JPH09176823A - 衝撃安定化の超音速炎噴射方法および装置 - Google Patents
衝撃安定化の超音速炎噴射方法および装置Info
- Publication number
- JPH09176823A JPH09176823A JP8077618A JP7761896A JPH09176823A JP H09176823 A JPH09176823 A JP H09176823A JP 8077618 A JP8077618 A JP 8077618A JP 7761896 A JP7761896 A JP 7761896A JP H09176823 A JPH09176823 A JP H09176823A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conduit
- supersonic
- flow
- shock
- velocity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
- B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
- B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素−燃料混合物中に燃焼を連続して開始し
かつこれらの反応剤の高速の流れ中で安定した炎反応を
保持するための手段の変化を設けることにより導管安定
化モードを改良する。 【解決手段】 超音速炎噴射装置は比較的小さい断面積
の流入部分、膨張超音速ノズル部分および互いに直列に
接続される延長された長さの筒状導管を有する本体を含
んでいる。装置を使用して、高圧の酸化剤が流れが音速
速度に増加される流入通路に導入される。酸化剤の音速
速度流れが次いで燃焼されるべき燃料を酸化剤流に導入
しながらガス流の方向において膨張断面の通路に導入さ
れる。酸化剤または酸化剤および燃料の流れの速度は次
いで衝撃が延長された導管長さに沿う炎反応を安定化す
るように発生される一定の断面積の延長された導管への
流入の前に超音速の速度に増加されそれにより超音速炎
噴射が延長された導管を出る。
かつこれらの反応剤の高速の流れ中で安定した炎反応を
保持するための手段の変化を設けることにより導管安定
化モードを改良する。 【解決手段】 超音速炎噴射装置は比較的小さい断面積
の流入部分、膨張超音速ノズル部分および互いに直列に
接続される延長された長さの筒状導管を有する本体を含
んでいる。装置を使用して、高圧の酸化剤が流れが音速
速度に増加される流入通路に導入される。酸化剤の音速
速度流れが次いで燃焼されるべき燃料を酸化剤流に導入
しながらガス流の方向において膨張断面の通路に導入さ
れる。酸化剤または酸化剤および燃料の流れの速度は次
いで衝撃が延長された導管長さに沿う炎反応を安定化す
るように発生される一定の断面積の延長された導管への
流入の前に超音速の速度に増加されそれにより超音速炎
噴射が延長された導管を出る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は衝撃安定化の超音速
炎噴射方法および装置に関し、とくに高融点材料を噴霧
するのに適する高温および高速炎噴射を発生するための
衝撃安定化の導管モード装置に関する。
炎噴射方法および装置に関し、とくに高融点材料を噴霧
するのに適する高温および高速炎噴射を発生するための
衝撃安定化の導管モード装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】炎噴射は一般的な加熱の目的ならびに花
崗岩の切断および穿孔および母体材料上にコーテイング
を形成するための金属または他の材料の熱噴霧を含む特
殊な用途に利用される。高い熱伝達率および／または超
音速炎噴射が必要とされる場合に、幾つかの型の炎発生
装置が利用可能であつた。これらの装置は２つの基本作
動モード−−室−安定化モードおよび導管−安定化モー
ド−−に濃縮される。
崗岩の切断および穿孔および母体材料上にコーテイング
を形成するための金属または他の材料の熱噴霧を含む特
殊な用途に利用される。高い熱伝達率および／または超
音速炎噴射が必要とされる場合に、幾つかの型の炎発生
装置が利用可能であつた。これらの装置は２つの基本作
動モード−−室−安定化モードおよび導管−安定化モー
ド−−に濃縮される。
【０００３】導管および室モードの最も早期の記載はジ
ー・エツチ・スミス等の特許（アメリカ合衆国特許第
２，８６１，９００号）に示されている。本出願の図１
はスミス等によつて説明された型の「導管安定化」装置
の簡略化されたスケツチである。バーナー１０は異なる
直径の２つの孔からなる。酸素は比較的小さい直径の孔
１２を通ってバーナー１０に流入する。通路１２を通っ
て孔１２に流入する燃料は酸素流と混合しかつ混合され
た流れは孔１２からより大きい導管１１に放出される。
酸素−燃料混合物は導管１１からの炎生成物の退出の前
に発生するほぼ完全な燃焼により導管１１へのその入口
で点火される。超音速炎１４が導管１１を超えて炎噴射
として延びかつ衝撃ダイヤモンド１６により特徴付けら
