JPH04273904A - 流体バーナー　 - Google Patents

流体バーナー　

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JPH04273904A
JPH04273904A JP3351737A JP35173791A JPH04273904A JP H04273904 A JPH04273904 A JP H04273904A JP 3351737 A JP3351737 A JP 3351737A JP 35173791 A JP35173791 A JP 35173791A JP H04273904 A JPH04273904 A JP H04273904A
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flow
combustion zone
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William J Snyder
ウィリアム・ジョゼフ・スナイダー
John E Anderson
ジョン・アーリング・アンダソン
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Union Carbide Industrial Gases Technology Corp
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    • F23D—BURNERS
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    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • 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
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • 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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  • Spray-Type Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】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、炉壁に然るべく固定され、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れを新しい
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度にバーナー
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
ーの直接的な調節は危険である。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制御するフルイディック
スの明確な適用を一般に含む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）その下流に於て拡張流れ
領域と連通する制限流れ領域を具備し、該制限流れ領域
が前記拡張流れ領域と連通する位置の直径がＤである流
体キャビティと、（Ｂ）流体を偏倚させ流体キャビティ
の中心軸線と実質的に直交する方向に於て流体キャビテ
ィ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、制限流れ領域及び
拡張流れ領域間の連通する位置の３ｄ／４上流且つｄ／
４下流の範囲内の位置で流体キャビティと連通し、前記
Ｄ及びｄは同一単位で測定される前記バイアス流体提供
手段とによって構成される前記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流れの流れ方向を変化させるた
めの方法であって、（Ａ）その下流に於て拡張流れ領域
と連通する制限流れ領域を具備する流体キャビティを通
して主たる流体の流れを提供する段階にして、前記主た
る流体が前記制限流れ領域を少なくとも毎秒約１５０メ
ートル（毎秒５００フィート）の速度で流動させそれに
よって流体キャビティの表面の一部分に隣り合う減圧帯
域を確立する前記段階と、（Ｂ）前記制限流れ領域と前
記拡張流れ領域とが連通する位置の３ｄ／４上流且つｄ
／４下流の範囲内の位置を貫く主たる流体の流れ方向と
実質的に直交する方向で、直径ｄを有するバイアス流体
流れを前記流体キャビティ内の前記減圧帯域に射出する
段階と、（Ｃ）主たる流体の流れ方向を変化させる段階
とを包含する前記燃焼帯域内に射出される高速の主たる
流体流れ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、流体キャビティの出口か
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】
【実施例】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。本発明は高速酸素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４９０７９６１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
へと送通される。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】残余の部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を具備する流体キャビティ
を含んでいる。この流体キャビティは円錐表面を有する
拡張流れ領域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
キャビティはまた入口３６と連通する制限流れ領域３８
を含む。前記出口３４は燃焼帯域３５と、流体、例えば
酸化体を流体キャビティ内部に提供する流体提供手段３
７と連通する入口３６と連通する。前記制限流れ領域は
、それが拡張流れ領域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
提供手段から流体キャビティ内に提供され、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
度で前記制限流れ領域を送通される。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。高速の流体は制限流れ領域３８の
表面に隣り合う減圧帯域内へと流体キャビティ内を貫い
て提供される。
【０００９】バイアス流体は１つ以上のバイアス流体提
供手段を介して流体キャビティ内に提供される。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、バイアス流体を減圧帯域位置で制限流れ領
域を貫いて送通される流体の流れ方向と実質的に直交す
る方向、即ち流体キャビティの中心軸線３９と実質的に
直交する方向で流体キャビティに送給するよう配向され
る。
【００１０】バイアス流体提供手段はそれが流体キャビ
ティ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０．３８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
の断面形状即ち制限流れ領域及び拡張流れ領域間の連通
位置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制限流
れ領域と拡張流れ領域との間の連通位置の３ｄ／４上流
からｄ／４下流の範囲内の位置で流体キャビティと連通
する。好ましくは前記範囲は制限流れ領域と拡張流れ領
域との間の連通位置のｄ／２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上流の位置で流体キャビティと連通する。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６
