JPH08303727A - 固定ヘッドバーナー用の石英ノズル - Google Patents
固定ヘッドバーナー用の石英ノズルInfo
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- JPH08303727A JPH08303727A JP8020223A JP2022396A JPH08303727A JP H08303727 A JPH08303727 A JP H08303727A JP 8020223 A JP8020223 A JP 8020223A JP 2022396 A JP2022396 A JP 2022396A JP H08303727 A JPH08303727 A JP H08303727A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
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- C03B23/043—Heating devices specially adapted for re-forming tubes or rods in general, e.g. burners
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- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01876—Means for heating tubes or rods during or immediately prior to deposition, e.g. electric resistance heaters
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- 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
- F23D14/32—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
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高い強度であり、破損しくく、耐
久性があり、供給ガスの流量率を比較的一定に維持する
ことのできる固定ガスバーナーヘッドにおいて使用され
る石英ノズルを提供することを目的とする。 【解決手段】 バーナーヘッドを貫通して形成されバー
ナーヘッドの加熱領域側の端部のガス出口孔66および反
対側の開放端部を有しているノズル孔14と、このノズル
孔14に第１および第２の可燃性ガスを供給する２つのガ
ス供給チャンネルと、石英ノズル10は、ガス供給チャン
バ80が内部に形成されている設置および整列部分70とそ
のガス供給チャンバ80と連通するガス供給孔75が形成さ
れているガス供給部分72とから構成されてノズル孔14内
に位置され、ガス供給部分72の外径はノズル孔14の内径
よりも小さくされてその間に第２の可燃性ガスが供給さ
れる環状空間61が間に形成されていることを特徴とする
久性があり、供給ガスの流量率を比較的一定に維持する
ことのできる固定ガスバーナーヘッドにおいて使用され
る石英ノズルを提供することを目的とする。 【解決手段】 バーナーヘッドを貫通して形成されバー
ナーヘッドの加熱領域側の端部のガス出口孔66および反
対側の開放端部を有しているノズル孔14と、このノズル
孔14に第１および第２の可燃性ガスを供給する２つのガ
ス供給チャンネルと、石英ノズル10は、ガス供給チャン
バ80が内部に形成されている設置および整列部分70とそ
のガス供給チャンバ80と連通するガス供給孔75が形成さ
れているガス供給部分72とから構成されてノズル孔14内
に位置され、ガス供給部分72の外径はノズル孔14の内径
よりも小さくされてその間に第２の可燃性ガスが供給さ
れる環状空間61が間に形成されていることを特徴とする
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスバーナー用の
バーナーヘッドに関し、特に、バーナーヘッド用の改良
された出口ノズルに関する。
バーナーヘッドに関し、特に、バーナーヘッド用の改良
された出口ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】多数のタイプのガスバーナーもしくはト
ーチが様々な産業において長い間にわたって使用されて
おり、その理由は、ガスバーナーのバーナーヘッドが例
えば水素および酸素等の適切な可燃性ガスを供給された
ときに達成することができる高い動作温度のためであ
る。ガスバーナーの１つの重要な応用は、光ファイバの
製造である。
ーチが様々な産業において長い間にわたって使用されて
おり、その理由は、ガスバーナーのバーナーヘッドが例
えば水素および酸素等の適切な可燃性ガスを供給された
ときに達成することができる高い動作温度のためであ
る。ガスバーナーの１つの重要な応用は、光ファイバの
製造である。
【０００３】光ファイバ製造中のガスバーナーの１つの
応用はスリービングである。この光ファイバの製造ステ
ップ中に、光ファイバロッド（プレフォーム）が石英チ
ューブ中に挿入される。石英チューブは、ガスバーナー
のバーナー部分に位置され、真空状態がロッドと石英チ
ューブとの間の領域上に与えられる。その後チューブ
は、バーナーによる高温と真空とによってプレフォーム
上にコラプスされる。
応用はスリービングである。この光ファイバの製造ステ
ップ中に、光ファイバロッド（プレフォーム）が石英チ
ューブ中に挿入される。石英チューブは、ガスバーナー
のバーナー部分に位置され、真空状態がロッドと石英チ
ューブとの間の領域上に与えられる。その後チューブ
は、バーナーによる高温と真空とによってプレフォーム
上にコラプスされる。
【０００４】ガスバーナーの第２の応用は、プレフォー
ムの製造に使用される変形化学気相付着（ＭＣＶＤ）処
理中である。ＭＣＶＤ処理を使用して製造されたプレフ
ォームは、単一モード光ファイバを作るために使用され
る。ＭＣＶＤ処理中、コアガラス材料は、気相からの化
学付着によってガラスチューブの内部壁に供給される。
その後、内面を被覆されたガラスチューブは、熱処理に
よってコラプスされ、それによってプレフォームが形成