れる。金属粉末が導管１１を通して注入される。
ー・エツチ・スミス等の特許（アメリカ合衆国特許第
２，８６１，９００号）に示されている。本出願の図１
はスミス等によつて説明された型の「導管安定化」装置
の簡略化されたスケツチである。バーナー１０は異なる
直径の２つの孔からなる。酸素は比較的小さい直径の孔
１２を通ってバーナー１０に流入する。通路１２を通っ
て孔１２に流入する燃料は酸素流と混合しかつ混合され
た流れは孔１２からより大きい導管１１に放出される。
酸素−燃料混合物は導管１１からの炎生成物の退出の前
に発生するほぼ完全な燃焼により導管１１へのその入口
で点火される。超音速炎１４が導管１１を超えて炎噴射
として延びかつ衝撃ダイヤモンド１６により特徴付けら
れる。金属粉末が導管１１を通して注入される。
【０００４】この従来の「導管モード」ジオメトリー
（図１）において、ガス流は「詰まらせ」られる。すな
わち、導管１１の壁は超音速速度に達するのに必要とさ
れるガスの急速な膨張を阻止する。超音速速度は開放大
気において導管１１の出口を超えて単に発生する。「詰
まらせられた流れ」において導管長さ全体にわたるガス
圧力は大気以上に留まる（図２参照）。「詰まらせられ
た流れ」において出口ガス速度は熱い燃焼生成物に関し
て約３０００フイート／秒である音速速度（図３参照）
に達した。
（図１）において、ガス流は「詰まらせ」られる。すな
わち、導管１１の壁は超音速速度に達するのに必要とさ
れるガスの急速な膨張を阻止する。超音速速度は開放大
気において導管１１の出口を超えて単に発生する。「詰
まらせられた流れ」において導管長さ全体にわたるガス
圧力は大気以上に留まる（図２参照）。「詰まらせられ
た流れ」において出口ガス速度は熱い燃焼生成物に関し
て約３０００フイート／秒である音速速度（図３参照）
に達した。
【０００５】本出願の図７はスミス等により説明された
型の「室−安定化モード」の簡略化されたスケツチであ
る。図７の「室安定化モード」は燃焼反応を安定化しか
つそれを収容するために比較的大きい容量の室３１を利
用する。酸素および燃料はポート３２および３３を介し
てバーナー３０の室３１に圧力下で給送される。膨張円
錐孔３５を有する非常に小さいノズル喉部３４が室３１
から出ている熱いガスを聞く端に高い速度に膨張させ
る。５００ｐｓｉｇ（図２および図３）の入口酸素圧力
に関して出口ガス速度は８０００フイート／秒以上であ
る。高い粒子衝突速度が熱噴霧方法最適化のために必要
とされる場合に、「室モード」は「導管モード」より優
れている。
型の「室−安定化モード」の簡略化されたスケツチであ
る。図７の「室安定化モード」は燃焼反応を安定化しか
つそれを収容するために比較的大きい容量の室３１を利
用する。酸素および燃料はポート３２および３３を介し
てバーナー３０の室３１に圧力下で給送される。膨張円
錐孔３５を有する非常に小さいノズル喉部３４が室３１
から出ている熱いガスを聞く端に高い速度に膨張させ
る。５００ｐｓｉｇ（図２および図３）の入口酸素圧力
に関して出口ガス速度は８０００フイート／秒以上であ
る。高い粒子衝突速度が熱噴霧方法最適化のために必要
とされる場合に、「室モード」は「導管モード」より優
れている。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】しかしながら、酸素圧力が好
都合な粒子速度を発生するために上昇されるので、冷却
水（図示せず）に対する許容し得ない熱損失が発生す
る。アルミニウム酸化物のごときより高い融点の材料は
固体のままでかつコーテイングを形成しない。
都合な粒子速度を発生するために上昇されるので、冷却
水（図示せず）に対する許容し得ない熱損失が発生す
る。アルミニウム酸化物のごときより高い融点の材料は
固体のままでかつコーテイングを形成しない。
【０００７】炎から冷却水（図示せず）への熱伝達に利
用し得る非常に小さい「湿った表面」を有する、「導管
モード」は「室モード」に関してより非常に高い炎噴射
温度を有する。したがつて、粒子速度が非常に低いとし
ても、導管モードが幾つかの型の熱噴霧に関して選択さ
れねばならないかも知れない。
用し得る非常に小さい「湿った表面」を有する、「導管
モード」は「室モード」に関してより非常に高い炎噴射
温度を有する。したがつて、粒子速度が非常に低いとし
ても、導管モードが幾つかの型の熱噴霧に関して選択さ
れねばならないかも知れない。
【０００８】内方導管壁上の粒子形成を制限するための
他の形状の導管安定化装置がブローニング特許（アメリ
カ合衆国特許第４，８３６，４４７号）に開示されてい
る。この特許において、膨張部分１２は拡散器として作
用しかつガス流の通路に沿う点において流れは超音速で
はない。
他の形状の導管安定化装置がブローニング特許（アメリ
カ合衆国特許第４，８３６，４４７号）に開示されてい
る。この特許において、膨張部分１２は拡散器として作
用しかつガス流の通路に沿う点において流れは超音速で
はない。
【０００９】本発明の目的は酸素−燃料混合物の燃焼を
連続して開始しかつ安定した炎反応をこれらの反応の高
い速度の流れ内に保持するための手段の変化を設けるこ
とによる導管安定化モードを改良することである。
