JPH11211026A - 熱発生器を運転するためのバーナ - Google Patents
熱発生器を運転するためのバーナInfo
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- JPH11211026A JPH11211026A JP10308561A JP30856198A JPH11211026A JP H11211026 A JPH11211026 A JP H11211026A JP 10308561 A JP10308561 A JP 10308561A JP 30856198 A JP30856198 A JP 30856198A JP H11211026 A JPH11211026 A JP H11211026A
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- F23D17/00—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion simultaneously or alternately of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
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- 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
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
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- 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
- F23D14/46—Details
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/14—Special features of gas burners
- F23D2900/14021—Premixing burners with swirling or vortices creating means for fuel or air
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 一定のガス予圧でガス／空気の混合気の混合
品質を改善することのできる手段を提供する。 【解決手段】 バーナが主として、燃焼空気流用の旋動
流発生器と、少なくとも１種の燃料を前記燃焼空気流内
へ噴入する手段とから成り、しかも前記旋動流発生器の
下流側に混合区が配置されており、該混合区が、流動方
向で第１の混合区部分の内部に或る所定数の移行通路を
有し、該移行通路が、前記旋動流発生器内で形成された
流れを、前記移行通路の下流側に後置された混合管内へ
移送するために形成されている形式の、熱発生器を運転
するためのバーナにおいて、旋動流発生器内へ流入する
燃焼空気流１１５が複数の乱流発生器３００に沿って流
れるように構成されており、該乱流発生器が、前記燃焼
空気流１１５内への燃料噴入１１６部位の上流側に位置
している。
品質を改善することのできる手段を提供する。 【解決手段】 バーナが主として、燃焼空気流用の旋動
流発生器と、少なくとも１種の燃料を前記燃焼空気流内
へ噴入する手段とから成り、しかも前記旋動流発生器の
下流側に混合区が配置されており、該混合区が、流動方
向で第１の混合区部分の内部に或る所定数の移行通路を
有し、該移行通路が、前記旋動流発生器内で形成された
流れを、前記移行通路の下流側に後置された混合管内へ
移送するために形成されている形式の、熱発生器を運転
するためのバーナにおいて、旋動流発生器内へ流入する
燃焼空気流１１５が複数の乱流発生器３００に沿って流
れるように構成されており、該乱流発生器が、前記燃焼
空気流１１５内への燃料噴入１１６部位の上流側に位置
している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に発明の
上位概念として規定したように、バーナが主として、燃
