JPS5942203B2 - ガス燃料バ−ナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス燃料バーナ装置の分野に属し、より詳細に
は耐火タイルの表面へ炎を付着させるようにしたガス燃
料バーナであって炎からタイルへの迅速な熱伝達がもた
らされ、この熱がタイルがち燃焼される炉の全ての部分
へ放出されるバーナに関する。

公知のガス燃料炉又はオイル燃焼炉においては燃料オリ
フィスは燃料供給管の軸線から僅かに円錐角をもって配
置されていて、炎は円錐壁として炉域内へ入っている。

バーナと、ボイラの管との間の水平距離が短かい場合に
は高温の炎の接触により肢管の金属にしばしば破損をも
たらしている。

本発明ではバーナ域内のタイル表面に強い炎付着がもた
らされこれによりタイルが加熱され、その結果該タイル
はバーナから前方方向（下流への炎移動）へ著しい炎移
動を生じることなくボイラ管へ対する大きい放出熱エネ
ルギ源を提供する。

本発明の主目的は炉及びボイラのためのバーナ装置を提
供することであり、このバーナではガス状燃料及び空気
の源から発生される炎が迅速に広がるらせん状に流れ、
このらせん状の流れ内では大きい接線方向の流れ速度と
タイル表面に対する炎の接近した粘着がある。

こうして炎はバーナの軸Ｍから外方に広がりかつタイル
の弓状にはり開いた面に沿って流れるので、炎はタイル
表面と密接な接触を維持され、高い熱伝達能力を提供し
、こうして炎から出された熱の大部分がタイルへ伝達さ
れかつ輻射によってボイラ管へ再び伝達されることにな
る。

バーナが取付けられている炉壁の部分に大きい耐火タイ
ルを設けた本発明により、これら及びその他の目的が達
成されかつ公知技術の制限が解消される。

この耐火タイルは所定の寸法と長さを有する中央開口を
備えている。

次いでこの開口は弓形の面をもってタイルの前面まで外
方へはり開いている。

ガス状燃料バーナはタイルの中央開口と同軸をなすガス
バーナ管を有している。

このバーナ管はノズル構造体にて終っている。

ノズル構造体は側面に円周方向に等間隔に配置された複
数の半径方向オリフィスを有している。

こうしてガス燃料ジェットはノズルの周辺面に垂直に流
出する。

またノズルはその上流端にフランジを有しており、この
フランジは燃焼空気が流れる環状空間を狭めている。

更にこのフランジは空気とガスとが最適の燃焼を行なう
ような勝れた混合体を提供する渦をその後方に発生せし
めている。

円筒形の空気充満室が設けられており、この充満室はガ
スバーナ管と同軸をなしかつガスバーナ管を取囲んでい
る。

またこの円筒形充満室は炉の壁へ取付けられておりかつ
突出する空気管と共に下流端に開口を有しており、該空
気管はタイルの中央開口内に嵌合している。

大気圧以上の所定の圧力Ｐ１ の空気が充満室へ供給さ
れかつフランジによって複数の曲状翼間の空間へ及びそ
こを介して指向され、こうして空気が翼を介して圧力Ｐ
１からそれより低圧力Ｐ２の部分へ流れるのでその圧力
は増大され、高い接線速度を有する円形の旋回運動を生
じる。

翼を介しての圧力降下は２ＣＩｒＬ（０，８吋）水柱台
であり、これが３０ｍ／秒（１００１ｆｆ／秒）程度の
速い接線速度をもたらす。

この旋回空気は空気管の下方にかつガス燃料管の周囲を
ノズルの面までらせん状に流れ、そこでガス燃料が高速
ジェットにてこの接線方向の旋回空気中へ噴出されて旋
回する炎を発生する。

この炎はタイルの開口を介して流れて長間いた弓状部分
の面に沿って拡張するらせん状に回転半径を漸次拡大し
ていく。

公知の如く、ある面に沿って移動するガス又は炎の流れ
速度が高くなると、ガス流とその面との間の空間に低圧
力が生じ、炎を面の方へ引くように作用し、炎は高速で
移動しながら対流によって熱を該面に伝達する。

