噴出流速Ｖｃ　、Ｖａは、夫々Ｖ＝Ｑ
／βＤ！の関係で比例的に増減する。但し、βは定数、
Ｄはノズル径である。

一方、先混合式ガスバーナでは、ガスとエアの混合は、
ノズルからの噴出流速Ｖ、　、Ｖ、に大き（依存してお
り、上記のように供給圧力ＰＧ、ＰＡの低下による噴出
流速■。、ＶＡの低下は、火炎の直進性を１員なうこと
になり、現象的には第８図に示す様な火炎（４）の巻き
上がりとなって現れる。尚、第７図は被加熱物（５）の
加熱炉（６）に設置したガスバーナ（３）の全燃焼（最
大流量〔１００％〕での燃焼）時の火炎（４）の状態を
示しており、第８図は低燃焼時の状態を示している。

上記のように、従来の先混合式ガスバーナは、低燃焼時
、ノズルからの噴出流速が低下してしまい、火炎の巻き
上がり現象が起こり、加熱炉（６）内での温度分布が不
均一となって被加熱物（５）に対する加熱効率が低下す
る欠点があった。

本発明は、従来の先混合式ガスバーナの上記欠点に鑑み
て提案されたもので、その目的とするところは、低燃焼
時における火炎の巻き上がりを防止して加熱効率を向上
させ、低燃焼時の空気比を一定にすることにより、ター
ンダウン比を充分大きくとれるようにし、省エネルギー
を可能とし得るノズル面積可変方式の先混合式ガスバー
ナを捉供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、ガス配管とエア配
管とを別個にバーナに接続し、バーナノズルの先端部で
ガスとエアとを混合させて燃焼させる先混合式ガスバー
ナにおいて、複数のガスノズル孔とエアノズル孔とをバ
ーナ中心から偏心させた位置に配役形成したガスノズル
とエアノズルとをバーナ中心軸線上に同心配置し、かつ
、両ノズルをバーナ中心軸線方向に２分割すると共に、
一方を他方に対してバーナ中心軸線の回りで回動可能に
支持したものである。

〔作用〕

２分割したノズルの固定側に対して可動側を回動させる
と、夫々のガスノズル孔及びエアノズル孔は、分割面上
で食い違うこととなり、ガス及びエアの通路断面積、即
ち、ノズル開口面積が全開から全開まで無段階的に変化
する。

上記ガスノズル孔とエアノズル孔とは、バーナ中心軸を
中心として一体的に回動するため、両方のノズル開口面
積は、同一割合で変化する、このことは、空気比を一定
にできることを意味し、ターンダウン比を大きくとり得
ることを表すものである。

先混合式ガスバーナの燃焼量のコントロールは、流量を
変化させて行うのであり、流量は、ノズル開口面積に比
例するから、前記のように、可動側のノズルを外部から
回動操作することによって、ノズル開口面積を変化させ
ると、流量を比例的に変化させ、ガスバーナの燃焼量を
コントロールできる。

従って、本発明は、ガス及びエアの供給圧力を変化させ
ることな（、一定のままで、燃焼量のコントロールがで
き、供給圧力が一定であれば、ノズルからの噴出流速も
減少することはないので、低燃焼時においてもガス及び
エアのノズルからの直進エネルギーの大幅な減少がなく
、火炎の巻き上がりを防止できる。

〔実施例〕

第１図は本発明のガスバーナの一実施例を示す縦断側面
図、第２図はバーナノズル部のみの拡大縦断側面図であ
って、これらの図において（工０）は炉壁、（１１）は
バーナブロック、（１２）はバーナ本体、（１３）はバ
ーナケーシング、（１４）はガスノズル、（１５）はエ
アノズル、（１６）はガスノズル孔、（１７）はエアノ
ズル孔、（１８）はガス供給管、（１９）は回動手段、
（２０）はガス配管、（２１）は回転継手、（２２）は
エア配管を示している。