焼空気流用の旋動流発生器と、少なくとも１種の燃料を
前記燃焼空気流内へ噴入する手段とから成り、しかも前
記旋動流発生器の下流側に混合区が配置されており、該
混合区が、流動方向で第１の混合区部分の内部に或る所
定数の移行通路を有し、該移行通路が、前記旋動流発生
器内で形成された流れを、前記移行通路の下流側に後置
された混合管内へ移送するために形成されている形式
の、熱発生器を運転するためのバーナに関する。
上位概念として規定したように、バーナが主として、燃
焼空気流用の旋動流発生器と、少なくとも１種の燃料を
前記燃焼空気流内へ噴入する手段とから成り、しかも前
記旋動流発生器の下流側に混合区が配置されており、該
混合区が、流動方向で第１の混合区部分の内部に或る所
定数の移行通路を有し、該移行通路が、前記旋動流発生
器内で形成された流れを、前記移行通路の下流側に後置
された混合管内へ移送するために形成されている形式
の、熱発生器を運転するためのバーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】上流側に旋動流発生器を配置し、該旋動
流発生器内で形成された流れをスムーズに混合区内へ移
送するようにしたバーナはすでに欧州特許出願公開第０
７８０６２９号明細書に基づいて公知になっている。前
記の移送は、このために混合区の始端部で形成される幾
何学的な流動形状に基づいて行われ、該幾何学的な流動
形状は、前記旋動流発生器の作用する部分円錐体の個数
に相応して混合区の端面セクターをカバーする複数の移
行通路によって形成され、かつ流動方向にヘリカル状に
延びる。混合区は前記移行通路の下流側に、混合管の管
壁に沿った流動速度の増速を保証する或る所定数の膜形
成孔を有している。前記混合区に続いてコンバスタの燃
焼室が後置されており、しかも混合区と燃焼室との間の
移行部は、横断面突発拡張部によって形成され、該横断
面突発拡張部の平面内に逆流ゾーン又は逆流バブルが形
成される。従って旋動流発生器における旋動強度は、渦
の崩壊が混合区の内部では生ぜず、むしろ前記のように
混合区の下流側の横断面突発拡張部の領域内で生ずるよ
うに選ばれる。混合区の長さは、あらゆる燃料種に対し
て充分な混合品質を保証するように設計されている。
流発生器内で形成された流れをスムーズに混合区内へ移
送するようにしたバーナはすでに欧州特許出願公開第０
７８０６２９号明細書に基づいて公知になっている。前
記の移送は、このために混合区の始端部で形成される幾
何学的な流動形状に基づいて行われ、該幾何学的な流動
形状は、前記旋動流発生器の作用する部分円錐体の個数
に相応して混合区の端面セクターをカバーする複数の移
行通路によって形成され、かつ流動方向にヘリカル状に
延びる。混合区は前記移行通路の下流側に、混合管の管
壁に沿った流動速度の増速を保証する或る所定数の膜形
成孔を有している。前記混合区に続いてコンバスタの燃
焼室が後置されており、しかも混合区と燃焼室との間の
移行部は、横断面突発拡張部によって形成され、該横断
面突発拡張部の平面内に逆流ゾーン又は逆流バブルが形
成される。従って旋動流発生器における旋動強度は、渦
の崩壊が混合区の内部では生ぜず、むしろ前記のように
混合区の下流側の横断面突発拡張部の領域内で生ずるよ
うに選ばれる。混合区の長さは、あらゆる燃料種に対し
て充分な混合品質を保証するように設計されている。
【０００３】このバーナは、これに先行する公知技術に
基づくバーナに対比して、火炎安定性の増強、有害物質
エミッション値の低下、低脈動、完全燃焼、大きな運転
範囲、種々のバーナ間の良好なクロス着火、コンパクト
な構造、混合の改善などの点で顕著な改善を保証してい
るにも拘わらず、旋動流発生器内におけるガス／空気の
混合気の混合の質的是非こそが低い有害物質エミッショ
ン値を得るための決定的なファクタであることが判っ
た。ガス噴入時に制限を受けるファクタは、適用される
ガス予圧であり、該ガス予圧は、空気室内へのガス噴流
の侵入深さを決定し、ひいては混和を決定する。
基づくバーナに対比して、火炎安定性の増強、有害物質
エミッション値の低下、低脈動、完全燃焼、大きな運転
範囲、種々のバーナ間の良好なクロス着火、コンパクト
な構造、混合の改善などの点で顕著な改善を保証してい
るにも拘わらず、旋動流発生器内におけるガス／空気の