連続して開始しかつ安定した炎反応をこれらの反応の高
い速度の流れ内に保持するための手段の変化を設けるこ
とによる導管安定化モードを改良することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によると、比較的小さい断面積の流入通路を
有する本体および延長された長さの筒状導管に接続され
た膨張超音速ノズル部分２３から構成される新規かつ改
良された炎噴射装置が提供される。
に、本発明によると、比較的小さい断面積の流入通路を
有する本体および延長された長さの筒状導管に接続され
た膨張超音速ノズル部分２３から構成される新規かつ改
良された炎噴射装置が提供される。
【００１１】また、本発明によれば、同じく上記目的を
達成するために、混合された酸化剤ガスと燃料の流れを
導入して延長された導管の最初の部分を通して超音速で
流し、ガス流の圧力、温度、速度および乱れの十分な変
化を強制する前記導管内に衝撃を形成させて前記衝撃の
下流で燃焼反応を開始しおよび／またはそれを維持する
ことからなり、それにより前記燃焼を残りの導管長さを
通って延長させかつ超音速噴射流の形で前記導管出口を
超えて延長させる上記装置を使用する高温の超音速炎噴
射流を発生する新規かつ改良された方法が提供される。
達成するために、混合された酸化剤ガスと燃料の流れを
導入して延長された導管の最初の部分を通して超音速で
流し、ガス流の圧力、温度、速度および乱れの十分な変
化を強制する前記導管内に衝撃を形成させて前記衝撃の
下流で燃焼反応を開始しおよび／またはそれを維持する
ことからなり、それにより前記燃焼を残りの導管長さを
通って延長させかつ超音速噴射流の形で前記導管出口を
超えて延長させる上記装置を使用する高温の超音速炎噴
射流を発生する新規かつ改良された方法が提供される。
【００１２】本発明の上記および他の目的、特徴および
利点は添付図面に例示されるような本発明の好適な実施
例の以下のより詳細な説明から明らかとなる。
利点は添付図面に例示されるような本発明の好適な実施
例の以下のより詳細な説明から明らかとなる。
【００１３】
【実施例】比較的高い値に粒子速度を保持し、さらに冷
却剤に対する熱加熱損失を減少するような努力におい
て、図４の「衝撃安定化導管モード」は優れた結果を付
与する。図１の従来の「導管モード」は約１５０ｐｓｉ
ｇ（ポンド／平方インチ）の入口酸素圧力以上で作動す
ることができない。炎反応は満足のいくように安定化さ
れずかつ炎は、単に、「吹き出される」だけである。ガ
ス温度は十分に高いけれども。炎噴射速度は余りにも低
すぎる。
却剤に対する熱加熱損失を減少するような努力におい
て、図４の「衝撃安定化導管モード」は優れた結果を付
与する。図１の従来の「導管モード」は約１５０ｐｓｉ
ｇ（ポンド／平方インチ）の入口酸素圧力以上で作動す
ることができない。炎反応は満足のいくように安定化さ
れずかつ炎は、単に、「吹き出される」だけである。ガ
ス温度は十分に高いけれども。炎噴射速度は余りにも低
すぎる。
【００１４】図４において、バーナー２０は比較的小さ
い断面積の流入通路２２および該通路２２より大きい断
面積を有する延長された長さの筒状導管２１に接続され
る膨張超音速ノズル部分２３を含む本体部片からなる。
ポート２４および２５を通って通路２２に導入される酸
素および燃料はともに混じり合いかつノズル膨張部分２
３に流入する前に音速速度に達する。基板にコーテイン
グされるべき粉末はポート２９を通して注入される。５
００ｐｓｉｇの酸素入口圧力（図５および図６）におい
てガス圧力は２０００フイート／秒以上の冷たいガス速
度により超音速膨張の終わりにより大気より低くなるか
も知れない。膨張部分２３が筒状導管に２１に合流する
壁に形成される不連続性は弱い衝撃４０を形成する。小
さい圧力増加が衝撃前方を横切ってほぼ瞬時に発生しか
つガス速度は幾らか減少される。衝撃４０を超えて反応
ガス（酸素および燃料）は導管２１中でほぼ完全に燃焼
される。少量の燃焼が衝撃４０の上流で発生し得たとい
うことは可能であるけれども、その有効な熱解放による
十分に安定した燃焼は衝撃４０の不存在において発生し
得なかつた。追加の衝撃４１が導管２１中に発生しかつ
衝撃ダイヤモンド２７が炎噴射２８中に発生する。
い断面積の流入通路２２および該通路２２より大きい断
面積を有する延長された長さの筒状導管２１に接続され
る膨張超音速ノズル部分２３を含む本体部片からなる。
ポート２４および２５を通って通路２２に導入される酸
素および燃料はともに混じり合いかつノズル膨張部分２
３に流入する前に音速速度に達する。基板にコーテイン
グされるべき粉末はポート２９を通して注入される。５
００ｐｓｉｇの酸素入口圧力（図５および図６）におい
てガス圧力は２０００フイート／秒以上の冷たいガス速
度により超音速膨張の終わりにより大気より低くなるか
も知れない。膨張部分２３が筒状導管に２１に合流する
壁に形成される不連続性は弱い衝撃４０を形成する。小
さい圧力増加が衝撃前方を横切ってほぼ瞬時に発生しか
つガス速度は幾らか減少される。衝撃４０を超えて反応
ガス（酸素および燃料）は導管２１中でほぼ完全に燃焼
される。少量の燃焼が衝撃４０の上流で発生し得たとい