される。その後プレフォームは線引きされて光ファイバ
に形成される。ガスバーナーは、ガラスコア材料の化学
付着の後にガラスチューブがコラプスするようにそれを
加熱するために使用される。
ムの製造に使用される変形化学気相付着（ＭＣＶＤ）処
理中である。ＭＣＶＤ処理を使用して製造されたプレフ
ォームは、単一モード光ファイバを作るために使用され
る。ＭＣＶＤ処理中、コアガラス材料は、気相からの化
学付着によってガラスチューブの内部壁に供給される。
その後、内面を被覆されたガラスチューブは、熱処理に
よってコラプスされ、それによってプレフォームが形成
される。その後プレフォームは線引きされて光ファイバ
に形成される。ガスバーナーは、ガラスコア材料の化学
付着の後にガラスチューブがコラプスするようにそれを
加熱するために使用される。
【０００５】２種類のバーナーヘッド、すなわち、金属
製ノズルを有する表面（もしくはプレミックス）固定ヘ
ッドバーナーと、金属もしくは石英のノズルを有する独
立したバーナーが典型的に光ファイバの製造に使用され
る。固定ヘッドバーナーは、バーナーヘッドのねじ溝を
有する孔に螺合される複数の金属製（典型的にステンレ
ス鋼）のノズルを設けられている。酸素および水素はノ
ズルに供給され、点火されたとき、ノズルから出る高圧
ガスは、光ファイバのプレフォームの処理のための高温
の環境を発生する。固定ヘッドバーナーは典型的にＭＣ
ＶＤ処理において使用されるが、また、スリービング期
間中にも使用される。
製ノズルを有する表面（もしくはプレミックス）固定ヘ
ッドバーナーと、金属もしくは石英のノズルを有する独
立したバーナーが典型的に光ファイバの製造に使用され
る。固定ヘッドバーナーは、バーナーヘッドのねじ溝を
有する孔に螺合される複数の金属製（典型的にステンレ
ス鋼）のノズルを設けられている。酸素および水素はノ
ズルに供給され、点火されたとき、ノズルから出る高圧
ガスは、光ファイバのプレフォームの処理のための高温
の環境を発生する。固定ヘッドバーナーは典型的にＭＣ
ＶＤ処理において使用されるが、また、スリービング期
間中にも使用される。
【０００６】固定ヘッドバーナーにおけるステンレス鋼
ノズルの使用に関連して幾つかの問題がある。第１に、
高温環境において使用している期間中に、ステンレス鋼
ノズルは酸化され易い。酸化中に、ステンレス鋼の薄片
がノズルからはがれ、ノズルから出る酸素／水素流に混
入し、ガラス表面上に付着される。これらの金属の不純
物によって結果的にファイバは脆弱になり、その理由
は、破損を受け易い局部応力点が金属不純物のある場所
において生じるからである。さらに、酸化物がステンレ
ス鋼ノズルの先端部において成長し、それによって、酸
素／水素混合物を供給する孔もしくはチャンネルの寸法
が減少される。減少された寸法の孔によってガスの速度
が増加し、それ故に、ノズルから出るときにガスの全て
が燃焼されなくなる可能性が生じる。これによって、全
ての水素および酸素が燃焼されないから結果的に、トー
チ装置内に位置されたプレフォームが低温になる。
ノズルの使用に関連して幾つかの問題がある。第１に、
高温環境において使用している期間中に、ステンレス鋼
ノズルは酸化され易い。酸化中に、ステンレス鋼の薄片
がノズルからはがれ、ノズルから出る酸素／水素流に混
入し、ガラス表面上に付着される。これらの金属の不純
物によって結果的にファイバは脆弱になり、その理由
は、破損を受け易い局部応力点が金属不純物のある場所
において生じるからである。さらに、酸化物がステンレ
ス鋼ノズルの先端部において成長し、それによって、酸
素／水素混合物を供給する孔もしくはチャンネルの寸法
が減少される。減少された寸法の孔によってガスの速度
が増加し、それ故に、ノズルから出るときにガスの全て
が燃焼されなくなる可能性が生じる。これによって、全
ての水素および酸素が燃焼されないから結果的に、トー
チ装置内に位置されたプレフォームが低温になる。
【０００７】ステンレス鋼ノズルにおける孔の寸法の減
少に関する問題は、ステンレス鋼ノズル上への炭素の付
着および成長のために増加する可能性がある。炭素の成
長は、主に酸素および水素ガス中の炭素不純物による。
炭素の別の潜在的なソースは、ガラス製造において使用
される黒鉛パドルである。酸化および水素と酸素の流量
率における変化のために、ステンレス鋼ノズルは頻繁に
（例えば２、３週間毎等）取換えられなければならず、
それによって、動作のコストと処理の変動性とが増加
し、また、ノズルを取換えるためのトーチ装置の休止時
間も増加する。
少に関する問題は、ステンレス鋼ノズル上への炭素の付
着および成長のために増加する可能性がある。炭素の成
長は、主に酸素および水素ガス中の炭素不純物による。
炭素の別の潜在的なソースは、ガラス製造において使用
される黒鉛パドルである。酸化および水素と酸素の流量
率における変化のために、ステンレス鋼ノズルは頻繁に
（例えば２、３週間毎等）取換えられなければならず、
それによって、動作のコストと処理の変動性とが増加
し、また、ノズルを取換えるためのトーチ装置の休止時
間も増加する。
【０００８】スリービング処理中に、酸化生成物による
水素／酸素ガス流において生じる不純物のために光ファ
イバの信頼性が大きく減少し、その理由は、それが不純
物の位置において破損を受け易いからである。ステンレ
ス鋼ノズルに関連したこの問題を克服するために、独立
したバーナーヘッドにおいて使用するための石英ノズル
が開発された。これらの既知の石英ノズルは手持ちの送
風形式であり、非常に壊れ易い。そのような石英ノズル
は、ステンレス鋼ノズルに関して上述された固定ヘッド
バーナーと共に使用されるために作られるのではなく、
むしろ、複数の独立した間接連結されたノズルを有する
独立バーナーにおいて使用される。
水素／酸素ガス流において生じる不純物のために光ファ
イバの信頼性が大きく減少し、その理由は、それが不純
物の位置において破損を受け易いからである。ステンレ
ス鋼ノズルに関連したこの問題を克服するために、独立
したバーナーヘッドにおいて使用するための石英ノズル
が開発された。これらの既知の石英ノズルは手持ちの送
風形式であり、非常に壊れ易い。そのような石英ノズル
は、ステンレス鋼ノズルに関して上述された固定ヘッド
バーナーと共に使用されるために作られるのではなく、
