JPH0617736B2 - チップミキシング型火口 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、外方環状ケース及びケース内の配置されたコ
アによつて構成され、両者によつてガス通路が形成され
ている種類のチツプミキシング型火口に関するものであ
り、ガス通路は、上流端部からそれぞれ、燃料ガスが支
燃性ガスによつて吸引供給されるガス供給区域、小断面
積のガス混合区域、及びガス混合区域より大きな断面積
の混合均質化区域に大別され、外方ケースがコアの下流
端部より長く延びてガス混合物用の単一出口通路、火口
孔を形成している。この種類の火口は、後記する収縮加
熱のような局部的な正確な加熱を行うのに用いられる。

（従来の技術） 加熱用トーチには、主として２種類のトーチが存在する
ことが知られている。すなわち、あらかじめ全体にわた
るガス混合を提供するトーチ（トーチミックス）と、火
口内でガス混合を与えるトーチ（チツプミツクス）であ
る。

第１のトーチでは、燃料と支燃性ガスとの混合は火口孔
から数十センチメートルの火口よりかなり上流で行わ
れ、火口は通常は単孔炎型（炎を単一の火口孔から出る
混合ガスで形成）火口である。これらのトーチは、特に
損傷しやすい部品である火口の構造が簡単であるという
利点を有する。他方、逆火（例えば火口孔の部分的な閉
塞によつてもたらされる）の場合に、炎の前面がトーチ
の内部に入り込み、またインジエクタの区域で安定化さ
れる。この現象はトーチを破損しがちであり、また手動
装置の場合には、作業者が手に火傷をしてしまう。

第２のトーチでは、燃料、支燃性ガスの供給、混合及び
均質化は、火口内で行われる。単孔炎型火口の長さと同
様の短い長さ（数センチメートル）で、５００リットル
／時よりも大量の流量を混合及び均質化するのは困難で
ある。そこで、数立方メートル／時の流量を達成する目
的で、火口の周りに均等に隔てられた、複数個の同一に
フライス仕上げをした通路へ、全流量を分割させること
となる。

第２の種類のトーチの基本的な利点は、使用時における
きわめて大きな安全性に存する。すなわち逆火の場合
に、これは一通路のみに関し、また炎前面とインジエク
タ間の距離が短いので、関連する爆発混合物の容積は、
トーチミキシング型トーチによるものよりもかなり小さ
い。いずれの場合も、もつと深刻な逆火の場合（これは
通常あり得ないが）でさえも、火口から数十センチメー
トル離れた作業者の手が危険にさらされることは絶対に
ない。

チツプミキシング型のほとんどの火口において、流量の
分割は、火口の出口端部まで続いている通路群を設ける
ことによる。したがつてこれは多孔炎型（炎を環状に配
置された多数の火口孔から出る混合ガスで形成）火口に
関するものであり、これはある種の応用、例えば歪み取
りに用いられる収縮加熱のように、正確な局部加熱を必
要とする場合には用いることができない。さらに米国特
許第１,９４０,３４３号明細書には、上述した種類のチ
ツプミキシング型火口が示されている。しかしながら、
この火口は特に均質化区域の設計及びそれと混合ガス出
口通路との連結に関連してある欠点を有する。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、単孔炎型火口を提供することにあり、
これは適度の全長に対し、数立方メートル／時に達し得
る流量に関してすぐれた状態の下で、良好に均質化され
た混合ガスの噴出を可能にする。

（課題を解決するための手段） このため本発明は、ガス通路が、外方ケースとコアとの
間に多数の長手方向溝通路によつて形成され、該ガス通
路が、多数溝通路の全断面積とほぼ等しい断面積を有す
るケースとコア間に形成された環状通路に達し、該環状
通路が外方ケースの断面積の減少とともに断面積が下流
端部の火口孔まで小さくなる単一出口通路に達している
チツプミキシング型単孔炎火口を提供するものである。

本発明の一実施例について、以下添付の図面を参照して
説明する。

（実施例） 第１図に示す火口は二つの要素、すなわち外方ケース１
及び内方コア２を備える。外方ケースは全体的に軸線Ｘ
−Ｘの周りの回転体である。説明の都合上、この軸線は
水平であり、またガスは火口の右端部（上流端部）から
左端部（下流端部）に端れると仮定する。軸線Ｘ−Ｘに
沿つて右から左に、即ちケースの上流端部面に対応して
いる原点（Ｘ＝Ｏ）からその下流端部面に対応している
点（Ｘ＝Ｘ_７）までの横座標Ｘが記載されている。

