JPS5826489B2 - 高運動量バ−ナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速度の炎即ち高温燃焼生成物を発生するよう
に設計されて高度の風循環をたとえ減弱作業中にでも生
じさせることのできる高運動量バーナ即ち高速バーナに
係る。

このようなバーナは空気の機械的循環の実施できないま
たは有効でないコイル焼鈍炉、鍛造炉または管加熱炉の
如き高温炉に使用されることができる。

現在、高運動量バーナは内部に於いて空気及び燃料の燃
焼させられる燃焼室を耐火材料のバーナブロック内に有
している。

生成する熱ガスは小さい開口を通して並の速度で吐出さ
れる。

こうした室内の流体圧力は大気圧よりも高い。

現存する高運動量バーナを使用して不利なのは、例えば
、同バーナが適正な空気燃料比を同バーナの減弱作業中
に維持するのに特殊な比制御装置を必要とすることにあ
る。

煙道ガス排出開口を通る抵抗及び圧力降下はバーナ燃焼
率の変化するに従って変化し、従って燃焼室内に可変背
圧を発生させ、その結果空気燃料比が変わることになる
。

更にまたバーナブロックの耐火材料は圧力下に非常にき
裂し易く、かつこうしたバーナのバーナブロックまたは
燃焼室内の圧力は大気圧または炉内圧よりも高いから、
バーナブロックにある小さなき裂または燃焼室と連通し
ている多くの密封されだ孔の倒れでも一つを通る流体の
僅かな漏洩は熱ガス漏洩またはき裂を通る炎をもたらす
ことが可能である。

こうした事態はバーナまたは点火装置を損傷し、かつ結
局、燃料の利用効率及び利用効果を低下させる。

本発明は現在入手可能な高運動量バーナの上記難点を克
服することを目的としている。

本発明の次の説明は添付図面を参照することによって一
層よく理解されることになる。

次に添付図面に就いて詳しく説明される。

添付図面を参照すれば、熱室７を有し、同室内を空気が
加熱を目的として循環させられるようになっている炉６
に装架された工業用高運動量ガスバーナ５が示されてい
る。

ガスバーナ５は突出した環状または矩形フランジ１０の
ある矩形背板９を有する金属体部８を有している。

背板９は炉６に堅くボルト止めされている。

如何なる材料でも適当な耐火材料から成る円筒形または
矩形バーナブロック１１が如何なるセメントでも適当な
セメント１２によってフランジ１０に装着されている。

円形孔１３が背板９及びバーナブロック１１に配置され
て環状フランジの中心にある。

バーナ挿入体即ちノズル１４が孔１３内に装着されてい
る。

バーナ挿入体１４には直径（Ｄｌ）及び長さくＬｌ）を
直径（Ｄｌ）対長さくＬｌ）の比が０．７５乃至１．０
５であるように有する円筒形通路１５が設けられている
。

バーナ挿入体１４の背板９から最も遠い端１７に隣接す
る内壁１６は背板から遠ざかる方向に次第に厚くされて
、円筒形通路１５の直径（Ｄｌ）よりも小さい直径（Ｄ
２）を有する狭められた開口１８を形成している。

直径（Ｄｌ）対直径（Ｄ２）の比は１．０５乃至１．１
５である。

次第に厚くされた内壁１６の挿入体１４の長手方向に測
られた長さくＬ２）は直径（Ｄ２）対長さくＬ２）の比
が１．２５乃至１．５５であるような程度である。

円弧状に相矩てられた複数の支持アーム、例えばアーム
１９がバーナ挿入体１４の背板９に最も近い端２０に隣
接して半径方向に円筒形通路１５内へ張出している。

第１円筒形室２１がバーナ挿入体１４の通路１５及び狭
められた開口１Ｂと同心に隣接連通してバーナブロック
１１に形成されている。

燃料及び空気はこの室内に於いて混合される。

第１室即ち混合室２１は狭められた開口１８の直径（Ｄ
２）と実質的に同じ直径（Ｄ、）及び長さくＬ３）を、
直径（Ｄ３）対長さくＬ３）の比が０．２５乃至０．３
であるように有している。