うことは可能であるけれども、その有効な熱解放による
十分に安定した燃焼は衝撃４０の不存在において発生し
得なかつた。追加の衝撃４１が導管２１中に発生しかつ
衝撃ダイヤモンド２７が炎噴射２８中に発生する。
【００１５】衝撃安定化導管モードは従来の導管モード
装置の約２倍の噴射速度を創出することができる。噴射
温度は高いままでセラミツク噴霧を許容する。この装置
は高融点材料が噴霧されねばならない室モード装置を実
行する。ジオメトリー（外形）は非常に簡単でかつ作動
の長さは室モードの小さいノズル喉部３４（図７）が除
去されるように大きく延長される。酸化剤として純粋な
酸素を使用する、高い圧力において、喉部の寿命は該喉
部での強力な熱伝達により制限される。
装置の約２倍の噴射速度を創出することができる。噴射
温度は高いままでセラミツク噴霧を許容する。この装置
は高融点材料が噴霧されねばならない室モード装置を実
行する。ジオメトリー（外形）は非常に簡単でかつ作動
の長さは室モードの小さいノズル喉部３４（図７）が除
去されるように大きく延長される。酸化剤として純粋な
酸素を使用する、高い圧力において、喉部の寿命は該喉
部での強力な熱伝達により制限される。
【００１６】通常の導管モード装置に関連して、導管モ
ード装置の圧力および速度両方のプロツト（図２および
図３）は本発明の衝撃安定化導管モードのそれらと明確
に異なる。滑らかな遷移が導管モードに存在する。本発
明による装置における衝撃は圧力および速度双方のほぼ
瞬時の変化を発生する。
ード装置の圧力および速度両方のプロツト（図２および
図３）は本発明の衝撃安定化導管モードのそれらと明確
に異なる。滑らかな遷移が導管モードに存在する。本発
明による装置における衝撃は圧力および速度双方のほぼ
瞬時の変化を発生する。
【００１７】内方導管壁上の粒子形成を制限するための
導管安定化装置を開発するための早い時期のプログラム
において、かなり成功と判明したジオメトリーが開発さ
れた（アメリカ合衆国特許第４，８３６，４４７号参
照）。このジオメトリーは本発明の衝撃安定化に使用さ
れるジオメトリーに非常に似ている。しかしながら、膨
張部分１２（上記アメリカ合衆国特許第４，８３６，４
４７号の第１図）は拡散器として作用する。基本流れの
通路に沿う点において流れは超音速ではない。本発明の
衝撃安定化導管モードユニツトの設計において、孔２１
対孔２２の面積比は入口酸素圧力に関して正しい比にす
べきで、酸素圧力は約２００ｐｓｉｇ以上にすべきで、
そして導管壁への衝撃付着のための備えが設けられねば
ならない。導管対小さい通路の断面積は４：１より大き
い。
導管安定化装置を開発するための早い時期のプログラム
において、かなり成功と判明したジオメトリーが開発さ
れた（アメリカ合衆国特許第４，８３６，４４７号参
照）。このジオメトリーは本発明の衝撃安定化に使用さ
れるジオメトリーに非常に似ている。しかしながら、膨
張部分１２（上記アメリカ合衆国特許第４，８３６，４
４７号の第１図）は拡散器として作用する。基本流れの
通路に沿う点において流れは超音速ではない。本発明の
衝撃安定化導管モードユニツトの設計において、孔２１
対孔２２の面積比は入口酸素圧力に関して正しい比にす
べきで、酸素圧力は約２００ｐｓｉｇ以上にすべきで、
そして導管壁への衝撃付着のための備えが設けられねば
ならない。導管対小さい通路の断面積は４：１より大き
い。
【００１８】酸素−燃料ユニツトが本発明の衝撃現象に
関連して開示されたとはいえ、他の酸化剤も使用され得
る。膨張超音速ノズル部分が使用される（図４の２３）
場合に他のジオメトリーが存在し得る。燃焼装置内の超
音速流れの問題は極めて複雑である。圧力および速度と
くに流路に沿うそれらの変化の値は唯一の最良の評価で
ある。
関連して開示されたとはいえ、他の酸化剤も使用され得
る。膨張超音速ノズル部分が使用される（図４の２３）
場合に他のジオメトリーが存在し得る。燃焼装置内の超
音速流れの問題は極めて複雑である。圧力および速度と
くに流路に沿うそれらの変化の値は唯一の最良の評価で
ある。
【００１９】図１において出口噴射１４は出口を超えて
即座に膨張し、導管からの解放直前の流れ圧力が大気圧
以上であることを示す。これは膨張不足の流れである。
図４において、噴射２８は収縮し、導管内のガスの過剰
膨張を示す。
即座に膨張し、導管からの解放直前の流れ圧力が大気圧
以上であることを示す。これは膨張不足の流れである。
図４において、噴射２８は収縮し、導管内のガスの過剰
膨張を示す。
【００２０】本発明がその好適な実施例に関連してとく
に示されかつ説明されたとはいえ、形状および細部の上
記および他の変更が本発明の精神および範囲から逸脱す
ることなくなされることは当業者により理解され得る。
に示されかつ説明されたとはいえ、形状および細部の上
記および他の変更が本発明の精神および範囲から逸脱す
ることなくなされることは当業者により理解され得る。
【００２１】
【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、内部バーナの
出口を超えて延びる高温の超音速噴射流を発生する衝撃
安定化の超音速炎噴射方法において、該方法が混合され
