JPH09164347A - 液体生成物の噴霧方法およびその噴霧装置 - Google Patents
液体生成物の噴霧方法およびその噴霧装置Info
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Abstract
所望の火炎の特性に調節する事が可能で燃焼炉中の高温
に逆らい長くソフトな炎を得る方法および装置の提供。 【解決の手段】 液体生成物を装置の外部の作業空間へ
の噴霧の方法およびその装置であって、この液体生成物
を先行して噴霧する先行噴霧手段(12,30)を有し、噴霧
されるべき液体生成物をこの先行噴霧手段に供給する手
段と、先行噴霧される混合体を噴霧する手段とから構成
し、これらの先行噴霧手段(12,30)は、この混合体を作
業空間(21)に直接的にイジェクトするアウトレット(20)
を有し、この噴霧手段は、この先行噴霧手段のアウトレ
ット(20)において作業空間内にガス状噴霧流をイジェク
トする手段(14)も含んで構成して、例えばガラス融解炉
のバーナー等に応用する。
Description
生成物を装置の外部の作業空間へ噴霧する方法およびそ
の装置に関する。
置には、液体生成物の先行噴霧が作業空間よりも先行噴
霧空間の内部で行われ、先行噴霧された混合体は、ガス
状の噴霧流を利用することで搬送されるような噴霧方法
に係わる方法があった。また、液体生成物を先行して噴
霧する先行噴霧手段と、噴霧されるべき液体生成物をこ
の先行噴霧手段に供給する手段と、先行噴霧される混合
体を噴霧する手段とから成る噴霧装置に係わる装置があ
った。
吹き付けが可能で、特に、重油燃料を良好に微粒子化で
きる噴霧方法および装置が知られている。
る炎の特性は、噴霧装置のアウトレットでその液体が噴
霧された品質に依存し、特に、得られた滴粒のサイズ
や、それら粒子の統計学的な拡散した直径によって決ま
る。さらに、得られる炎の状態は、そのアウトレットで
噴霧された液体のイジェクション速度に依存する。この
噴霧特性によればソフトな又はハードな炎が得られ、そ
してその炎は噴霧装置の終端部に接するか接しない場合
もある。さらに、ガラス融解のための加熱炉のための噴
霧装置においては、その噴霧装置は、加熱炉内の140
0〜1700℃の範囲におよぶ高温に耐え得るものでな
ければならない。特に、この様な装置は、稼働していな
い場合であっても、ある時間、この高温の状態に耐えら
れなければならない。
条件を部分的または不完全に満足するのみであるのが現
状である。例えば、2つの組み合わされた霧滴化噴霧装
置が知られているが、これは、第1の先行噴霧チャンバ
を有し、この中に先行噴霧の流動体と液体燃料とが誘導
される。この先行噴霧チャンバのアウトレットは、第2
の噴霧チャンバのアウトレットに開口し、ガス状噴霧流
のための複数の入り口から成っている。この第2の噴霧
チャンバのアウトレットは、噴霧された燃料が火炎とな
っている作業空間に開かれている。
部噴霧チャンバ内に噴霧された燃料が存在するため、爆
発の恐れがあり、少なくとも、作業空間と連絡している
方のチャンバでは炎が起こり得る。さらに、この様な装
置は、火の接触に対する防御が極めて貧弱である。
の方法およびその装置を提供することであり、特に、液
体燃料を用いて、与えられた燃料流量において所望の火
炎の特性に調節する事が可能であり、燃焼炉中の高温に
逆らって、長くソフトな炎を得る事にある。
を達成するために本発明は次のような手段を講じてい
る。
間に導入するような上述したタイプの噴霧方法および装
置であり、本発明の1つの態様による噴霧のための方法
を次の特徴を有するように構成する。すなわち、 ・ 液体生成物として特に液体燃料を作業空間内に噴霧
するための方法であり、この液体生成物の先行噴霧は、
この作業空間よりも先行噴霧空間の内部で行われ、先行
噴霧される混合体は、ガス状流体噴霧流を利用すること
によって搬送され、この混合体は、先行噴霧空間からこ
の作業空間に直接的にイジェクトされ、噴霧は作業空間
において遂行される。
噴霧流を利用することで得られる。
の中に搬送され、この閉塞チャンバは、その先行噴霧さ
れた混合体のイジェクションのためのアウトレットを伴
って成り、この作業空間内に開口して成るこのイジェク
ション・アウトレットに導入され、これらは「中心的
に」導入されるこのガス状の先行噴霧流であり「環状」
を成す液体生成物である。