ケース１の内壁は二つの部分、すなわちその長さの主要
部、即ちＸ＝ＯからＸ＝Ｘ_６にわたる円錐台形部分３、
及びＸ_６からＸ_７に延びている円筒形部分４を有する。

ケース１の外部形状はその上流部分に、トーチヘツド
（図示せず）に連結するためのねじ部５、締付用六角形
部分６を有し、次に下流端部まで集束部分を有する。

コア２は、ケース１の円錐台形内壁部分３と同じ頂角を
有している全体的には円錐形であり、したがつてこれ
は、簡単な押込みによつてケース１内に配置しかつ固定
することができる。詳細に見ればこのコアは、上流端か
ら下流端部の方向に次の部分を順次有する。

−トーチヘツドへの火口取りつけ時に、ケース１の外周
とともに気密状態を保つための部分７； −ケース１の部分３のほぼ半分の長さに沿つて位置した
横座標Ｘ_３までの、前記部分３と接合する円錐台形部分
８； −Ｘ_３からＸ_４までの短かい、一層急傾斜の円錐台形部
分９；及びＸ_４からＸ_５までの放物線状の先端部（ノー
ズ）１０。これは第２図にさらに詳しく示されるよう
に、例えば０．３mmの半径を有している半球状先端１１
で終る。

コア２はケース１の上流端部外側に位置した点から横座
標Ｘ_４まで、コアの周縁に均等に隔てられた一連の長手
方向溝１２を有する。コア２はまたその上流端部で始ま
る軸方向盲孔１３、及びその盲孔から導かれる一連の導
管１４を有し、その各々はケース１の上流端部面からあ
る距離Ｘ_１を隔ててそれぞれの溝１２に達する。

溝１２は横座標Ｘ＝Ｏで始まつて、ケースの壁部分３と
共に多くの通路１５を形成し、溝の深さによつてその通
路の断面は変化する。この断面は、Ｘ＝ＯからＸ_１（燃
料の吸引）へと増大した後、Ｘ_１からＸ_２へと小さくな
り、次でＸ_２からＸ_３で明らかに大きくなる。この溝１
２はこうして区域９で次第に消滅し、この区域は、通路
がＸ_３からＸ_５までコアとケースとの間に限定される環
状通路１６に達する変移区域を構成する。

ｓが横座標Ｘ_３での各通路の断面積、ｎが通路の本数、
またＳが横座標Ｘ_４での環状通路１６の断面積を示すと
すれば、実質的に±１０％でＳ＝n・s が得られる。

コア２の放物線状外形は、Ｘ_４からＸ_５にかけて、環状
通路１６の断面積が実質的に一定のままであり、かつ上
に限定した値Ｓに等しいように選択される。

ケース１それ自体の壁部分３はＸ_５からＸ_６にかけ
て、減少する円形断面を有している単一の出口通路１７
を形成し、壁部分４はＸ_６からＸ_７にかけて、一定の円
形断面積を有しかつ通路１７に連絡する単一の火口孔１
８を形成する。

上述した火口は稼動時、トーチのヘツドに固定され、燃
料ガス、例えばアセチレンがコアの孔１３に送られ、ま
た酸素が溝１２の上流端部に供給される。各通路１５内
で次のような現象が生じる。

−酸素自体の供給圧力及び酸素によつてつくられる吸引
の作用のもとで、燃料ガスは導管１４に入りかつ横座標
Ｘ_１で通路１５に噴出される； −高速のガス流（小断面積の通路）は、Ｘ_１からＸ_２に
かけて、酸素と燃料ガス流の混合を容易にする乱流の生
成を惹起する。この区域は二つのガスを混合するための
区域である； −ガスの通路に与えられる断面積の著しい増大は、Ｘ_２
からＸ_３にかけて、混合ガスが均質化される時間を与え
るように、混合ガスの速度を低下させる。

ガス流は変移区域９で互に合流し、また次で環状通路１
６に流れる。この通路の断面積が一定なので均質化は容
易に続行され、すなわち通路１６は第２の均質化区域を
構成する。

その後、混合物は通路１７を通過し、ノズルの出口で混
合ガスの燃焼伝播速度を平衡させるのに十分な速度に導
管１８の入口で達するまで、混合ガスは出口通路１７で
加速を受ける。

第３図に示す変形例において、コアの先端部１０はその
製作を容易にするよう変形される。正確に放物線状の輪
郭を有する代りに、この先端部は、下流円錐部２０に続
く上流の円錐台部１９により形成され、下流円錐部は一
層急傾斜に集束し、かつ前述の実施例のように同じ丸く
した先端１１で終る。