た酸化剤ガスと燃料の流れを導入して延長された導管の
最初の部分を通して超音速で流し、ガス流の圧力、温
度、速度および乱れの十分な変化を強制する前記導管内
に衝撃を形成させて前記衝撃の下流で燃焼反応を開始し
および／またはそれを維持することからなり、前記燃焼
が残りの導管長さを通って延び、前記ガス流が超音速噴
射流の形で前記導管出口を超えて延びる構成としたの
で、安定した炎反応を反応剤の高速の流れ内に保持する
衝撃安定化の超音速炎噴射方法を提供することができ、
また、比較的小さい断面積の流入通路を有する本体、前
記流入通路と連通している膨張超音速ノズル通路および
該ノズル通路と連通している延長された筒状導管、４：
１より大きい前記延長された導管対前記流入通路の断面
積の比、および超音速速度への加速のために前記膨張通
路に音速速度で前記流入通路を介して燃料および酸化剤
の混合物を供給する手段からなる構成としたので、安定
した炎反応を反応剤の高速の流れ内に保持する炎噴射装
置を提供することが可能となる。
出口を超えて延びる高温の超音速噴射流を発生する衝撃
安定化の超音速炎噴射方法において、該方法が混合され
た酸化剤ガスと燃料の流れを導入して延長された導管の
最初の部分を通して超音速で流し、ガス流の圧力、温
度、速度および乱れの十分な変化を強制する前記導管内
に衝撃を形成させて前記衝撃の下流で燃焼反応を開始し
および／またはそれを維持することからなり、前記燃焼
が残りの導管長さを通って延び、前記ガス流が超音速噴
射流の形で前記導管出口を超えて延びる構成としたの
で、安定した炎反応を反応剤の高速の流れ内に保持する
衝撃安定化の超音速炎噴射方法を提供することができ、
また、比較的小さい断面積の流入通路を有する本体、前
記流入通路と連通している膨張超音速ノズル通路および
該ノズル通路と連通している延長された筒状導管、４：
１より大きい前記延長された導管対前記流入通路の断面
積の比、および超音速速度への加速のために前記膨張通
路に音速速度で前記流入通路を介して燃料および酸化剤
の混合物を供給する手段からなる構成としたので、安定
した炎反応を反応剤の高速の流れ内に保持する炎噴射装
置を提供することが可能となる。
【図１】「導管モード」で作動するための従来の装置を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図２】図１の装置を通るその通過中のガスの圧力降下
をプロツトした図である。
をプロツトした図である。
【図３】図１の装置を通過する流れ中のガス速度をプロ
ツトした図である。
ツトした図である。
【図４】衝撃安定化導管モードにおいて作動するための
本発明の装置を示す概略断面図である。
本発明の装置を示す概略断面図である。
【図５】図４の装置を通るその通過中のガスの圧力降下
をプロツトした図である。
をプロツトした図である。
【図６】図４の装置を通過する流れ中のガス速度をプロ
ツトした図である。
ツトした図である。
【図７】室安定化モードで作動するための従来の装置を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図８】図７の装置を通るその通過中のガスの圧力降下
をプロツトした図である。
をプロツトした図である。
【図９】図７の装置を通過する流れ中のガス速度をプロ
ツトした図である。
ツトした図である。
２０ バーナー ２１ 筒状導管 ２２ 流入通路 ２３ ノズル膨張部分 ２４ ポート ２５ ポート ２７ 衝撃ダイヤモンド ２８ 炎噴射 ２９ 粉末注入ポート ４０ 衝撃
Claims (9)
- 【請求項１】 内部バーナの出口を超えて延びる高温の
超音速噴射流を発生する衝撃安定化の超音速炎噴射方法
において、該方法が混合された酸化剤ガスと燃料の流れ
を導入して延長された導管の最初の部分を通して超音速
で流し、ガス流の圧力、温度、速度および乱れの十分な
変化を強制する前記導管内に衝撃を形成させて前記衝撃
の下流で燃焼反応を開始しおよび／またはそれを維持す
ることからなり、前記燃焼が残りの導管長さを通って延
び、前記ガス流が超音速噴射流の形で前記導管出口を超
えて延びることを特徴とする衝撃安定化の超音速炎噴射
方法。 - 【請求項２】 導管型の内部バーナの出口を超えて延び
る燃焼の高温生成物の超音速噴射流を発生する衝撃安定
化の超音速炎噴射方法において、該方法が比較的小さい
断面積の第１通路へ高圧で酸化剤を導入し、このガスの
速度を前記比較的小さい通路の長さ内で音速速度流に増
大し、前記酸化剤の前記音速速度流をガス流の方向にお
いて膨張断面の通路に導入し、燃焼されるべき燃料を前
記酸化剤の前記流れに導入し、さらに前記酸化剤または
前記酸化剤および燃料の流れの速度を、前記膨張通路の
ジオメトリーおよびガス流特性と組み合わせて、前記導
管の入口近くに衝撃領域を発生する導管直径を選択する
本質的に一定の断面積の導管への流入の前に超音速速度
に増加することからなり、前記衝撃が前記延長された導
管長さに沿って炎反応を開始するかまたは安定化するの
に作用することを特徴とする衝撃安定化の超音速炎噴射
方法。 - 【請求項３】 前記導管対小さい通路の断面積の比が
４：１より大きいことを特徴とする請求項１に記載の衝