むしろ、複数の独立した間接連結されたノズルを有する
独立バーナーにおいて使用される。
【０００９】既知の石英ノズルは、２本のガラスのガス
供給ラインを備えており、その一方は酸素を供給するた
めに使用され、他方は水素を供給するために使用され
る。これらのノズルは、Ｏ型リングを有する圧縮取付具
を使用して独立にバーナーに取付けられる。そのような
石英ノズルの組立て中に、それらは最初に設置されなけ
ればならず、その後、ノズルが適切に整列されるように
トーチ組立体が動作されなければならない。整列処理
は、ノズルが高温であるために面倒で困難なものであ
る。さらに、本明細書に説明されたタイプの石英ノズル
は、壊れ易いガラスのガス供給ラインでは非常に破損を
受け易い。
供給ラインを備えており、その一方は酸素を供給するた
めに使用され、他方は水素を供給するために使用され
る。これらのノズルは、Ｏ型リングを有する圧縮取付具
を使用して独立にバーナーに取付けられる。そのような
石英ノズルの組立て中に、それらは最初に設置されなけ
ればならず、その後、ノズルが適切に整列されるように
トーチ組立体が動作されなければならない。整列処理
は、ノズルが高温であるために面倒で困難なものであ
る。さらに、本明細書に説明されたタイプの石英ノズル
は、壊れ易いガラスのガス供給ラインでは非常に破損を
受け易い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、高い強度であり、破損しにくく、動作において耐久
性がある固定ヘッドガスバーナーのバーナーヘッドにお
いて使用される石英ノズルを提供することである。
は、高い強度であり、破損しにくく、動作において耐久
性がある固定ヘッドガスバーナーのバーナーヘッドにお
いて使用される石英ノズルを提供することである。
【００１１】本発明の別の目的は、長い動作期間中にノ
ズルに形成されたガス供給孔を通るガスの流量率を比較
的一定に維持する石英ノズルを提供することである。
ズルに形成されたガス供給孔を通るガスの流量率を比較
的一定に維持する石英ノズルを提供することである。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、既存の固定ヘ
ッドガスバーナーを改造する適用に対して、機械加工さ
れた石英ノズルを提供することである。
ッドガスバーナーを改造する適用に対して、機械加工さ
れた石英ノズルを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、バーナ
ーヘッドのノズル孔の開放端部を通って受けられる寸法
の石英ノズルが提供され、その石英ノズルは、設置およ
び整列部分と、少なくとも１個のガス供給孔が形成され
たガス供給部分とを有している。ガス供給チャンバが、
ガス供給孔と連通している設置および整列部分において
形成され、石英ノズルは、ガス供給チャンバに供給され
た第１の可燃性ガスがガス供給孔を通過するようにノズ
ル孔内に位置される。ガス供給部分の外径はノズル孔の
内径よりも小さく、それによって、第２の可燃性ガスが
供給される環状空間がそれらの間に形成され、第１およ
び第２の可燃性ガスがガス出口孔を通ってノズルから出
る。石英ノズルをノズル孔内に保持し、ノズル孔の開放
端部を密閉する手段が設けられる。
ーヘッドのノズル孔の開放端部を通って受けられる寸法
の石英ノズルが提供され、その石英ノズルは、設置およ
び整列部分と、少なくとも１個のガス供給孔が形成され
たガス供給部分とを有している。ガス供給チャンバが、
ガス供給孔と連通している設置および整列部分において
形成され、石英ノズルは、ガス供給チャンバに供給され
た第１の可燃性ガスがガス供給孔を通過するようにノズ
ル孔内に位置される。ガス供給部分の外径はノズル孔の
内径よりも小さく、それによって、第２の可燃性ガスが
供給される環状空間がそれらの間に形成され、第１およ
び第２の可燃性ガスがガス出口孔を通ってノズルから出
る。石英ノズルをノズル孔内に保持し、ノズル孔の開放
端部を密閉する手段が設けられる。
【００１４】さらに、本発明によれば、設置および整列
部分の外径はガス供給部分の外径よりも大きく、また、
それらの間の熱膨張量および熱収縮量における相対的な
差を許容するようにノズル孔を定めるバーナーヘッドの
表面の内径よりも僅かに小さく、それによって石英ノズ
ルの応力破損を防止する。
部分の外径はガス供給部分の外径よりも大きく、また、
それらの間の熱膨張量および熱収縮量における相対的な
差を許容するようにノズル孔を定めるバーナーヘッドの
表面の内径よりも僅かに小さく、それによって石英ノズ
ルの応力破損を防止する。
【００１５】さらに、本発明によれば、設置および整列
部分は、石英ノズルとガス出口孔との間の整列を維持
し、それによって、ガス供給孔から出る第１の可燃性ガ
スがガス出口孔を通って導かれる。
部分は、石英ノズルとガス出口孔との間の整列を維持
し、それによって、ガス供給孔から出る第１の可燃性ガ
スがガス出口孔を通って導かれる。
【００１６】さらに、本発明によれば、石英ノズルは機
械加工され、設置および整列部分は、ノズル孔内でバー
ナーヘッドの機械加工されたバーナー設置表面と結合す
る機械加工されたノズル設置表面を具備している。石英
ノズルとノズル孔との間を第１の可燃性ガスが通過する
のを防ぐためにノズル設置表面とバーナー設置表面との
間に強固な結合が設けられる。
械加工され、設置および整列部分は、ノズル孔内でバー
ナーヘッドの機械加工されたバーナー設置表面と結合す
る機械加工されたノズル設置表面を具備している。石英
ノズルとノズル孔との間を第１の可燃性ガスが通過する
のを防ぐためにノズル設置表面とバーナー設置表面との
間に強固な結合が設けられる。
【００１７】さらに、本発明によれば、ノズル孔の開放
端部は内部ねじ溝を具備し、外部ねじ溝を有するエンド
キャップが、ノズル孔に形成されたねじ溝とねじ結合す
るように設けられている。ばねは、エンドキャップと石
英ノズルとの間に位置され、そのばねはエンドキャップ
がノズル孔の内部ねじ溝とのねじ結合において受けられ
るときに圧縮され、それによって石英ノズル上にばね力
を加える。
端部は内部ねじ溝を具備し、外部ねじ溝を有するエンド
キャップが、ノズル孔に形成されたねじ溝とねじ結合す
るように設けられている。ばねは、エンドキャップと石
英ノズルとの間に位置され、そのばねはエンドキャップ