点火プラグ２２（第２図）が背板９に装架されて点火孔
２３の中にあり、回礼はバーナブロック１１内に斜めに
配置されかつ混合室２１と連通している。

混合室２１内の燃料に点火するための火花を発生させる
のに電流が点火プラグ２２へ供給される。

第２円筒形室２４が混合室２１と同心に隣接連通してバ
ーナブロック１１に形成されている。

燃料と空気との混合物の温度は図示の如く熱ガスの再循
環によって第２室２４内に於いて上げられかつ炎即ち燃
焼成生物はこの室２４内に於いて安定にされる。

第２室、即ち安定室２４は直径（Ｄ４）及び長さくＬ４
）を、直径（Ｄ４）対長さくＬ４）の比が４乃至６であ
るように有している。

直径（Ｄ３）対直径（Ｄ４）の比は０．２５乃至０．３
５である。

安定室２４の直径（Ｄ４）は混合室２１の直径（Ｄ３）
よりも実質的に大きいけれども、長さくＬ４）はこれら
の特定室２Ｌ２４内に負圧、即ち炉６の熱室７内の流体
圧力よりも低い流体圧力を維持するのにかなり小さくさ
れている。

第３円筒形室２５が安定室２４と同心に隣接連通してバ
ーナブロック１１内に形成されかつバーナ５の外方端即
ち吐出し端２６へ延びている。

第３室２５は吐出し端２６から炉６の熱室７へ長細い炎
２７として目に見えて出る炎２７即ち燃焼成生物に対す
るトンネルとして作用する。

この炎トンネル即ち第３室２５は安定室２４の直径（Ｄ
４）よりも小さいが混合室２１の直径（Ｄ３）よりも大
きい直径（Ｄ５）を有している。

直径（Ｄ５）対直径（Ｄ４）の比は０．５５乃至０．６
５である。

炎トンネル２５の長さくＬ５）は直径（Ｄ５）対長さく
り、）の比が０．４乃至０．５であるような程度である
。

順次の室２１．２４及び２５は、たとえき裂がバーナブ
ロック１１に生じても空気と燃料との混合物または炎即
ち燃焼生成物がバーナブロック１１のき裂またはガスバ
ーナ５にある何かその他の小さい孔を通って逸出するこ
とにならないように、ガスバーナ５の中に負圧を維持す
る特殊な大きさにされている。

金属製ハウジング３０がバーナブロック１１とは反対向
き関係に背板９にボルト止めされている。

ハウジング３０は、バーナ挿入体１４へ通過可能に例え
ば０．２８乃至０．３５キログラム毎平方センナメート
ル（４乃至５ポンド毎平方インチ）の圧力下に圧送され
る空気の通る入口３２を有する空気室３１を形成してい
る。

燃料ノズル３３がバーナ挿入体１４及び混合室２１と同
心に連通してハウジング３０内に装架されている。

ノズル３３の一端３４はバーナ挿入体１４の通路１５内
へ延びており、かつ置端はノズル３３を通路１５と同心
にするよう（（作用する半径方向支持アーム１９に支え
られている。

複数の同様な孔、即ち出口３５がノズル３３の端３４に
隣接する周囲に円周方向に等間隔にあけられており、置
端はノズル３３から出るガス状燃料が空気室３１からバ
ーナ挿入体１４へ出る空気と接触しかつ混合するのに半
径方向に通るように塞がれている。

燃料ノズル３３の塞がれた端３４は通路１５の円筒形壁
と協力して環状オリフィス３６を形成し、このオリフィ
スを通って空気の環状流が圧力下にバーナ挿入体１４及
び混合室２１へ進入する。

燃料ノズル３３の反対端３７は燃料管路３８に連結され
ており、同管路を通してガスが圧力下に燃料ノズル３３
へ供給される。

バーナ５は油を燃料として使用するのに、環状空気流へ
油の蒸気の一定量を送るように設計されたノズルをガス
燃料ノズル３３に代えることによって容易に適用される
。

トンネル２５の中の燃焼成生物即ち炎を目で見て監視す
るのにのぞき孔３９がバーナブロック１１内に斜めに配
置されて背板９と安定室２４との間にある。

従って、油または天然ガスまたは人造ガスの何れかを燃
料として使用するのに容易に適用可能な高運動量バーナ
が提供され、かつ同バーナの種々の室は現存バーナ内の
大気圧または同バーナを包囲している周囲雰囲気の流体
圧力よりも高い流体圧力とは区別される如き負の流体圧
をバーナ内に維持するのに特殊な大きさにされている。