撃安定化の超音速炎噴射方法。 - 【請求項４】 前記衝撃の下流の前記ガスの流れが前記
延長された導管を通る流れの間中超音速のままであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の衝撃安定化の超音速炎
噴射方法。 - 【請求項５】 前記衝撃の下流の前記ガスの圧力が前記
延長された導管を通る流れの間中大気中より低いままで
あることを特徴とする請求項１に記載の衝撃安定化の超
音速炎噴射方法。 - 【請求項６】 前記導管対小さい通路の断面積の比が
４：１より大きいことを特徴とする請求項２に記載の衝
撃安定化の超音速炎噴射方法。 - 【請求項７】 前記衝撃の下流の前記ガスの流れが前記
延長された導管を通る流れの間中超音速のままであるこ
とを特徴とする請求項２に記載の衝撃安定化の超音速炎
噴射方法。 - 【請求項８】 前記衝撃の下流の前記ガスの圧力が前記
延長された導管を通る流れの間中大気中より低いままで
あることを特徴とする請求項２に記載の衝撃安定化の超
音速炎噴射方法。 - 【請求項９】 比較的小さい断面積の流入通路を有する
本体、前記流入通路と連通している膨張超音速ノズル通
路および該ノズル通路と連通している延長された筒状導
管、４：１より大きい前記延長された導管対前記流入通
路の断面積の比、および超音速速度への加速のために前
記膨張通路に音速速度で前記流入通路を介して燃料およ
び酸化剤の混合物を供給する手段からなることを特徴と
する炎噴射装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08-414-780 | 1995-03-30 | ||
| US08/414,780 US5531590A (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Shock-stabilized supersonic flame-jet method and apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09176823A true JPH09176823A (ja) | 1997-07-08 |
Family
ID=23642933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8077618A Pending JPH09176823A (ja) | 1995-03-30 | 1996-03-29 | 衝撃安定化の超音速炎噴射方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5531590A (ja) |
| EP (1) | EP0734782B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09176823A (ja) |
| DE (1) | DE69628966T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5634415A (en) * | 1996-04-23 | 1997-06-03 | China Textile Institute | Adjustable rack apparatus |
| RU2100474C1 (ru) * | 1996-11-18 | 1997-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Обнинский центр порошкового напыления" | Устройство для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов |
| US6635362B2 (en) | 2001-02-16 | 2003-10-21 | Xiaoci Maggie Zheng | High temperature coatings for gas turbines |
| DE10126100A1 (de) * | 2001-05-29 | 2002-12-05 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Kaltgasspritzen |
| US7108893B2 (en) * | 2002-09-23 | 2006-09-19 | Delphi Technologies, Inc. | Spray system with combined kinetic spray and thermal spray ability |
| US6948306B1 (en) * | 2002-12-24 | 2005-09-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus and method of using supersonic combustion heater for hypersonic materials and propulsion testing |