がノズル孔の内部ねじ溝とのねじ結合において受けられ
るときに圧縮され、それによって石英ノズル上にばね力
を加える。
【００１８】さらに、本発明によれば、石英ノズルは応
力破損が始まる場所を減少するためにフレーム研磨さ
れ、石英ノズルは応力緩和のためにアニールされる。
力破損が始まる場所を減少するためにフレーム研磨さ
れ、石英ノズルは応力緩和のためにアニールされる。
【００１９】本発明は、固定バーナーヘッド内で機械加
工された石英ノズルを使用することによって先行技術を
著しく改良する。機械加工された石英ノズルによって、
設置もしくは動作中に破損を受けない高強度の耐久性の
あるノズルが提供される。さらに、石英ノズルは石英ノ
ズルに形成された酸素および水素供給孔の厳密な公差を
維持し、それによって、石英ノズルの動作中に一定のガ
ス流量率が維持される。さらに、石英ノズルの酸化生成
物は、ファイバに悪影響を与えたり、後に光ファイバに
おいて応力破損を導くファイバにおける局部応力点の原
因となることはない。
工された石英ノズルを使用することによって先行技術を
著しく改良する。機械加工された石英ノズルによって、
設置もしくは動作中に破損を受けない高強度の耐久性の
あるノズルが提供される。さらに、石英ノズルは石英ノ
ズルに形成された酸素および水素供給孔の厳密な公差を
維持し、それによって、石英ノズルの動作中に一定のガ
ス流量率が維持される。さらに、石英ノズルの酸化生成
物は、ファイバに悪影響を与えたり、後に光ファイバに
おいて応力破損を導くファイバにおける局部応力点の原
因となることはない。
【００２０】機械加工された石英ノズルは、現在のステ
ンレス鋼ノズルよりも動作寿命が長く、既知の手持ち送
風形式の石英／ガラスノズルよりも破壊に対して抵抗が
ある。それ故に、本発明の石英ノズルによって、光ファ
イバの製造において使用された先行技術によるノズルに
まさる著しい動作上および経済上の利点が与えられる。
ンレス鋼ノズルよりも動作寿命が長く、既知の手持ち送
風形式の石英／ガラスノズルよりも破壊に対して抵抗が
ある。それ故に、本発明の石英ノズルによって、光ファ
イバの製造において使用された先行技術によるノズルに
まさる著しい動作上および経済上の利点が与えられる。
【００２１】本発明の前述およびその他の目的、特徴、
および利点は、添付された図面に示されているようにそ
の例示的な実施形態の以下の詳細な説明に関してより明
確にされる。
および利点は、添付された図面に示されているようにそ
の例示的な実施形態の以下の詳細な説明に関してより明
確にされる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の石英ノズル10は、現在あ
る固定ヘッドバーナーの改造および最新の固定ヘッドバ
ーナーに取付けるために特によく適合する。本発明の石
英ノズル10は、破損もしくは故障を受けにくい高い強度
と耐久性のあるノズルである。さらに、石英ノズル10は
高い公差で機械加工され、それは石英ノズル10の動作寿
命の期間中維持される。
る固定ヘッドバーナーの改造および最新の固定ヘッドバ
ーナーに取付けるために特によく適合する。本発明の石
英ノズル10は、破損もしくは故障を受けにくい高い強度
と耐久性のあるノズルである。さらに、石英ノズル10は
高い公差で機械加工され、それは石英ノズル10の動作寿
命の期間中維持される。
【００２３】上述のように、本発明による石英ノズル10
を使用するバーナーは、幅広い技術分野に使用されるこ
とができる。本発明の石英ノズル10を使用するバーナー
ヘッドの適用の特別な分野は光ファイバの製造であり、
特に、光ファイバのプレフォームの製造である。プレフ
ォームの温度処理の１例は、Keim等による米国特許第5,
160,520 号明細書“Process for the Production of a
Blank Mold for GlassFiber Optical Waveguides ”に
おいて説明されており、その開示、特に図６のａ、ｂ、
図７のｃ、および対応する説明が本発明の参照にされ
る。
を使用するバーナーは、幅広い技術分野に使用されるこ
とができる。本発明の石英ノズル10を使用するバーナー
ヘッドの適用の特別な分野は光ファイバの製造であり、
特に、光ファイバのプレフォームの製造である。プレフ
ォームの温度処理の１例は、Keim等による米国特許第5,
160,520 号明細書“Process for the Production of a
Blank Mold for GlassFiber Optical Waveguides ”に
おいて説明されており、その開示、特に図６のａ、ｂ、
図７のｃ、および対応する説明が本発明の参照にされ
る。
【００２４】図１において、固定ヘッドガスバーナー13
用の既知のバーナーヘッド12が示されている。バーナー
ヘッド12は、ステンレス鋼等の高強度の金属で作られて
いる。本発明の石英ノズル10を示す目的で、図１におい
て示されているバーナーヘッド12は半分に切断されたシ
ェル形の環状バーナー12である。しかしながら、本発明
の石英ノズル10が、従来ステンレス鋼のノズルと共に使
用されていた任意の固定ヘッドバーナー構成に使用され
ることができることは当業者によって理解される。
用の既知のバーナーヘッド12が示されている。バーナー
ヘッド12は、ステンレス鋼等の高強度の金属で作られて
いる。本発明の石英ノズル10を示す目的で、図１におい
て示されているバーナーヘッド12は半分に切断されたシ
ェル形の環状バーナー12である。しかしながら、本発明
の石英ノズル10が、従来ステンレス鋼のノズルと共に使
用されていた任意の固定ヘッドバーナー構成に使用され
ることができることは当業者によって理解される。
【００２５】再び図１において、石英ノズル10を受ける
ためにねじ溝を有する複数の孔14がバーナーヘッド12を
貫通して形成されている。ばね18は、石英ノズル10の後
部表面20にスプリング圧力を与えるために設けられ、ね
じ溝のあるエンドキャップ24は、ノズル10とばね18を孔
14内に保持するために孔14のねじ溝26とねじ結合するた
めに設けられている。ばね18とエンドキャップ24は、ス
テンレス鋼等の高強度の金属で作られている。
ためにねじ溝を有する複数の孔14がバーナーヘッド12を
貫通して形成されている。ばね18は、石英ノズル10の後