混合気の混合の質的是非こそが低い有害物質エミッショ
ン値を得るための決定的なファクタであることが判っ
た。ガス噴入時に制限を受けるファクタは、適用される
ガス予圧であり、該ガス予圧は、空気室内へのガス噴流
の侵入深さを決定し、ひいては混和を決定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、明細
書冒頭で述べた形式のバーナを改良して、一定のガス予
圧でガス／空気の混合気の混合品質を改善することので
きる手段を提供することである。
書冒頭で述べた形式のバーナを改良して、一定のガス予
圧でガス／空気の混合気の混合品質を改善することので
きる手段を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、旋動流発生器内へ流入する燃焼
空気流が複数の乱流発生器に沿って流れるように構成さ
れており、該乱流発生器が、前記燃焼空気流内への燃料
噴入部位の上流側に位置している点にある。
の本発明の構成手段は、旋動流発生器内へ流入する燃焼
空気流が複数の乱流発生器に沿って流れるように構成さ
れており、該乱流発生器が、前記燃焼空気流内への燃料
噴入部位の上流側に位置している点にある。
【０００６】要するにより具体的には、旋動流発生器に
組込まれたガスインゼクタの上流側で、接線方向の空気
取入れスリット（又は空気取入れ通路）を通って流入す
る燃焼空気が、前記のガスインゼクタの領域に達する前
に複数の乱流発生器を通って案内されように、本発明の
バーナは拡張されるのである。前記乱流発生器は、前記
空気取入れスリット内に横方向に相互間隔をおいて配置
された、種々異なった横断面の個別的なバーから構成す
ることによって、著しく単純化することができる。該乱
流発生器の下縁が前記のガスインゼクタまでに充分な間
隔を有している場合には、この自由空間内に渦伴流が形
成され、該渦伴流に基づいて、前記ガスインゼクタから
ガス噴流を、比較的低い空気速度と比較的高い乱流をも
った領域内へ噴入することが可能になる。
組込まれたガスインゼクタの上流側で、接線方向の空気
取入れスリット（又は空気取入れ通路）を通って流入す
る燃焼空気が、前記のガスインゼクタの領域に達する前
に複数の乱流発生器を通って案内されように、本発明の
バーナは拡張されるのである。前記乱流発生器は、前記
空気取入れスリット内に横方向に相互間隔をおいて配置
された、種々異なった横断面の個別的なバーから構成す
ることによって、著しく単純化することができる。該乱
流発生器の下縁が前記のガスインゼクタまでに充分な間
隔を有している場合には、この自由空間内に渦伴流が形
成され、該渦伴流に基づいて、前記ガスインゼクタから
ガス噴流を、比較的低い空気速度と比較的高い乱流をも
った領域内へ噴入することが可能になる。
【０００７】
【発明の効果】本発明のバーナの顕著な利点は、ガス噴
流のより高い侵入の深さによって、しかも前記の渦伴流
に基づいて其処で作用する乱流と相俟って、ガス／空気
の混合気の混合品質が著しく改善され、燃焼に基づく有
害物質のエミッション値が顕著に低減されることであ
る。
流のより高い侵入の深さによって、しかも前記の渦伴流
に基づいて其処で作用する乱流と相俟って、ガス／空気
の混合気の混合品質が著しく改善され、燃焼に基づく有
害物質のエミッション値が顕著に低減されることであ
る。
【０００８】本発明のバーナは、別形式のバーナ、殊に
欧州特許第０３２１８０９号明細書に基づいて公知にな
っているバーナの場合にも適しており、当該刊行物の開
示内容は、本明細書の主要構成部分の基礎を成してい
る。
欧州特許第０３２１８０９号明細書に基づいて公知にな
っているバーナの場合にも適しており、当該刊行物の開
示内容は、本明細書の主要構成部分の基礎を成してい
る。
【０００９】本発明の課題を解決する手段の更に有利に
して合目的的な構成手段は請求項２以降に記載した通り
である。
して合目的的な構成手段は請求項２以降に記載した通り
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。但し、本発明を理解する上で直接重要と
見做されない構成要素の図示は一切省いた。諸図面にお
いて同一の構成要素は同一の符号を付して示した。また