塞チャンバのこのアウトレットに直ちに搬出される。
圧力は、この作業空間の内部にいきわたる圧力よりも1
〜5 barだけ高い。
に対するこの噴霧ガス状流体の先行噴霧流の流量率は、
1〜5である。
ス組成成分は同一である。
業空間に導入される速度は、5m/s〜 120m/sであ
る。
ための装置によれば、次のような特徴をもつように構成
する。
空間内に噴霧するための装置であり、この液体生成物を
先行して噴霧する先行噴霧手段と、噴霧されるべき液体
生成物を、この先行噴霧手段に供給するための手段と、
この先行噴霧される混合体を噴霧するための手段とから
構成され、この先行噴霧手段は、この混合体をこの作業
空間に直接的にイジェクトするアウトレットを有し、こ
の噴霧手段はこの作業空間の内部にガス状の噴霧流をイ
ジェクションするための手段をこの先行噴霧手段のアウ
トレットに含む。
このイジェクション・アウトレットの外側に「放射状」
に開口している。
めのこのイジェクション・アウトレットは、このイジェ
クション・アウトレットの周囲に「環状」に散布され
る。
この噴霧ガス状流体の噴霧流を導入してここでこの先行
噴霧手段がこの噴霧流を受け取る作業空間のための供給
パイプを有する。
この噴霧流のイジェクション手段のアウトレットとは、
実質的に同一平面上に配置されており、この噴霧された
混合体の流れる方向に実質的に垂直である。
行噴霧のイジェクションのためのノズルと、このガス状
流体の先行噴霧を起こすための手段とを有する。
は、出口パイプを有し、これは内部にノズルが配され、
このノズルは、このガス状流体の先行噴霧をイジェクシ
ョンするためのイジェクション終端部を有し、これはこ
のパイプの終端からセットバックして成り、このパイプ
はこの先行噴霧手段のイジェクション・アウトレットを
形成している。
は、このイジェクション・アウトレットに向かうにした
がってこの直径を減じ、ここに先行噴霧が行われる閉塞
チャンバとして設ける。
径は、この先行噴霧手段のこのイジェクション・アウト
レットの第2の直径の1/4 〜 4倍である。
端の直径が、この先行噴霧流動体の供給におけるインタ
ーラプションのイベントの後の「バックフィリング(即
ち埋戻し)」を防止するようにこの直径が減じられてい
る。
および噴霧流の流量率を調節する調節手段を有する。
本発明の理解のためにその実施形態について説明する。
この図1には本発明の噴霧装置の構造を長手方向の断面
図で示す。
ための噴霧装置は軸X−Xを中心にする装置である。ま
た、このアウトレットにおいて、約100μmの直径の
粒滴の混合体が生成され、この値前後の大きさで散布さ
れる。これは、例えば酸素のようなオキシダントと共に
付加的に供給される液体との組み合わせには都合の良い
大きさである。これら手段の形態は、例えば、噴霧装置
の周囲に環状の細管(vein)を形成している。これらは、
通常のガラス融解加熱炉の耐火レンガ内に直接的に配置
された循環部のコンジットを備え、内部では噴霧装置が
軸上に配設されている。またこれらオキシダントを供給
する手段は、この噴霧装置の側に配置された酸素漕によ
って形成されている。
パイプ10を備え、この場合は燃料オイルであり、この
内部には、これをガス状に先行して噴霧しイジェクトす
るためのノズル12が同軸状に配置されている。また、
外部パイプ14がこのパイプ10の周囲に同軸状に配さ
れ、その開口部の終端においてガス状の噴霧流をイジェ
クトするに最適なように設けられている。この噴霧ガス
および先行噴霧ガスは、例えば、エアーまたはストリー
ムであり、これらのそれぞれが識別できれば、同じ資源
から供給されてもよい。
り、その厚さが1〜6mmである。液体燃料の流れるその
終端に向かって16の直径が減少し、17の通常の直径
D1から18の円柱状の細くなった直径D2に向かって
流れる。この終端部は直径2mmであり、長さ(図中のL
1)は10mm以上である。
プなどの液体燃料供給手段19に接続され、その供給す
る圧力は1.5bar以上である。また、このパイプ10の
自由端部は作業空間21の内部に開口して成り、この空
間は上記の噴霧装置の外部に存在し、この空間内では炎
が喚起され、例えば加熱炉の内部空間として考えられて
いる。
に沿って直径D3の部分22を形成しており、先行噴霧
ガス流の流れる方向にその直径が徐々に減ずる部分24
を有している。この24はその終端に直径D4の円柱状