部表面20にスプリング圧力を与えるために設けられ、ね
じ溝のあるエンドキャップ24は、ノズル10とばね18を孔
14内に保持するために孔14のねじ溝26とねじ結合するた
めに設けられている。ばね18とエンドキャップ24は、ス
テンレス鋼等の高強度の金属で作られている。
【００２６】図２において、図１の線２−２に沿って切
取られた断面を有する図１のバーナーヘッドのより詳細
な図が示されている。図１および２において、石英ノズ
ル10は、バーナーヘッド12の孔14内に挿入されている状
態で示されている。ばね18は、石英ノズル10の後方で孔
14に受けられ、エンドキャップ24によって石英ノズル10
の後部表面20に対して圧縮される。エンドキャップ24の
ねじ溝30は、エンドキャップ24を孔14内にしっかりと保
持し、孔14の開放端部を密閉するために孔14のねじ溝26
と結合される。例えば長方形、正方形、六角形等の成形
された動作孔32は、ねじ溝を有する孔14内でエンドキャ
ップ24を設置および除去するための工具（図示されてい
ない）と結合するようにエンドキャップ24に形成され
る。
取られた断面を有する図１のバーナーヘッドのより詳細
な図が示されている。図１および２において、石英ノズ
ル10は、バーナーヘッド12の孔14内に挿入されている状
態で示されている。ばね18は、石英ノズル10の後方で孔
14に受けられ、エンドキャップ24によって石英ノズル10
の後部表面20に対して圧縮される。エンドキャップ24の
ねじ溝30は、エンドキャップ24を孔14内にしっかりと保
持し、孔14の開放端部を密閉するために孔14のねじ溝26
と結合される。例えば長方形、正方形、六角形等の成形
された動作孔32は、ねじ溝を有する孔14内でエンドキャ
ップ24を設置および除去するための工具（図示されてい
ない）と結合するようにエンドキャップ24に形成され
る。
【００２７】酸素（Ｏ2 ）供給ライン40は、バーナーヘ
ッド12の酸素チャンネル44に酸素を供給するためにバー
ナーヘッド12の酸素用固定具42に接続するために設けら
れている。同様に、水素（Ｈ2 ）供給ライン46は、バー
ナーヘッド12の水素ガスチャンネル50に水素ガスを供給
するためにバーナーヘッド12の水素用固定具48に接続す
るために設けられている。孔54はばね18によって占めら
れているノズル10の後方の領域に酸素を供給するために
酸素チャンネル44に設けられている。後述されるよう
に、酸素は、ノズル10に形成された孔を介してノズル10
から出る。同様に、孔60はノズル10の前方にある環状リ
ング領域61に水素ガスを供給するために水素チャンネル
50に設けられている。図３において石英ノズル10の前端
部62の外径はねじ溝を有する孔14の前端部64の内径より
も小さく、それによって、石英ノズル10の前方の周囲に
環状リング領域61を形成する。水素ガスはこの領域61を
充填し、それは石英ノズル10の前方のバーナーヘッド12
に形成されたガス出口孔66を通してバーナーから出る。
ガス出口孔66において、水素ガスは、以下詳細に説明さ
れるように石英ノズル10に形成された孔75から出る酸素
ガスと混合される。
ッド12の酸素チャンネル44に酸素を供給するためにバー
ナーヘッド12の酸素用固定具42に接続するために設けら
れている。同様に、水素（Ｈ2 ）供給ライン46は、バー
ナーヘッド12の水素ガスチャンネル50に水素ガスを供給
するためにバーナーヘッド12の水素用固定具48に接続す
るために設けられている。孔54はばね18によって占めら
れているノズル10の後方の領域に酸素を供給するために
酸素チャンネル44に設けられている。後述されるよう
に、酸素は、ノズル10に形成された孔を介してノズル10
から出る。同様に、孔60はノズル10の前方にある環状リ
ング領域61に水素ガスを供給するために水素チャンネル
50に設けられている。図３において石英ノズル10の前端
部62の外径はねじ溝を有する孔14の前端部64の内径より
も小さく、それによって、石英ノズル10の前方の周囲に
環状リング領域61を形成する。水素ガスはこの領域61を
充填し、それは石英ノズル10の前方のバーナーヘッド12
に形成されたガス出口孔66を通してバーナーから出る。
ガス出口孔66において、水素ガスは、以下詳細に説明さ
れるように石英ノズル10に形成された孔75から出る酸素
ガスと混合される。
【００２８】図４、５、６において、石英ノズル10は、
設置および整列部分70とガス供給孔部分72とを有する円
筒形の形状である。設置および整列部分70の外径は、ガ
ス供給孔部分72の外径よりも大きい。複数のガス供給孔
75は、ノズル10に形成されたガス供給チャンバ80と連通
するようにガス供給孔部分72の端部を通って形成され
る。それ故に、ガスが石英ノズル10の後方の領域に供給
されるとき、ガスはチャンバ80を充填し、ガス供給孔75
を通ってノズルから出る。機械加工された設置表面85
は、ノズル10の後部表面20と反対側のノズル10の設置お
よび整列部分70上に形成される。図３に示されているよ
うに孔14中に設置されたとき、設置表面85は孔14の機械
加工された設置表面90と結合して密閉し、それによっ
て、ガスが孔14とノズル10との間で石英ノズル10の周囲
を通って流れることを防ぎ、また、ノズル10の後部表面
20とチャンバ80に供給された高圧ガスがガス供給孔75を
通してノズルから出るようにする。
設置および整列部分70とガス供給孔部分72とを有する円
筒形の形状である。設置および整列部分70の外径は、ガ
ス供給孔部分72の外径よりも大きい。複数のガス供給孔
75は、ノズル10に形成されたガス供給チャンバ80と連通
するようにガス供給孔部分72の端部を通って形成され
る。それ故に、ガスが石英ノズル10の後方の領域に供給
されるとき、ガスはチャンバ80を充填し、ガス供給孔75
を通ってノズルから出る。機械加工された設置表面85
は、ノズル10の後部表面20と反対側のノズル10の設置お
よび整列部分70上に形成される。図３に示されているよ
うに孔14中に設置されたとき、設置表面85は孔14の機械
加工された設置表面90と結合して密閉し、それによっ
て、ガスが孔14とノズル10との間で石英ノズル10の周囲
を通って流れることを防ぎ、また、ノズル10の後部表面