０及び６１は、制限流れ領域が拡張流れ領域と連通する
位置のｄ／２上流の位置で流体キャビティと連通してい
る。
【００１１】作動に際し、流体は流体提供手段３７を介
して流体キャビティの制限流れ領域３８内に提供される
。バイアス流体が提供されない場合、流体は流体キャビ
ティ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、流体キャビティ内の減圧帯域
に例えば、バイアス流体提供手段６０を介してにバイア
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
通される。このバイアス流体流れが流体流れを変更せし
めそれにより、流体キャビティの、バイアス流体が流体
内に差し向けられる位置とは反対側の壁に自由な流体ジ
ェットを付着せしめる。流れ方向のこうした変化は、流
体流れのジェットが流体キャビティの壁面に近接するこ
とから流体がこの流体流れのジェット内に非対称状態で
吸引される際の圧力差に基いて生じる。流体流れの自由
なジェットは、妨害されない場合周囲のガスを均一に伴
出し、その軸を中心として対照的に拡張する。しかしな
がら、壁面に隣り合って配設された場合、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、流体流れ
のジェット及び壁面間に、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を為す低圧領域を創出する。 一般に、流体流れのジェットを横断する圧力差は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】流体の流れはバイアス流体流れを変化させ
ることによって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を介して提供させ得る。これにより、燃焼帯
域３５内に送通される流体は矢印３５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流体ジェット及びそれ
を付設した壁面間における真空を破壊し、それによって
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主流体ジェットの
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偏向及びそこへの付着を
生じせしめる。
【００１３】このようにして、燃焼帯域内に流動する流
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キャビティ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】流体の流れ方向を変化させるためのフルイ
ディックスの使用は既知であるが、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、従来からのフルイディックス
プラクティスにおけるよりも更に上流位置でのバイアス
流体の射出によるものであると考えられる。従来からの
フルイディックスプラクティスでは、バイアス流体は流
体キャビティが拡張し始める位置のかなり下流に於て主
たる流体流れ内に送通されていた。本発明ではバイアス
流体は制限流れ領域及び拡張流れ領域間の連通位置或は
その上流に於て主たる流体流れないに射出される。本件
出願人は、高速の主たる流体流れを使用する場合、その
ジェット及びキャビティ壁面間の半径方向距離が大きく
なり過ぎ、流体キャビティが拡張し始める位置を極めて
短時間に通過することから、バイアス流体をして不安定
化に遭遇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％の流量で流体キャビテ
ィ内に提供される。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。有効な切り替えは主たる流
体として酸素を使用して達成されてきている。その場合
、制限流れ領域を貫く主たる流体の見掛けの速度は毎秒
約５１０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、流体キャビティ
の、制限流れ領域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、流体キャビティの拡張流れ領域の
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、流体キャビティの拡張
流れ領域の壁面が流体キャビティ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
。前記拡張流れ領域の壁面が流体キャビティの軸中心線
と１つ以上の角度を為すような場合は、先に参照された
関連する角度はその最初の角度である。
【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を具備する流体キャビティを含んでいる。この流体キ
ャビティは出口４４と連通する拡張流れ領域４１と入口
４６と連通する制限流れ領域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
高速で制限流れ領域を通して流動させるために流体キャ
ビティ内に提供する。制限流れ領域４８はその下流の、
拡張流れ領域４１が拡張し始める位置の下流で拡張流れ
領域４１と連通する。高速の流体が、それが制限流れ領
域４８から拡張流れ領域４１に入り込む際の慣性効果に
よって、流体キャビティ壁面付近に低圧或は減圧帯域を
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キャビティ内に提供される
。理解されるように、図７及び８に例示された具体例で
はバイアス流体は制限流れ領域から拡張流れ領域への移
行部分に於て流体キャビティ内に提供され、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
部分の上流で流体キャビティ内に提供される。拡張流れ
領域の表面が図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拡張流れ領域の表
面が流体キャビティの中心軸と５度の角度を為す位置で
流体キャビティと連通される。
【００１８】本発明はバイアス流体を流体キャビティの
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位置の減圧帯域内に提供しそれによ
って流体キャビティ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。制限流れ領域が流体の高
速化を助成しそれが結局、減圧帯域を発生せしめる。一
般に、バイアス流体は制限流れ領域が拡張流れ領域と連
通する移行部分位置或はその上流位置に於て流体キャビ
ティ内に提供される。より下流位置ではなくこうした上
流位置でのバイアス流れの提供が、高速流れの流れ方向
を、その不安定性に遭遇すること無くより有効に変化さ
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１０
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５
０から９５％の、一般には６０％の必要酸素流れを含み
、制限体５１を貫いて流体キャビティの拡張流れ領域５
２へと送通される。マ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キャビ
ティに付着し、そして流体キャビティの壁面を伝ってノ
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成る流体キャビティ
が、短いノズル長さに対する大きな角度での偏向を可能
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偏向が達成された。