の部分26を有し、上記D3より細くその長さがL2、
例えば2mmに等しく形成されている。このノズル12
は、軸X−Xに沿ってパイプ10の内側に設けられ、こ
の出口終端部28は、このパイプ10のアウトレット2
0に直接的に指向して配されている。またこの終端部2
8は、この終端部20からセットバックして配置され、
図中のL3の距離だけ離間して配置されている。
12のアウトレット終端部28とパイプ10の終端部2
0との間のパイプ10内に定義される空間である。この
空間は液体燃料の先行噴霧のための空間である。
ノズル12からのガス状流体の噴出によって、液体燃料
の効果的な先行噴霧を確実なものにするように充分に大
きく設定されるべきである。しかし、この距離は、その
混合体内で粒滴のコアレッセンス(即ちゆ着)現象が起
こることを防ぐために200mmより小さい必要がある。
流を起こすような、例えばコンプレッサなどの手段31
に接続されている。この手段31はこのガス流の流量率
の適合するように調節できるタイプのものが含まれる。
ために作られ、例えばステンレス鋼製であり、パイプ1
0の外側に同軸状に設けられている。この外側パイプ1
4は、軸に沿って直径D5の部分32を形成しており、
先行噴霧ガス流の流れる方向にその直径が徐々に減ずる
部分33を有している。この33はその終端に直径D6
の円柱状の部分34を有し、上記D5より細くその長さ
がL4に形成されている。部分34は上記の部分18を
取り巻いて配され、環状のアウトレット・コンジット3
8として定義された部分であり、ガス状の噴霧流のため
の部分である。この終端部36は、作業空間に直接的に
開口し、この噴霧装置のイジェクション方向に対して、
実質的に垂直な同一平面上に正確に配置され、この閉塞
チャンバ30のアウトレット終端部20と同一面になる
ようにも配されている。
噴霧流を起こすような例えばコンプレッサなどの手段4
0が接続されている。この手段は、このガス状の流量率
を調節するための既存の何らかの手段を含んでいる。こ
の噴霧ガスの流量率の調節手段は、先行噴霧ガスのため
の手段と組み合わされてもよい。特に、これら両方のガ
スが区別でき、同一の資源から供給されてくる場合であ
れば許される。さらに、これら流量率の調節手段は、ア
ウトレット・コンジット38の断面の一機能として適切
であり、これはガス状噴霧流を得るためのにあり、イジ
ェクション速度はおよそ5m/s 〜 120m/sである。
び噴霧流を起こすための手段があり、これらの手段は、
噴霧流に対する先行噴霧流のフローレート(例えば、流
量率)が約1〜5の範囲になるように調節されている。
その空間に移動した液体燃料は、ノズル12のアウトレ
ットにおいてイジェクトされたガス状の先行噴霧流の作
用の元に、チャンバ30の内部に先行噴霧される。満足
できる先行噴霧を得るためには、部分18の直径D2
は、この閉塞チャンバ30の内部の圧力が作業空間21
における圧力よりも約1〜5barの範囲で高くなるよう
に設定されている。 この様に、チャンバ30内部にい
きわたる圧力の作用および、ガス状の先行噴霧流の作用
によって、その混合体の先行噴霧されたものがアウトレ
ット終端20から直接的に作業空間21の内部にイジェ
クトされ、図中に破線で示された中心的に噴出する中心
ジェット42となって出力される。
空間21にイジェクトされ、この作業空間に直接的に入
力され、図中の破線で示すような環状ジェット44を形
成する。そしてそれは、この作業空間21における噴霧
装置の外側で、アウトレット20から出力された先行噴
霧流の混合体と会ってその噴霧を完了する。詳しくは、
外側のガス状の噴霧流は付加的な噴霧を確実にし、この
噴霧は、先行噴霧され拡散された混合体の粒子のサイズ
を粒滴の直径になる方向に小さくする。
は、閉塞チャンバ30の内部に設けられた「先行噴霧空
間」に第1回目(即ち最初)の噴霧として噴霧され、そ
の混合体は、続いて外側の噴霧として作業空間21内に
起こる噴霧が行われて炎が起こる。
流量率を調節する手段は、この噴霧装置のアウトレット
で得られる炎の特性を決定することを可能にする。
ト36でイジェクトされたガス状の噴霧流は、部分18
終端の熱による作用に対しての防御を、特に放熱により
確実なものにする。このようにして、ガス状の噴霧流の
連続的な冷却作用の提供とこの終端の下流方向への防御
層の形成によって、38終端の焼き付きのリスクが取り