20とチャンバ80に供給された高圧ガスがガス供給孔75を
通してノズルから出るようにする。
【００２９】設置および整列部分70の外径92は、バーナ
ーヘッド12とノズル10との間の熱膨張および熱収縮量に
おける差を考慮するために孔14内の対応する領域の内径
93よりも僅かに小さい。これは、ノズル10とバーナーヘ
ッド12との間の熱膨張における差が原因となる極端な圧
縮による石英ノズル10の破損の可能性を防ぐためであ
る。
ーヘッド12とノズル10との間の熱膨張および熱収縮量に
おける差を考慮するために孔14内の対応する領域の内径
93よりも僅かに小さい。これは、ノズル10とバーナーヘ
ッド12との間の熱膨張における差が原因となる極端な圧
縮による石英ノズル10の破損の可能性を防ぐためであ
る。
【００３０】図３および６において、石英ノズル10の設
置表面85とバーナーヘッド孔14（図１）の設置表面90と
の間の堅固な接触は、ばね18のスプリング圧力によって
維持される。さらに、設置表面85,90 の間の強固な接触
は、石英ノズル10の後部表面20に与えられた酸素ガスの
圧力によって維持される。
置表面85とバーナーヘッド孔14（図１）の設置表面90と
の間の堅固な接触は、ばね18のスプリング圧力によって
維持される。さらに、設置表面85,90 の間の強固な接触
は、石英ノズル10の後部表面20に与えられた酸素ガスの
圧力によって維持される。
【００３１】設置および整列部分70の長さ95は、石英ノ
ズル10およびガス供給孔75が、ガスバーナー12に形成さ
れたガス出口孔66との軸整列を適切に維持するように選
択される。この構成によって、バーナー12に形成された
ガス出口孔66を通してガス供給孔75から出る酸素ガスの
適切な経路が与えられる。ガス供給孔75から出る酸素ガ
スの速度は、ガス供給孔75に供給された酸素ガスの圧力
によって決定され、それはまた、ガス供給孔75の直径に
基づく。圧力と酸素供給孔の直径の組合わせは、所望さ
れたガス流量率を提供するために選択される。水素ガス
もまた、環状リング領域61において水素ガスの高い圧力
に基づいてバーナー12に形成されたガス出口孔66からも
出る。
ズル10およびガス供給孔75が、ガスバーナー12に形成さ
れたガス出口孔66との軸整列を適切に維持するように選
択される。この構成によって、バーナー12に形成された
ガス出口孔66を通してガス供給孔75から出る酸素ガスの
適切な経路が与えられる。ガス供給孔75から出る酸素ガ
スの速度は、ガス供給孔75に供給された酸素ガスの圧力
によって決定され、それはまた、ガス供給孔75の直径に
基づく。圧力と酸素供給孔の直径の組合わせは、所望さ
れたガス流量率を提供するために選択される。水素ガス
もまた、環状リング領域61において水素ガスの高い圧力
に基づいてバーナー12に形成されたガス出口孔66からも
出る。
【００３２】図２および３において、ガスバーナー12の
動作中に、高圧の酸素が、酸素供給ライン40、酸素チャ
ンネル44および孔54を介して石英ノズル10の後方に供給
される。同様に、高圧の水素ガスが、水素ガスライン4
6、水素チャンネル50、および孔60を介して環状リング
領域61に供給される。酸素ガスはガス供給孔75から出
て、ノズル10の前方の領域において水素ガスと混合し、
ガス混合物はガス出口孔66を通ってガスバーナーから出
る。一度水素ガスと酸素ガスの混合物が点火されると、
プレフォームを加熱するかもしくはスリービング処理を
行うために高温熱源が提供される。動作中、石英ノズル
10の腐食が生じることがある。しかしながら、石英ノズ
ル10の腐食から生じる副産物は二酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ）であり、それはファイバを汚染するものではなく、
関連する弱点は、ファイバが後に破損もしくは故障する
かもしれないということである。
動作中に、高圧の酸素が、酸素供給ライン40、酸素チャ
ンネル44および孔54を介して石英ノズル10の後方に供給
される。同様に、高圧の水素ガスが、水素ガスライン4
6、水素チャンネル50、および孔60を介して環状リング
領域61に供給される。酸素ガスはガス供給孔75から出
て、ノズル10の前方の領域において水素ガスと混合し、
ガス混合物はガス出口孔66を通ってガスバーナーから出
る。一度水素ガスと酸素ガスの混合物が点火されると、
プレフォームを加熱するかもしくはスリービング処理を
行うために高温熱源が提供される。動作中、石英ノズル
10の腐食が生じることがある。しかしながら、石英ノズ
ル10の腐食から生じる副産物は二酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ）であり、それはファイバを汚染するものではなく、
関連する弱点は、ファイバが後に破損もしくは故障する
かもしれないということである。
【００３３】石英ノズル10の動作寿命を増加し、ノズル
の故障の機会を最小にするために、石英ノズル10は平滑
な表面を設けるためにフレーム研磨される。技術におい
て良く知られているように、そのような平滑な表面によ
って、応力による破損が開始する場所を最小にする。さ
らに、石英ノズル10は、応力緩和のためにアニールされ
る。
の故障の機会を最小にするために、石英ノズル10は平滑
な表面を設けるためにフレーム研磨される。技術におい
て良く知られているように、そのような平滑な表面によ
って、応力による破損が開始する場所を最小にする。さ
らに、石英ノズル10は、応力緩和のためにアニールされ
る。
【００３４】本発明は、本発明による６個の石英ノズル
が設置されている半分にされたシェル形リング状バーナ
ー12に関して説明および図示されている。しかしなが
ら、本発明の石英ノズル10が従来から使用されているス
テンレス鋼ノズルと共に使用されていた任意の固定ヘッ
ド構造に使用されてもよいことは当業者によって理解さ
れるであろう。
が設置されている半分にされたシェル形リング状バーナ
ー12に関して説明および図示されている。しかしなが
ら、本発明の石英ノズル10が従来から使用されているス
テンレス鋼ノズルと共に使用されていた任意の固定ヘッ
ド構造に使用されてもよいことは当業者によって理解さ
れるであろう。
【００３５】本発明は例示的な実施形態に関して説明お
よび図示されてきたが、前述および種々の別の変更およ