【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
がバーナーに送給される全ての燃料の燃焼を保証する。 フルイディックスによって制御される酸素のメインジェ
ットが多数の小ジェットよりもずっと高いモーメントを
有することから、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折れそして
メインジェットがフルイディックスを介して切り替えら
れるに際しその方向を追随する。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内に流動しそしてノズルの端部から
放出される。この少量の酸素流れは米国特許第４９０７
９６１号に記載される態様に於て高速酸素のジェットを
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
技術的純酸素が毎時約５６６．３ｍ３　（標準状態で）
（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、流体キャビティ制限流
れ領域を貫く流体のための毎秒約５１０メートル（毎秒
１７００フィート）の見掛け上の速度が生じた。天然ガ
スがノズルを取り巻くパイプを通して毎時約２８３．１
ｍ３　（標準状態で）（１０，０００ｓｃｆｈ）の流量
で送給された。バイアス流体が４つの異なるバイアス流
れ通路の１つを介して毎時約２．８３ｍ３　（標準状態
で）（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反対の側約４０
度の角度に変更された。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成るバー
ナーノズルのヘッド部の正面図打る。
【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：拡張流れ領域 ３８：制限流れ領域 ３７：流体提供手段

Claims (18)

    【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）そ
    の下流に於て拡張流れ領域と連通する制限流れ領域を具
    備し、該制限流れ領域が前記拡張流れ領域と連通する位
    置の直径がＤである流体キャビティと、（Ｂ）流体を偏
    倚させ流体キャビティの中心軸線と実質的に直交する方
    向に於て流体キャビティ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、制限流れ領域及び拡張流れ領域間の連通する位置の
    ３ｄ／４上流且つｄ／４下流の範囲内の位置で流体キャ
    ビティと連通し、前記Ｄ及びｄは同一単位で測定される
    前記バイアス流体提供手段とによって構成される前記燃
    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】　　流体キャビティの拡張流れ領域は円錐
    形状の内側表面を有している請求項１の燃焼帯域内に射
    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。
  3. 【請求項３】　　流体キャビティの拡張流れ領域は湾曲
    した内側表面を有している請求項１の燃焼帯域内に射出
    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
    。
  4. 【請求項４】　　バイアス流体提供手段は、流体キャビ
    ティの制限流れ領域と拡張流れ領域との連通位置或はそ
    の上流で流体キャビティ内にバイアス流体を提供する請
    求項１の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。
  5. 【請求項５】　　流体キャビティの拡張流れ領域は２．
    ５Ｄから９Ｄの範囲内の長さを有している請求項１の燃
    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。
  6. 【請求項６】　　バイアス流体提供手段は複数の射出ポ
    イントを含んでいる請求項１の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。
  7. 【請求項７】　　射出ポイント数は２から８の範囲内で
    ある請求項１の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。
  8. 【請求項８】　　バーナー内部で使用される請求項１の
    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。
  9. 【請求項９】　　ランス内部で使用される請求項１の燃
    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。
  10. 【請求項１０】　　ｄ／Ｄは０．１８から０．２５の範
    囲内の値である請求項１の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。
  11. 【請求項１１】　　拡張流れ領域の表面が流体キャビテ
    ィの軸中心線と１０から３０度の範囲内の角度を成す請
    求項１の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。
  12. 【請求項１２】　　燃焼帯域内に射出される高速の主た
    る流体流れの流れ方向を変化させるための方法であって
    、（Ａ）その下流に於て拡張流れ領域と連通する制限流
    れ領域を具備する流体キャビティを通して主たる流体の
    流れを提供する段階にして、前記主たる流体が前記制限
    流れ領域を少なくとも毎秒約１５０メートル（毎秒５０
    ０フィート）の速度で流動させそれによって流体キャビ
    ティの表面の一部分に隣り合う減圧帯域を確立する前記
    段階と、（Ｂ）前記制限流れ領域と前記拡張流れ領域と
    が連通する位置の３ｄ／４上流且つｄ／４下流の範囲内
    の位置を貫く主たる流体の流れ方向と実質的に直交する
    方向で、直径ｄを有するバイアス流体流れを前記流体キ
    ャビティ内の前記減圧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する前記
    燃焼帯域内に射出される高速の主たる流体流れの流れ方
    向を変化させるための方法。
  13. 【請求項１３】　　主たる流体は酸化体である請求項１
    ２の燃焼帯域内に射出される高速の主たる流体流れの流
    れ方向を変化させるための方法。
  14. 【請求項１４】　　主たる流体及びバイアス流体は同一
    種のものである請求項１２の燃焼帯域内に射出される高
    速の主たる流体流れの流れ方向を変化させるための方法
    。
  15. 【請求項１５】　　主たる流体及びバイアス流体は共に
    ガス状である請求項１２の燃焼帯域内に射出される高速
    の主たる流体流れの流れ方向を変化させるための方法。
  16. 【請求項１６】　　バイアス流れの流量は主たる流体の
    流量の０．５から３．０パーセントの範囲内である請求
    項１２の燃焼帯域内に射出される高速の主たる流体流れ
    の流れ方向を変化させるための方法。
  17. 【請求項１７】　　バイアス流体は制限流れ領域と拡張
    流れ領域との連通位置或はその蒸留位置で流体キャビテ
    ィ内に射出される請求項１２の燃焼帯域内に射出される
    高速の主たる流体流れの流れ方向を変化させるための方
    法。
  18. 【請求項１８】　　燃焼帯域内部の酸化体中に燃料を伴
    出し、それによって生じた燃料及び酸化体の混合物を燃
    焼させる段階が含まれる請求項１３の燃焼帯域内に射出
    される高速の主たる流体流れの流れ方向を変化させるた
    めの方法。
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