炎２７及び同伴される熱流体即ち燃焼生成物は例えば１
６４９乃至２２０４℃（３０００乃至４０００’Ｆ）の
比較的高い温度に於いて、かつ炉６の熱室７内の空気ま
たはそれ他の流体を完全に乱流にさせる例えば毎時４０
０乃至８００キロメートルの非常に高い速度に於いて炎
トンネル２５の吐出し端２６から出、従って空気または
流体が所望温度に速やかに熱せられる。

更にまた、炉６の熱室７へ吐出される炎２７及び同伴さ
れて進入する燃焼生成物の温度は、ちつ木酸化物の如き
嫌われる汚染物質を生成させないように、上記乱流空気
の激しい作用によって１５３８°Ｃ（２８００’Ｆ）よ
りも低い温度に急に下げられる。

ちつ木酸化物の如き嫌われる汚染物質の減少は本発明の
高運動量バーナを使用することの重要な利点である。

以上の如く本発明の構成によれば、予め決められた速度
の加圧空気の環状流を吐出する環状オリフィスを設けて
天然ガスまたは人造ガスまたは油の如き可燃燃料を空気
の環状流の半径方向に向けて混合し、前記オリフィスと
同心に連通している開口を有するバーナ挿入体が同挿入
体に隣接する第１円筒形室（以下第１室という）内の空
気及び燃料を一層よく混合させ、更に混合させるために
前記開口を通る流れを増すように空気及び燃料の流れを
利用する。

また更に大きい直径の第２円筒形室（以下第２室という
）が前記第１室に隣接しており、第２室は加熱された流
体即ち燃焼生成物の通過するに従って燃料と空気との混
合物の温度を上げると共に炎を安定にする。