び省略が本発明の意図および技術的範囲から逸脱せずに
行われることは当業者によって理解されるであろう。
よび図示されてきたが、前述および種々の別の変更およ
び省略が本発明の意図および技術的範囲から逸脱せずに
行われることは当業者によって理解されるであろう。
【図１】本発明の石英ノズルを有する半分にされたシェ
ル形リング状固定ヘッドバーナーの分解斜視図。
ル形リング状固定ヘッドバーナーの分解斜視図。
【図２】図１の線２−２に沿った断面図を示す図１のバ
ーナーの斜視図。
ーナーの斜視図。
【図３】図１の線３−３に沿ったバーナーの断面図。
【図４】ノズルのガス供給孔が仮想線で示されている本
発明の石英ノズルの斜視図。
発明の石英ノズルの斜視図。
【図５】図４の石英ノズルの正面図。
【図６】図５の線６−６に沿った断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テディー・ビー・パイスレー・ザ・セカン ド アメリカ合衆国、バージニア州 24014、 ロウノーク、ケー・サークルブルック・ド ライブ 3339
Claims (20)
- 【請求項１】 バーナーヘッドを貫通して形成され、バ
ーナーヘッドの加熱領域における一端に形成されたガス
出口孔およびそれと反対側の開放端部を有している少な
くとも１個のノズル孔と、前記ノズル孔に第１および第
２の可燃性ガスを供給するための第１の可燃性ガスのソ
ースと連通している第１のガス供給チャンネルおよび第
２の可燃性ガスのソースと連通している第２のガス供給
チャンネルとを有している固定ヘッドガスバーナーのバ
ーナーヘッドにおいて使用される石英ノズルにおいて、 石英ノズルは、ガス供給チャンバがその内部に形成され
ている設置および整列部分と、前記ガス供給チャンバと
連通している少なくとも１個のガス供給孔が形成されて
いるガス供給部分とを具備し、 前記石英ノズルは第１の可燃性ガスが前記ガス供給チャ
ンバに供給されて前記ガス供給孔を通過するようにノズ
ル孔内に位置され、 前記ガス供給部分の外径はノズル孔の内径よりも小さ
く、それによって第２の可燃性ガスが供給される環状空
間がそれらの間に形成され、第１および第２の可燃性ガ
スがガス出口孔を通ってノズル孔から出ることを特徴と
する固定ヘッドバーナー用の石英ノズル。 - 【請求項２】 前記設置および整列部分の外径は、前記
ガス供給部分の前記外径よりも大きく、また、熱膨張量
および熱収縮における相対的な差を許容するためにノズ
ル孔の内径よりも僅かに小さくされ、それによって前記
石英ノズルの応力破損を防ぐことを特徴とする請求項１
記載の石英ノズル。 - 【請求項３】 前記設置および整列部分は前記石英ノズ
ルとガス出口孔との間の整列を維持し、それによって前
記ガス供給孔から出る第１の可燃性ガスはガス出口孔を
通って導かれる請求項２記載の石英ノズル。 - 【請求項４】 前記石英ノズルは機械加工で形成されて
いる請求項２記載の石英ノズル。 - 【請求項５】 前記設置および整列部分はさらに、ノズ
ル孔内でバーナーヘッドの機械加工されたバーナー設置
表面と結合する機械加工されたノズル設置表面を具備
し、それによって、第１の可燃性ガスが前記石英ノズル
とノズル孔との間を通過することを阻止している請求項
４記載の石英ノズル。 - 【請求項６】 前記石英ノズルは、フレーム研磨され、
アニールされる請求項５記載の石英ノズル。 - 【請求項７】 前記ガス供給孔の寸法は、そこを通る第
１の可燃性ガスに所望された流量率を与えるように選択
される請求項１記載の石英ノズル。 - 【請求項８】 前記設置および整列部分は前記石英ノズ
ルとガス出口孔との間の整列を維持し、それによって、
前記ガス供給孔から出る第１の可燃性ガスはガス出口孔
を通って導かれる請求項１記載の石英ノズル。 - 【請求項９】 前記設置および整列部分はさらに、ノズ
ル孔内でバーナーヘッドの機械加工されたバーナー設置
表面と結合する機械加工されたノズル設置表面を具備
し、それによって、第１の可燃性ガスが前記石英ノズル
とノズル孔との間を通過することを阻止している請求項
１記載の石英ノズル。 - 【請求項１０】 固定ヘッドガスバーナーのバーナーヘ
ッドにおいて、 バーナーヘッドを通して形成され、バーナーヘッドの加
熱領域の一端において形成されたガス出口孔およびそれ
と反対側の開放端部を有する少なくとも１個のノズル孔
と、 第１の可燃性ガスのソースと連通し、前記ノズル孔に前
記第１の可燃性ガスを供給する第１のガス供給チャンネ
ルと、 第２の可燃性ガスのソースと連通し、前記ノズル孔に前
記第２の可燃性ガスを供給する第２のガス供給チャンネ
ルと、 (a) ガス供給チャンバが形成された設置および整列部分
と、 (b) 少なくとも１個のガス供給孔が形成されたガス供給
部分とを備え、 (c) 前記ガス供給孔と前記ガス供給チャンバとが連通し
ている石英ノズルとを具備し、 前記石英ノズルは、前記第１の可燃性ガスが前記ガス供
給チャンバに供給されて前記ガス供給孔を通過するよう
に前記ノズル孔内に位置され、 前記ガス供給部分の外径は前記ノズル孔の内径よりも小
さく、それによって前記第２の可燃性ガスが供給される
環状空間がその間に形成され、前記第１および第２の可
燃性ガスは前記ガス出口孔を通って前記ノズル孔から出
ることを特徴とするバーナーヘッド。 - 【請求項１１】 さらに、前記ノズル孔内に前記石英ノ
ズルを保持し、前記ノズル孔の開放端部を密閉する保持
手段を具備している請求項１０記載のバーナーヘッド。 - 【請求項１２】 前記設置および整列部分の外径は、前
記ガス供給部分の前記外径よりも大きく、また、熱膨張
量および熱収縮量における相対的な差を許容するために
前記ノズル孔の前記内径よりも僅かに小さく、それによ
って前記石英ノズルの応力破損を阻止している請求項１
０記載のバーナーヘッド。 - 【請求項１３】 前記設置および整列部分は前記石英ノ
ズルと前記ガス出口孔との間の整列を維持し、それによ
って、前記ガス供給孔から出る前記第１の可燃性ガスは
ガス出口孔を通って導かれる請求項１２記載のバーナー
ヘッド。 - 【請求項１４】 前記設置および整列部分は、さらに前
記ノズル孔内でバーナーヘッドの機械加工されたバーナ
ー設置表面と結合する機械加工されたノズル設置表面を
具備し、前記保持手段は、前記ノズル設置表面と前記バ
ーナー設置表面との強固な結合を保持し、それによって