炉壁（１０）の一部には、バーナ取付穴（ｌｏａ）が形
成され、このバーナ取付穴（１０ａ）にはセラミック等
で形成され、炉内に向けてラッパ状に拡開した中央孔（
ｌｌａ）をもつバーナブロック（１１）を前方側にして
後方側にはバーナ本体（１２）が嵌合装着しである。

バーナ本体（１２）は、バーナブロック（１１）の中央
孔（ｌｌａ）と連通ずる連通孔（１２ａ）を有し、後部
にはバーナケーシング（１３）が一体に取付けである。

バーナ本体（１２）の中心には、ガスノズル（１４）と
エアノズル（１５）がバーナ中心軸線上に同心配置して
あり、ガスノズル（１４）及びエアノズル（１５）には
、複数のガスノズル孔（１６）及びエアノズル孔（１７
）が、バーナ中心から偏心させて配設形成しである。例
えば、第３図に示す様に、ガスノズル孔（１６）はバー
ナ中心（０）から所定距離の位置の小円上の２個所に対
称的に設け、エアノズル孔（１７）は、それよりも外側
の大円上の４個所に対称的に設置」ることができる。

上記ガスノズル孔（１６）及びエアノズル孔（１７）の
個数及び配置は、上記の例に制約されないが、バーナ中
心から偏心した位置に配設形成させるという条件を満た
ず必要がある。

上記ガスノズル（１４）及びエアノズル（１５）は、第
２図に最もよく示す様に、バーナ中心軸線方向に２分割
すると共に、一方を他方に対してバーナ中心軸線の回り
で回動可能に支持する、第１図及び第２図の実施例では
、前部側をバーナ本体（１２）に固定し、後部側を可動
側としてバーナ本体（１２）に回動可能に支持させてい
るが、逆にしてもよい。

今、説明の便宜上、固定側と可動側とを区別するため、
各符号に添字（ａ）及び（ｂ）を符して説明する。

ガスノズル（１４）及びエアノズル（１５）の可動側（
１４ｂ）（１５ｂ）は、ガスノズル（１４）に連通接続
したガス供給管（１８）をバーナケーシング（１３）の
後端より外方に突出させ、この部分に回動手段（１９）
を連結する。

ガス供給管（１８）は回転継手（２１）を介してガス配
管（２０）に接続し、バーナケーシング（１３）にはエ
ア配管（２２）を接続する。

ガス配管（２０）及びエア配管（２２）には、第５図に
示す様に、圧力調整弁（２３）　　（２４）が設置され
るが、この圧力調整弁（２３）　　（２４）は、ガスノ
ズル（１６）及びエアノズル（１７）が全開時の最大燃
焼量及びバーナ運転空気比を設定するためのガス供給圧
力Ｐ６、エア供給圧力ＰＡを設定するものであり、運転
開始前等に設定し、運転中は両圧力を一定に保持させる
ものである。

回動手段（１９）は、例えば、パルスモータと減速機と
で構成し、ガス供給管（１８）を介してガスノズル（１
４）及びエアノズル（１５）の可動側（１４ｂ）　　（
１５ｂ）を燃焼量コントロール指令に応じて無段階的に
所望角度正逆回動させるもので、このような機能をもつ
ものであれば、いずれの手段でもよい。

本発明のガスバーナは以上の構成からなり、次に動作を
説明する。

回動手段（１９）は、例えば、所定の加熱プロセスで設
定された燃焼量コントロールプログラム等によって、自
動的に、或いは、運転室等からの指令によって、正逆回
動せしめられ、これによって、ガス供給管（１８）を介
してガスノズル（１４）及びエアノズル（１５）の可動
側（１４ｂ）（１５ｂ）が固定側（１４ａ　）　　（１
５ａ　）に対して回動し、夫々のガスノズル孔（１６）
及びエアノズル孔（１７）は例えば、第３図から第４図
の如く変化し、ノズル開口面積が絞られる。

本発明は、Ｑ−αｏ′−ＪＷ式で、供給圧力Ｐを一定と
し、ノズル噴出口径りを変化させることにより、流ｉ１
Ｑを調整しようとするものである。

今、１００％燃焼時、及び２０％燃焼時の流量を夫々Ｑ
１゜。、ＱＺ。とすると、 飢。。＝αＤｔ、。。笛　・・・（２）Ｑ工。−αＤ”
ｔｏ４下　・・・（３）となり、又、１００％及び２０
％時の噴出流速を■１゜。