そして更に第３円筒形室（以下第３室という）が前記第
２室に隣接して炎トンネルとして設計されて、同トンネ
ルから高温燃焼生成物が高速度で通るようになっている
。

この第３室は前記第１室の直径よりも大きいが前記第２
室の直径よりも小さい直径を有している。

これら３室は前記挿入体の前記開口と同心に連通させら
れ、前記バーナから炎即ち高温燃焼生成物の吐出される
雰囲気の圧力よりも低い流体圧力をこれらの室内に維持
するような大きさにされている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って作られたガスバーナを有する炉
の一部の断面図であり、第２図は第１図の線２−２から
見られたバーナ及び炉の図である。 ６・・・・・・高運動量バーナ、１４・・・・・・バー
ナ挿入体、１８・・・・・・バーナ挿入体の「開口」、
２１・・・・・・第１円筒形室、２２・・・・・・点火
プラグ、２４・・・・・・第２円筒形室、２５・・・・
・・第３円筒形室、３５・・・・・・出口、３６・・・
・・・環状オリフィス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め決められた速度の加圧空気の環状流を吐出する
   環状オリフィス３６と、前記環状流の半径方向に可燃燃
   料を向は可燃燃料と環状流の空気とを混合する装置と、
   前記空気及び燃料の流れを増すバーナ挿入体１４と、該
   挿入体１４の開口に連通して前記オリフィス３６から離
   れる方向に空気及び燃料を受けて更に混合させ前記開口
   １８と同心に連通している第２円筒形室２１と、前記第
   １円筒形室２１と隣接連通し前記第１円筒形室２１の直
   径よりも重質的に大きい直径を有し、該室が該室内にガ
   スを再循環して燃料と空気との混合物の温度を上げかつ
   燃料の燃焼を安定させる第１円筒形室２４と、該第２円
   筒形室と隣接連通し前記第１円筒形室の直径よりも大き
   く、しかも前記第２円筒形室の直径よりも小さ健直径を
   有する第１円筒形室２５とを備えたことを特徴とする高
   運動量バーナ。 ２、特許請求の範囲第１項の高運動量バーナに於いて、
   前記バーナ挿入体は空気と燃料との混合物を最初に受け
   るための円筒形通路を同挿入体内に有し、同通路が前記
   挿入体の前記開口の直径よりも大きい直径を有し、前記
   挿入体は前記第１円筒形室へ進入する燃料及び空気の速
   度を増すのにベンチュリ状部分を形成するように前記開
   口の方向に漸次減少する直径を有する内周面をも前記開
   口と前記通路との間に有していることを特徴とする高運
   動量バーナ。 ３ 特許請求の範囲第２項の高運動量バーナに於いて、
   前記可燃燃料と環状流の空気とを混合する装置は前記バ
   ーナ挿入体へ進入する空気の前記環状流の通る環状オリ
   フィスを形成するのに前記バーナ挿入体の中へ延びてい
   る塞がれた端を有する円筒形ノズル、及び空気の前記環
   状流へ半径方向に向けうれる燃料の通るように、前記ノ
   ズルの前記の塞がれた端に隣接する周囲に円周方向に等
   間隔にあけられた複数の出口を有することを特徴とする
   高運動量バーナ。 ４ 特許請求の範囲第３項の高運動量バーナにして、金
   属製背板及び内部に前記バーナ挿入体が同心に配置され
   る突出フランジと、耐火材料からなり前記フランジ内に
   装着されるバーナブロックと、同心で連通した前記バー
   ナ挿入体並びに前記第１、第２及び第３の３つ円筒形室
   が前記バーナブロックの中心に貫通して、前記第１、第
   ２及び第３の３円筒形室が前記バーナブロック内の円筒
   形通路によって形成されていることを特徴とする高運動
   量バーナ。 ５ 特許請求の範囲第４項の高運動量バーナにして、前
   記背板に前記バーナブロックとは反対向きに装着された
   ハウジング、及び前記ハウジング内に前記燃料ノズルを
   前記バーナ挿入体の前記通路と同心に連通装架する装置
   を有することを特徴とする高運動量バーナ。 ６ 特許請求の範囲第５項の高運動量バーナにして、前
   記第３円筒形室内の炎が観察されるように、前記バーナ
   ブロック内に斜めに配置されて前記背板と前記第２円筒
   形室との間にあるのぞき孔を有することを特徴とする高
   運動量バーナ。 ７ 特許請求の範囲第６項の高運動量バーナに於いて、
   前記第１円筒形室内の燃料点火装置は、前記バーナブロ
   ック内に斜めに配置されて前記背板と前記第１円筒形室
   との間にある点火孔、前記点火孔内に配置された点火プ
   ラグ、及び前記第１円筒形室内の燃料の少くとも一部に
   点火するように前記点火プラグから火花を発生させるた
   めの装置を有することを特徴とする高運動量バーナ。 ８ 特許請求の範囲第２項の高運動量バーナに於いて、
   前記バーナ挿入体の前記通路の直径（Ｄｌ）対前記バー
   ナ挿入体の前記の狭められた開口の直径（Ｄ２）の比が
   １．０５乃至１．１５であり、前記バーナ挿入体の前記
   の狭められた開口の直径（Ｄ２）が前記第１円筒形室の
   直径（Ｄ３）に実質的に等しく、前記第１円筒形室の直
   径（Ｄ３）対前記第２円筒形室の直径（Ｄ４）の比０．
   ２５乃至０．３５であり、前記第３円筒形室の直径（Ｄ
   ５）対前記第２円筒形室の直径（Ｄ４）の比０，５５乃
   至０．６５であることを特徴とする高運動量バーナ。 ９ 特許請求の範囲第８項の高運動量バーナに於いて、
   前記バーナ挿入体の前記通路の直径（Ｄｌ）対前記通路
   の長さくＬｌ）の比０．７５乃至１．０５であり、前記
   バーナ挿入体の前記の狭められた開口の直径（Ｄ２）対
   前記バーナ挿入体の前記ベンチュリ状部分の同挿入体の
   長手方向に測られた長さくＬ２）の比が１．２５乃至１
   ．５５であり、前記第１円筒形室の直径（Ｄ３）対前記
   第１円筒形室の長さくＬ３）の比が０．２５乃至０．３
   であり、前記第２円筒形室の直径（Ｄ４）対前記第２円
   筒形室の長さくＬ４）の比が４乃至６であり、前記第３
   円筒形室の直径（Ｄ５）対前記第３円筒形室の長さくり
   、）の比が０．４乃至０．５であることを特徴とする高
   運動量バーナ。