除かれる。
ジェット44は、この噴霧装置のアウトレットにおいて
先行噴霧された混合体42を取り囲み、この先行噴霧さ
れた混合体がチャンバ30内で、加熱炉に別途導入され
た酸素と接触することを防いでいる。これにより、チャ
ンバ30内にあらかじめ噴霧された混合体が発火するリ
スクが効果的に減少する。
ョン・ノズルの終端部28を直径D4に縮小させたこと
は、運用中にこの終端に生ずるプレッシャドロップに起
因する先行噴霧ガスの供給における一時的な中断によっ
て、このノズル12が液体燃料で埋め戻される現象、即
ち「バックフィリング」が発生しないように防止するこ
とも可能である。
行噴霧するときの良好な空間的な同質性(homogeneity)
を確実にするためには、部分18の長さを充分満足でき
る長さである例えば10mm以上の値のL1になるように
選択して設定される。
ガス状先行噴霧流に加えて、チャンバ30により定義さ
れた「先行噴霧空間」の内部への先行噴霧を改善するた
め、他の手段が置き代わるか又は更に追加する手段を採
用してもよいであろう。例えば、液体燃料をブレークア
ップするロータリー・ディッシュを採用してもよい。ま
た、チャンバ30に流入する大きな運動エネルギーを添
加するための液体燃料圧縮手段を採用してもよい。
径を10〜1000μmという範囲とし、アウトレット
で得られる50%が100μmの直径を有しているもの
する。なおこれは、ガス状の先行噴霧流のフローレート
(例えば、流量率)に対するインジェクトされた液体燃
料オイルの割合が1/20 〜 1/10の場合である。
流体のイジェクション速度の大きさを確認することを可
能にした。この速度は通常運転において5m/s 〜 12
0m/sである。
状の細流、即ち環状ジェット44から得られる効果が大
きい。ただし、高速は生ずる炎の根付きに対しては有害
である。
より示された断面部の増加によっても改良される。例え
ば、この増加または、この終端に再入可能な例えばくぼ
み形状のリエントラント・エッジをもたせることによっ
ても改善がみられる。つまりこれはオキシダントの再循
環を許すかまたは、部分34の前方で形成されるべき熱
いガスの再循環も許すので、その炎の根付きが促進され
る。
速度が大きいほど、炎の流入に対する噴霧装置の防御機
能が促進されるが、この部分34の温度の増加を生じ、
一方、遅い速度は、上述した防御機能に限界が生ずる
が、部分34の温度は低減する。また、ここで述べた噴
霧装置は、粘性が100cSt 以下のどんな液体燃料の噴
霧も可能にする。
も採用可能であり、特に、ガラス融解用の加熱炉のバー
ナーにおいては、長くソフトな根付きの炎が得られる。
また、そのオキシダントは20〜100%の酸素混有率
で利用できる。この装置は、各種のフローレートを調節
することで、生成する炎の長さおよび大きさを1〜4の
率で変化させ使うことを許容する。更に、この装置の稼
働範囲は、液体燃料の名目のフローレートの30〜15
0%の範囲で変化させて運用できる。
によれば、液体燃料を用い与えられた燃料流量において
も所望する火炎の特性に調節できると共に、燃焼炉中の
高温にも強く、しかも長くソフトな安定した炎を得るこ
とが可能となる。
図。
Claims (19)
- 【請求項1】 液体生成物として特に液体燃料を作業空
間内に噴霧するための方法であり、この液体生成物の先
行噴霧は、この作業空間よりも先行噴霧空間の内部で行
われ、 先行噴霧される混合体は、ガス状流体噴霧流を利用する
ことによって搬送され、 前記混合体は、前記先行噴霧空間からこの作業空間に直
接的にイジェクトされ、 前記噴霧は、前記作業空間において遂行されることを特
徴とする液体生成物の噴霧方法。 - 【請求項2】 前記液体生成物の噴霧は、ガス状流体噴
霧流を利用することによって得られることを特徴とす
る、請求項1に記載の噴霧方法。 - 【請求項3】 前記液体生成物の噴霧は閉塞チャンバの
中に搬送され、この閉塞チャンバは、その先行噴霧され
た混合体のイジェクションのためのアウトレットを伴っ
て成り、 前記作業空間内に開口して成る前記イジェクション・ア
ウトレットに導入され、これらは「中心的に」導入され
る前記ガス状の先行噴霧流であり「環状」を成す液体生
成物であることを特徴とする、請求項2に記載の噴霧方
法。 - 【請求項4】 前記先行噴霧混合体の噴霧は、前記閉塞
チャンバの前記アウトレットに直ちに搬出されることを