タイルの面は高温に加熱され、輻射によって熱はボイラ
管及び炉の壁へ伝わるであろう。

連続的に着火した炎を保有するため空気管のすぐ下流縁
にてタイルの中央開口の内面に沿って矩形断面の周辺溝
を切ることにより改良された作動が得られる。

空気管の端部を経て急に流れ面積が拡大するためこの溝
内に流れるための渦が生じかつその空気流を低下させて
安定した燃焼炎が溝内に生じる。

この安定した炎は高速度で旋回している空気及びガスの
混合体を連続的に再点火する作用をする。

なぜなら側方に指向された複数の燃料ガス開口から放出
されるときのガス燃料のエネルギによりこの側方に指向
された燃料ガスの一部は旋回する空気流を溝内に移動す
るようにし、この溝内では満作用によってガス燃料が非
常に安定して燃焼する。

即ち本発明の、炎を炉内のタイル面へ接近するようにな
すガス燃料バーナは、端部にノズルを有するガスバーナ
管を含み、該ノズルは側面において周辺に間隔をおいて
配置した複数の半径方向オリフィスを有している。

円筒形の燃焼空気充満室はバーナ管と同軸をなし、また
大気圧より高い所定の圧力Ｐ１ にて充満室へ燃焼空気
を供給するための手段が設けられている。

充満室の壁には円形の開毛・をなす開口があり、この開
口には短かい空気管が溶接されている。

この空気管は炉タイル内の開口へ嵌合されている。

複数の曲状翼が設けられ、またタイル内及び炉内へ空気
管に沿ってらせん状に移動する迅速に旋回する空気流を
提供するため加圧充満室から翼を介して空気を導くため
の手段が設けである。

タイルの中心開口は弓状に張り開いている。

翼を経た後、空気充満室の圧力Ｐ１ と空気管内の圧
力Ｐ２ との間には２ｃｍ、（０，８吋）水柱台の十分
な圧力降下があり、このため毎秒３０．ｍ （１００ｉ
Ｕ’）程の速い接線方向空気速度が可能である。

この迅速に旋回する空気の体積は半径方向オリフィスを
介して高圧力の空気内に燃料を噴出させ、次いで該空気
はタイルの弓状部分に沿って拡大したらせん流にて炉内
に流れ込む。

空気、ガス、炎は速い接線速度を有しているので、タイ
ル表面における圧力は低く、炎はタイルに密着保持され
このことがタイルへの迅速な熱伝達をもたらし次いでタ
イルは炉内へその熱を放出する。

本発明のこれら及びその他の目的及び利点更には本発明
の原理及び詳細についてのよりよい理解は添付図面に関
する下記記載から明らかとなろう。

以下具体例について述べる。

図面、特に第１及び２図には本発明のバーナ装置の外部
立面図が示しである。

バーナは番号１０で概括的に示してあり、該バーナ１０
はそれを炉の外壁１４へ取付げるための取付板１２を有
している。

該取付板１２には端部閉鎖部２０を備えた円筒形壁１８
を有する、概括的に番号１６で示す円筒形ハウジング即
ち充満室が設けである。

充満室１６を介して同軸上にガス燃料パイプ即ち燃料管
２６が載置されており、肢管２６は第３図において詳細
に示すように炉内まで延びている。

空気は空気充満室１６の側壁に切られている管２２から
選択された流入圧力Ｐ１ で矢印２４のように該室１
６内に流入する。

第３図は、炉壁１３の水平断面であり、該炉壁１罰まそ
の壁１３の面と同一面をなしている下流面４４を備えた
大きい四角又は円形のタイル３０を有している。

該タイル３０の中央には円形開口３１がある。

バーナ充満室１６は円筒形壁１８を有しており、該壁１
８は取付板１２へ溶接されており、これによりバーナは
公知の手段によってバーナ壁の鋼外壁１４へ取付げられ
ている。

ガス供給管即ちバーナ管２６は充満室の裏板２０へ同軸
的に載置されている。

また鋼製の空気管３２があり、肢管３２は長さよりも大
きい直径を有しており、この直径は耐火タイル３０の内
側の開口３１にきちんと嵌合するような程度である。

空気管３２の開口入口付近の充満室の内側の空間６６に
は第４及び５図に示すような複数の曲状翼６２，６４が
ある。

該翼６２，６４の上流縁には円形板２５が固定されてお
り、該板２５は充満室６６からＰｌ の圧力で燃焼空気
を翼内に案内しかつ該翼間から空間６８へ幾分低い圧力
Ｐ２ で該空気を案内する作用をする。