| US8162239B2 (en) * | 2007-05-21 | 2012-04-24 | Thomas Francis Hursen | Air gun safety nozzle |
| US8171659B2 (en) * | 2007-12-10 | 2012-05-08 | Thomas Francis Hursen | Method and apparatus for selective soil fracturing, soil excavation or soil treatment using supersonic pneumatic nozzle with integral fluidized material injector |
| US7628606B1 (en) * | 2008-05-19 | 2009-12-08 | Browning James A | Method and apparatus for combusting fuel employing vortex stabilization |
| US8992656B2 (en) | 2011-12-21 | 2015-03-31 | Praxair Technology, Inc. | Controllable solids injection |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2510482A (en) * | 1945-05-30 | 1950-06-06 | Eclipse Fuel Eng Co | Pilot burner using gaseous fuel and air under pressure |
| LU34279A1 (ja) * | 1955-03-28 | |||
| LU34348A1 (ja) * | 1955-05-02 | |||
| US3190560A (en) * | 1963-06-07 | 1965-06-22 | Eutectic Welding Alloys | Flame-spraying torch |
| US4004735A (en) * | 1974-06-12 | 1977-12-25 | Zverev Anatoly | Apparatus for detonating application of coatings |
| US4165364A (en) * | 1976-08-04 | 1979-08-21 | Sid Richardson Carbon & Gasoline Co. | Carbon black reactor with axial flow burner |
| US4172558A (en) * | 1977-04-19 | 1979-10-30 | Bondarenko Alexandr S | Apparatus for explosive application of coatings |
| EP0163776A3 (en) * | 1984-01-18 | 1986-12-30 | James A. Browning | Highly concentrated supersonic flame spray method and apparatus with improved material feed |
| US4836447A (en) * | 1988-01-15 | 1989-06-06 | Browning James A | Duct-stabilized flame-spray method and apparatus |
| US5019686A (en) * | 1988-09-20 | 1991-05-28 | Alloy Metals, Inc. | High-velocity flame spray apparatus and method of forming materials |
| DE8909503U1 (de) * | 1989-08-08 | 1989-09-28 | UTP Schweißmaterial GmbH & Co KG, 7812 Bad Krozingen | Hochgeschwindigkeitsflammspritzpistole |
| US5234164A (en) * | 1990-05-22 | 1993-08-10 | Utp Schweibmaterial Gmbh & Co. Kg | Device for high speed flame spraying of refractory wire of powder weld filler for the coating of surfaces |
| US5340615A (en) * | 1993-06-01 | 1994-08-23 | Browning James A | Method to produce non-stressed flame spray coating and bodies |
-
1995