特徴とする、請求項3に記載の噴霧方法。 - 【請求項5】 前記閉塞チャンバの内部にいきわたる圧
力は、前記作業空間の内部にいきわたる圧力よりも1〜
5 barだけ高いことを特徴とする、請求項3または請求
項4に記載の噴霧方法。 - 【請求項6】 前記噴霧ガス状流体の噴霧流の流量率に
対する前記噴霧ガス状流体の先行噴霧流の流量率は、1
〜5であることを特徴とする、請求項2〜請求項5の何
れかに記載の噴霧方法。 - 【請求項7】 前記先行噴霧流および前記噴霧流のガス
組成成分は、同一であることを特徴とする、請求項2〜
請求項6の何れかに記載の噴霧方法。 - 【請求項8】 前記噴霧ガス状流体の噴霧流が前記作業
空間に導入される速度は、5m/s 〜 120m/sであるこ
とを特徴とする、請求項1〜請求項7の何れかに記載の
噴霧方法。 - 【請求項9】 液体生成物として特に液体燃料を作業空
間内に噴霧するための装置であり、この装置は、 この液体生成物を先行して噴霧する先行噴霧手段と、噴
霧されるべき液体生成物を、前記先行噴霧手段に供給す
るための手段と、 前記先行噴霧される混合体を噴霧するための手段と、か
ら構成され、 前記先行噴霧手段は、 前記混合体を、前記作業空間に直接的にイジェクトする
アウトレットを具備し、 前記噴霧手段は、前記作業空間の内部にガス状の噴霧流
をイジェクションするための手段を、前記先行噴霧手段
の前記アウトレットに含んでいることを特徴とする液体
生成物の噴霧装置。 - 【請求項10】 前記噴霧流のイジェクション手段は、
前記イジェクション・アウトレットの外側に「放射状」
に開口して成ることを特徴とする、請求項9に記載の噴
霧装置。 - 【請求項11】 前記噴霧流のイジェクション手段のた
めの前記イジェクション・アウトレットは、前記イジェ
クション・アウトレットの周囲に「環状」に散布される
ことを特徴とする、請求項10に記載の噴霧装置。 - 【請求項12】 前記噴霧流のイジェクション手段は、
前記噴霧ガス状流体の噴霧流を導入してここで前記先行
噴霧手段がこの噴霧流を受け取る前記作業空間のための
供給パイプを具備することを特徴とする、請求項11に
記載の噴霧装置。 - 【請求項13】 前記先行噴霧手段のアウトレットと、
前記噴霧流のイジェクション手段のアウトレットとは、
実質的に同一平面上に配置されており、この噴霧された
混合体の流れる方向(X-X)に実質的に垂直であること
を特徴とする、請求項9〜請求項12の何れかに記載の
液体生成物の噴霧装置。 - 【請求項14】 前記先行噴霧手段は、ガス状流体の先
行噴霧のイジェクションのためのノズルと、このガス状
流体の先行噴霧を起こすための手段と、を具備すること
を特徴とする、請求項9〜請求項13の何れかに記載の
噴霧装置。 - 【請求項15】 前記液体生成物を供給するための手段
は、出口パイプを具備し、これは内部に前記ノズルが配
され、 前記ノズルは、このガス状流体の先行噴霧をイジェクシ
ョンするためのイジェクション終端部を有し、これは前
記パイプの終端からセットバックして成り、この前記パ
イプは、前記先行噴霧手段のイジェクション・アウトレ
ットを形成していることを特徴とする、請求項14に記
載の噴霧装置。 - 【請求項16】 前記液体生成物を供給する供給パイプ
は、前記イジェクション・アウトレットに向かうにした
がってこの直径を減じて成り、ここに前記先行噴霧が行
われる閉塞チャンバとして設けられていることを特徴と
する、請求項15に記載の噴霧装置。 - 【請求項17】 前記ノズルの終端に位置する第1の直
径は、前記先行噴霧手段の前記イジェクション・アウト
レットの第2の直径の1/4 〜 4倍であることを特徴
とする、請求項14〜請求項16 に記載の噴霧装置。 - 【請求項18】 前記ノズルは、前記アウトレットの終
端の直径が、前記先行噴霧流動体の供給におけるインタ
ーラプションのイベントの後の「バックフィリング(即
ち埋戻し)」を防止するようにこの直径が減じられて成
ることを特徴とする、請求項14〜請求項17に記載の
噴霧装置。 - 【請求項19】 前記装置は、更に前記噴霧ガス状流体
および噴霧流の流量率を調節する調節手段を具備してい
ることを特徴とする、請求項9〜請求項18の何れかに
記載の噴霧装置。
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