円錐台部１９と円錐部２０との連結部の円形断面は、Ｘ
_４とＸ_５との間の中間の横座標Ｘ_８に位置し、このた
め、先端部１０が第３図に一点鎖線で示すようにＸ_４か
らＸ_５に延びている単一の円錐部２１であるならば、前
記連結部に対応する部分でのガスの通過断面積は最大と
なろう。

先端部１０のこのような配備により、ほぼ±１０％でＳ
（Ｘ_４）＝Ｓ（Ｘ_５）＝Ｓ（Ｘ_８）＝n・s なる関係も得
られ、従つて空間１６内の混合物の挙動は、第１図と第
２図の形態による場合と実質的に同じままである。

出願人は、単位時間当り３立方メートルまで変化するア
セチレン流量に関して、第３図の変形例によるチツプミ
キシング型酸素アセチレン火口の試験に成功した。理論
混合比に近い酸化炎状態（燃焼速度が非常に速く逆火の
危険性が高い）においても、逆火を起こさないことが確
認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による火口の縦断面図である。 第２図は、第１図に示す火口の構成の詳細の部分的な縦
半断面図である。 第３図は、変形実施例の部分的な縦半断面図である。 １……外方ケース、２……コア、３……円錐台形部分、
４……円筒形部分、１０……先端部（ノーズ）、１２…
…溝、１３……盲孔、１４……導管、１５……ガス供給
通路、１６……ガス混合環状通路、１７……混合均質化
出口通路、１８……火口孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイデイエ・ラニエ フランス国．セルジイ．リユ・シヤトー・ サン・シルベル．５ (56)参考文献 実開 昭58−137240（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外方環状ケース（１）及び該ケース内に配
   置されたコア（２）によつて構成され、前記ケース
   （１）とコア（２）によつてガス通路が形成されている
   種類のチツプミキシング型火口であつて、前記ガス通路
   （１５）が、上流端部からそれぞれ、燃料ガスが支燃性
   ガスによつて吸引供給されるガス供給区域、小断面積の
   ガス混合区域、及びガス混合区域より大きな断面積の混
   合均質化区域に大別され、外方ケース（１）がコア
   （２）の下流端部（１１）よりも長く延びてガス混合物
   用の単一出口通路（１７）、火口孔（１８）を形成して
   いる火口において、前記ガス通路（１５）がケース
   （１）とコア（２）との間に多数（ｎ）の長手方向溝通
   路によつて形成され、該ガス通路（１５）が、多数溝通
   路の全断面積（ｎ・ｓ）とほぼ等しい断面積（Ｓ）を有
   するケース（１）とコア（２）間に形成された環状通路
   （１６）に達し、該環状通路（１６）が外方ケースの断
   面積の減少とともに断面積が下流端部の火口孔（１８）
   まで小さくなる単一出口通路（１７）に達しているチツ
   プミキシング型火口。
2. 【請求項２】前記環状通路（１６）が、円錐台形状
   （３）の外方ケース（１）及び放物線形状（１０）のコ
   ア（２）によつて形成される特許請求の範囲第１項記載
   のチツプミキシング型火口。
3. 【請求項３】前記環状通路（１６）が、円錐台形状
   （３）の外方ケース（１）及び上流円錐台形状（１９）
   とそれに続く大きな頂角の下流円錐形状（２０）のコア
   （２）によつて形成される特許請求の範囲第１項記載の
   チツプミキシング型火口。
4. 【請求項４】コア（２）の円錐台形部（１９）と円錐形
   部（２０）が単一の円錐形部（２１）と置き換えられた
   とき、通路断面積が最大となる面（Ｘ₈）で円錐台形状
   （１９）から円錐形状（２０）に変化する特許請求の範
   囲第３項記載のチツプミキシング型火口。
5. 【請求項５】前記出口通路（１７）が、コア（２）の下
   流端部（１１）と前記出口孔（１８）との間で円形の断
   面を有する特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか
   １項に記載のチツプミキシング型火口。
6. 【請求項６】前記火口孔（１８）が円筒形である特許請
   求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載のチツ
   プミキシング型火口。
7. 【請求項７】外方ケース（１）の内面形状が、前記火口
   孔（１８）の上流端部まで円錐台形状（３）である特許
   請求の範囲第１項から第６項の任意の１項に記載のチツ
   プミキシング型火口。
8. 【請求項８】コア（２）の下流端部が、半球状先端（１
   １）を有する特許請求の範囲第１項から第７項のいずれ
   か１項に記載のチツプミキシング型火口。