- 1995-03-30 US US08/414,780 patent/US5531590A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-26 EP EP96104822A patent/EP0734782B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-26 DE DE69628966T patent/DE69628966T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-29 JP JP8077618A patent/JPH09176823A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5531590A (en) | 1996-07-02 |
| EP0734782B1 (en) | 2003-07-09 |
| EP0734782A2 (en) | 1996-10-02 |
| DE69628966D1 (de) | 2003-08-14 |
| DE69628966T2 (de) | 2004-04-22 |
| EP0734782A3 (en) | 1997-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8827176B2 (en) | HVOF torch with fuel surrounding oxidizer | |
| US5120582A (en) | Maximum combustion energy conversion air fuel internal burner | |
| EP0567569B1 (en) | Thermal spray method utilizing in-transit powder particle temperatures below their melting point | |
| US5330798A (en) | Thermal spray method and apparatus for optimizing flame jet temperature | |
| JP3426320B2 (ja) | 分岐フローノズルを使用する燃料バーナ装置および方法 | |
| EP0473906B1 (en) | Oxygen-fuel burner assembly and operation | |
| US4343605A (en) | Method of dual fuel operation of an internal burner type ultra-high velocity flame jet apparatus | |
| JP2939155B2 (ja) | 燃焼のための噴霧角度の小さい液体燃料噴霧器 | |
| Yu et al. | Fuel injection and flame stabilization in a liquid-kerosene-fueled supersonic combustor | |
| JP2651969B2 (ja) | 流体バーナー | |
| US5206059A (en) | Method of forming metal-matrix composites and composite materials | |
| US20090286190A1 (en) | Method and apparatus for combusting fuel employing vortex stabilization | |
| JP2000507648A (ja) | 溶射システム | |
| JPH02131160A (ja) | 高速火炎噴射装置及び素材物質成型方法 | |
| US20110229649A1 (en) | Supersonic material flame spray method and apparatus | |
| JPH09166308A (ja) | 同軸の燃料および酸化剤出口を有するオキシ−燃料バーナー | |
| JPH09176823A (ja) | 衝撃安定化の超音速炎噴射方法および装置 | |
| TWI272355B (en) | Coherent jet system with single ring flame envelope | |
| CN112742620B (zh) | 高速含氧空气燃料热喷涂装置 | |
| CN1320129C (zh) | 用于将颗粒材料喷入液态金属的喷枪 | |
| JPH0742922A (ja) | 燃焼ユニットに用いられるインジェクタ口金 | |
| EP1497472A1 (en) | Injection of solids into liquids by means of a shrouded supersonic gas jet | |
| JP3042064B2 (ja) | 自己冷却式プラズマトーチ | |
| US2882017A (en) | Rock-piercing method and blowpipe | |
| CN114453154B (zh) | 一种喷涂粒子保护方法及超音速喷枪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050831 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060215 |