この圧力降下は空気速度を非常に高める。

また翼の曲面は空気を３０ｍ／秒（１００ＩＩＵ／秒）
台の非常な高速度で周辺方向へ回転させる。

翼の内側の空間６８におけるこの回転空気は管３２内を
渦をなして肢管に沿って炉内へと下流に移動する。

内部をガスが矢印２８のように流れるガスバーナ管２６
の端部には、フランジ付キャップを有しているノズル５
６が載置されている。

キャップには円周方向に等間隔に側面に穿孔された複数
の半径方向オリフィス５８を有している。

こうして高圧ガス流２８は矢印６０で示すように高速度
で半径方向へのジェット流としてオリフィスから外方へ
流出する。

空気管３２のすぐ下流端にはタイルの中央開口３１の内
面に切られた矩形溝がある。

しかして側方壁３６と円筒壁３４と別の側方壁３８とが
画定されている。

側方壁３８は短かい高さを有し、かつ短かい円筒壁４０
へ接している。

円筒壁４０は面４５にて弓状面４２へ接する。

弓状面４２は外方に広がりタイルの前面４４に対して漸
近線をなしている。

らせん状に回転する空気流が空気管３２内を下方へ移動
するとき、該空気流がノズル５６のフランジの形状の制
限部に面し次いで該フランジの後縁によって内方にかつ
またタイルの設けられた溝によって外方へ広がることが
わかる。

これらの迅速な広がりはうすを生じ、該うすがこの回転
空気とガスジェット６０との混合を増大する。

更に該溝の内側には渦により比較的安定した低速の空気
供給が存するであろう。

これによってそこには維持炎が存するであろう。

この炎は安定しており、かつ、オリフィスの面の下流で
混合しかつ壁４０，４２に沿って拡大する高速流動の空
気及びガスを継続的に点火する作用をする。

燃焼ガスが壁４２に沿ってらせん状に外方に移動すると
きこの高速流がガス流と該表面との間の空間に圧力降下
を発生し、そしてこの低圧力は炎と空気とをタイルの表
面に強く粘着しかつ伝達による迅速な熱移動により熱を
タイルへ伝える。

このためタイルは高温になり実質的に全ての方向に広い
面積から輻射によって外方へ炉壁まで熱を伝える。

第３図においては、円形板２５の後方の空間６６から翼
内への空気流は矢印７０で図示されている。

この空気流は翼６２，６４を介して空間６８へ入る。

この空間６８では圧力Ｐ１ より低い圧力Ｐ２ を有
し空気管３２の内側を回転するらせん状にて通りオリフ
ィスの方向に流下する。

バーナの寸法に関して特別の制限はないので、ある例示
的寸法が種々の要素の一般的寸法を表示する機能をなす
。

例えば空気管３２の直径は１０ｃｒｒＬ（４吋）台でガ
ス管２６は１．９Ｃｒｆｌ（％吋）台の直径をなす。

空気管３２の直径５０に対する長さ５４の比は０．７５
台であり、もし直径が１０Ｃｒｒｔ（４吋）とすれば長
さ５４は約７．６ｃｍ、（３吋）となろう。

タイルの内面の溝は周辺壁３４に対して２．５ＣｒＩｌ
（１吋）の深さを有しまたその幅４９は約３．７ＣＩ′
ｆＬ（１３Ａ吋）である。

壁４０の溝の深さは約１．３ｃｍ、（％吋）でありよっ
て円筒部分４０の孔は約１３ｃｒＩ′Ｌ（５吋）の直径
４６と約２．５ｃｍ、（１吋）の幅４８とを有する。

第４図は第３図の面４−４に沿って取った断面である。

この断面は翼構造から空気管及びバーナ方向を見たもの
である。

外部円１８は空気充満室の円周壁である。

内部口２６はガスバーナ管であり番号５６はノズル構造
体及びフランジである。

円３２は空気管を示す。

図には２つの翼６２゜６４が示しであるが空間６６の空
気静圧Ｐ１ を翼の内側空間６８で低圧力Ｐ２の高速回
転運動をなすように変換するための手段を提供するため
に所望の数とすることができる。