、■よ。とすると、 ■、。。−Ｑ、。。／βＤｚ、。。　・・・（４）■２
゜　＝Ｑ、。　／βＤ”Ｋ。　・・・（５）となる、（
２）式を（４）式に、（３）弐を（５）式に代入すると
、 ■、。。−Ｑｌ。。／βＤｚ、。。−αＤ２．。。葎／
βＤ２．。

■２゜＝Ｑｔｏ／βＩ）２□。＝αＤ２．。ヱ／βＤ２
□。

となり、■、。。−■２゜で、１００％燃焼時と、２０
％時との噴出流速は変化しない。

即ち、低燃焼時においても、エア、ガスの流速が、１０
０％燃焼時と同じであり、又、直進エネルギーの大幅な
減少が無いために火炎の巻き上がり現象も起きず、加熱
効率、炉内撹拌効果も低下しない。

尚、図面の実施例では、ノズル先端面を平坦面ではなく
、凹円錐面形状としているが、他の形状としてもよく、
また、ガスノズル（１４）とエアノズル（１５）とは一
体的に形成してもよい、この場合、固定側（１４ａ　）
　　（１５ａ　）と可動側（１４ｂ）（１５ｂ）とは別
々に製作してもよく、或いは、一体に製作した後、２分
割切断してもよい。分割面は、図面では凹円錐面として
いるが、バーナ中心軸線に直交する平坦面であってもよ
い。

〔発明の効果〕

。−ｃＪ　　　本発明によれば、ノズルをバーナ中心軸
線力＝ＣＦ　向に２分割し、一方を固定し、他方を回動
させるという簡単な構成によって、供給圧力を一定に保
持してノズル開口面積を変化させることにより流量を調
整することができ、これによって、ガス及びエアの噴出
流速を一定にすることができ、低燃焼時においても、火
炎の直進性が確保でき、巻き上がり現象を防止し、加熱
効率を向上させ、炉内撹拌効果を良好に保持させること
ができる。

また、空気比を一定に保持してガス及びエアのノズル開
口面積を変化させ得るため、ターンダウン比を大きくと
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスバーナの一実施例を示す縦断側面
図、第２図はそのバーナノズル部のみの拡大縦断側面図
、第３図及び第４図は全燃焼時と低燃焼時のバーナノズ
ル部の正面図、第５図は本発明の燃焼量コントロールシ
ステムの概略図、第６図は従来の燃焼量コントロールシ
ステムの概略図、第７図及び第８図は従来のシステムに
よる加熱炉内のバーナの全燃焼時と低燃焼時の火炎の様
子を示す断面図である。 （１０）・・−炉壁、　　　　　（１１）−バーナブロ
ン＝（１２）・・−バーナ本体、　　（１３）−バーナ
ケージ（１４Ｌ−−ガスノズル、　　（１５）−エアノ
ズル、（１４ａ　）　　（１５ａ　）　−−・固定側、
（１４ｂ）（１５ｂ）−一可動側、 （１６）−・−ガスノズル孔、（１７Ｌ−エアノズル孔
。 （１８）　−−ガス供給管、　　（１９）　　−回動手
段、（２０）　−ｍ−ガス配管、　　　（２１）・・一
回転継手、（２２）　−エア配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス配管とエア配管とを別個にバーナに接続し、
   バーナノズルの先端部でガスとエアとを混合させて燃焼
   させる先混合式ガスバーナにおいて、 複数のガスノズル孔とエアノズル孔とをバーナ中心から
   偏心させた位置に配設形成したガスノズルとエアノズル
   とをバーナ中心軸線上に同心配置し、 かつ、両ノズルをバーナ中心軸線方向に２分割すると共
   に、一方を他方に対してバーナ中心軸線の回りで回動可
   能に支持したことを特徴とするノズル面積可変ガスバー
   ナ。