前記石英ノズルと前記ノズル孔との間を前記第１の可燃
性ガスが通過することを阻止している請求項１１記載の
バーナーヘッド。 - 【請求項１５】 前記石英ノズルは機械加工で形成され
ている請求項１４記載のバーナーヘッド。 - 【請求項１６】 前記石英ノズルは、フレーム研磨さ
れ、アニールされる請求項１５記載のバーナーヘッド。 - 【請求項１７】 前記ノズル孔の解放端部は内部ねじ溝
を具備しており、前記保持手段は、 前記ノズル孔の内部ねじ溝とねじ結合する外部ねじ溝を
有するエンドキャップと、 前記エンドキャップと前記石英ノズルとの間に位置さ
れ、前記エンドキャップが前記ノズル孔の内部ねじ溝と
のねじ結合して受けられるときに圧縮され、それによっ
て前記石英ノズル上にばね力を加えるばねとを具備して
いる請求項１４記載のバーナーヘッド。 - 【請求項１８】 前記エンドキャップはさらに機械的オ
ペレータと結合するオペレータによって結合可能な孔を
具備している請求項１７記載のバーナーヘッド。 - 【請求項１９】 前記ガス供給孔の寸法は、そこを通る
前記第１の可燃性ガスの所望された流量率を与えるため
に選択される請求項１０記載のバーナーヘッド。 - 【請求項２０】 前記第１の可燃性ガスは酸素（Ｏ2 ）
であり、前記第２の可燃性ガスは水素（Ｈ2 ）である請
求項１０記載のバーナーヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US38403595A | 1995-02-06 | 1995-02-06 | |
| US384035 | 1995-02-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08303727A true JPH08303727A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=23515765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8020223A Pending JPH08303727A (ja) | 1995-02-06 | 1996-02-06 | 固定ヘッドバーナー用の石英ノズル |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5791563A (ja) |
| EP (1) | EP0725252B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08303727A (ja) |
| CA (1) | CA2165609A1 (ja) |
| DE (1) | DE69601584D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6358041B1 (en) * | 2000-04-21 | 2002-03-19 | Eastman Chemical Company | Threaded heat shield for burner nozzle face |
| JP3881985B2 (ja) * | 2001-12-04 | 2007-02-14 | 株式会社アトック | 石英ガラス製流体送給用単穴ノズル及び石英ガラス製流体送給用多穴バーナヘッド |
| KR100901120B1 (ko) * | 2008-12-02 | 2009-06-08 | 황부성 | 수소산소 혼합가스 연소버너 |
| FR3069464B1 (fr) * | 2017-07-31 | 2019-08-09 | Saint-Gobain Isover | Installation de fabrication de laine minerale et dispositif de projection d’une composition d’encollage equipant une telle installation |
| CN113019724B (zh) * | 2021-02-18 | 2022-10-14 | 北京航化节能环保技术有限公司 | 一种喷嘴装置及喷嘴头部装配尺寸的控制方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2713894A (en) * | 1955-07-26 | R sage | ||
| GB881770A (en) * | 1959-01-20 | 1961-11-08 | Radiation Ltd | Gas burners |
| US3156292A (en) * | 1961-04-24 | 1964-11-10 | Richard W Ross | Gas burner with secondary air supply |
| US3409233A (en) * | 1966-06-28 | 1968-11-05 | Air Reduction | Slotted scarfing burner |
| US3648932A (en) * | 1969-10-27 | 1972-03-14 | Pittway Corp | Valve button with aspirator passageway |
| DE2132968A1 (de) * | 1970-07-04 | 1972-01-13 | Guiseppe Fogliani | Gasbrenner |
| US3876149A (en) * | 1973-04-26 | 1975-04-08 | William J Futerko | Method of forming a torch tip and torch tips |
| US3847355A (en) * | 1973-12-05 | 1974-11-12 | Tescom Corp | Torch apparatus |
| US4081136A (en) * | 1977-01-21 | 1978-03-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Dual manifold high performance throttleable injector |
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