圧力が減じるように空気は矢印７０，７１０ように高速
度で翼内を流れ、最終的に矢印７２で示すように密な渦
をなすように空気管３２の軸線方向内側を流下する。

第５図は第３図の面５−５に沿って取った断面であり翼
６２，６４が前置同様に示されている。

円２５は板２５を示す。

空気は矢印７０，７１ 。７２のように圧力Ｐ１ の空
気充満室から翼を介して圧力Ｐ２の内部空間６８へ入り
高速回転しながら空気管３２へ流入する。

第６図は第３図の面６−６に沿って取った図であり弓状
に広がった表面４２を有するタイル３０の立面図である
。

番号５６はガス供給管上のノズルであり、番号３２は空
気管である。

円４０は第３図の壁４０であり破線状の円３４は溝の円
筒状面を示す。

ここに述べたものはガス状燃料バーナ系であり、炉の耐
火性タイルを張った入口が内面に弓状の広がりを有する
と共に、空気とガスと炎との高速らせん状回転流が該タ
イルの弓状面へ指向され、該回転流が外方へ流れる際に
該弓状面に張りつき、タイルを非常な高温にまで加熱す
る。

タイルはその熱を実質的に炉の全内面に放出する。

タイルの内側には遮蔽された周辺容積を有する手段が設
けられ、その内では静かな炎が安定した状態に維持され
、この炎が半径方向に流れる空気燃料及び炎の連続的点
火手段として作用している。

燃料管２６内のガス供給圧力によって複数のガス開口か
ら出る燃料ガスは、燃焼される燃料ガスの臨界速度の約
２５％の速度を有する溝の方向への半径方向外方のガス
ジェットを提供する。

ガス開口の上流の内部圧力は少なくとも７５９／ｃｒ；
ｔ（１ｐｓｉ ）ゲージ圧である。

この発明はある程度特定したものについて述べたが、要
素の詳細な構成及び配置については多くの変更をなし得
ることは可能である。

この発明はこの発明の例示のために述べた特定の例に限
定されるものではなぐ特許請求の範囲及びその均等物に
よってのみ制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のバーナの外面の２つの立面
図、第３図は第１図の面３−３にてみたバーナ装置及び
炉壁の断面図、第４図及び第５図は夫々第３図の面４−
４及び面５−５でみた断面図、第６図は第３図の面６−
６でみた図である。 符号の説明、１０・・・・・・バーナ、１２・・・・・
・取付板、１３・・・・・・炉壁、１４・・・・・・外
壁、１６・・・・・・空気充満室、１８・・・・・・円
筒形壁、２０・・・・・・端部閉鎖部、２２・・・・・
・空気管、２５・・・・・・円形板、２６・・・・・・
燃料管、３０・・・・・・タイル、３１・・・・・・円
形開口、３２・・・・・・空気管、３４・・・・・・円
筒壁、３６，３８・・・・・・側壁、４０・・・・・・
円筒壁、４２・・・・・・弓状面、４４・・・・・・下
流面、４５・・・・・・面、５６・・・・・・ノズル、
５８・・・・・・オリフィス、６２，６４・・・・・・
翼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉内において外方へ拡開したタイル表面へ対し炎付
   着性を強化するガス燃料バーナであって、外方へ拡開し
   た該表面が、下流へ順次配置されている、第１円筒形空
   気管３２と、該空気管よりも大径の第２円筒形量口３４
   と、前記空気管と第２開口との間の直径を有する第３開
   口４０と、により形成された中央上流開口から垂下して
   おり、該中央開口内にはガス状燃料供給バーナ管が位置
   づけてあり、該バーナ管が、その末端部にノズルと、前
   記第２円筒形量口内における側方面内において周辺方向
   に間隔をおいて配置された複数の半径方向に指向された
   オリフィスと、該オリフィスがある側方面の上流部分に
   て該バーナ管の周囲に設けである円形の垂直フランジで
   あってその下流に渦流域を形成する円形垂直フランジと
   、を有しており、 前記空気管と連通している円筒形の燃焼空気充満室が、
   所定の大気圧以上の圧力にて該充満室へ燃焼空気を供給
   しかつ前記中央開口内へ迅速に旋回空気を供給する手段
   を備えている、 ことを特徴とするガス燃料バーナ。