媒体流の流動方向は矢印で示唆した。
例を詳説する。但し、本発明を理解する上で直接重要と
見做されない構成要素の図示は一切省いた。諸図面にお
いて同一の構成要素は同一の符号を付して示した。また
媒体流の流動方向は矢印で示唆した。
【００１１】図１にはバーナの全体構造が示されてい
る。初めに旋動流（スワール）発生器１００が作用する
が、該旋動流発生器の構成については図２〜図８に基づ
いて追って詳説する。この場合の旋動流発生器は、流入
する燃焼空気流１１５によって再三再四にわたって接線
方向に負荷される円錐形構造体である。ここで生成する
旋動流は、該旋動流発生器１００の下流側に設定された
過渡的幾何学形状に基づいて、この領域内に渦の離脱流
域を決して形成させないようにスムーズに移行部材２０
０内へ移流する。前記の過渡的幾何学形状については図
９に基づいて追って詳説する。前記移行部材２００は過
渡的幾何学形状の下流側では混合管２０によって延長さ
れ、しかも両部分つまり移行部材２００と混合管２０は
本来の混合区２２０を形成する。勿論この混合区２２０
は単一の部材から成ることもでき、すなわち移行部材２
００と混合管２０はその場合、合体されて単一の連繋構
造体を形成し、しかも各部分の特性は維持されている。
移行部材２００と混合管２０とを２つの部分から製作す
る場合は、移行部材２００と混合管２０は１つのスリー
ブリング１０によって結合されており、しかも該スリー
ブリング１０のヘッド側は、旋動流発生器１００を取付
けるための定着面として使用される。このようなスリー
ブリング１０の更なる利点は、基本形状を幾分も変更す
る必要なしに種々異なった混合管を使用できることであ
る。混合管２０の下流側にはコンバスタ（燃焼器）の本
来の燃焼室３０が位置し、該燃焼室は図１では１本の炎
管によって示されているにすぎない。前記混合区２２０
は、旋動流発生器１００の下流側で、異種燃料の完璧な
予混合を達成できる特定区間を提供する役目を大体にお
いて果たす。更に又この混合区２２０、要するに主とし
て混合管２０は損失のない流れ案内を可能にするので、
前記の過渡的幾何学形状との作用結合と相俟って差し当
たって逆流ゾーン又は逆流バブルは形成されず、従って
混合区２２０の全長にわたって、あらゆる燃料種の混合
品質に影響を及ぼすことが可能である。更に該混合区２
２０は別の特性を有しており、この特性は、該混合区自
体における軸方向速度プロフィールが軸線上に顕著な最
大値を有しているので、コンバスタからの逆火（火炎の
逆着火）が不可能という点にある。このような形態の場
合、前記の軸方向速度が壁寄りになるにつれて低下する
のは勿論のことである。この壁寄り領域においても逆火
を阻止するために混合管２０は、流動方向及び周方向
に、規則的又は不規則的に配分された多種多様の横断面
及び方向の所定数の孔２１を有し、該孔を通って空気流
が混合管２０の内部へ流入し、かつ壁に沿って膜を形成
しつつ通流速度を増大させる。前記孔２１は、混合管２
０の内壁に少なくとも付加的に吹出し冷却を生ぜしめる
ように設計することもできる。混合管２０の内部で混合
気の速度を高める別の態様では、該混合管の通流横断面
を、すでに述べた過渡的幾何学形状を形成する移行通路
２０１の下流側で収斂させ、これによって混合管２０の
内部における速度レベルを全体的に高めることも可能で
ある。図１では前記孔２１は、バーナ軸線６０に対して
鋭角を成して延びている。更にまた前記移行通路２０１
の出口は、混合管２０の最狭通流横断面に相当してい
る。従って前記の移行通路２０１はその都度横断面の差
を橋渡しし、その場合、形成流にネガティブな影響を及
ぼすことはない。混合管２０に沿って管流４０を案内す
るに当たって選択された手段が、許容不能の圧力損失を
惹起する場合には、これに対して、混合管の端部にディ
フューザを設けることによって対処することが可能であ
る。混合管２０の端部にはコンバスタ（燃焼室３０）が
接続し、この場合混合管２０と燃焼室３０の通流横断面
間には、バーナ・フロントによって形成された横断面突
発拡張部が存在している。ここで始めて、逆流ゾーン５
０を有する中央の着火面（前炎）が形成され、前記逆流
ゾーンは着火面に対して、具体的形態のない保炎体の特
性を有している。前記の横断面突発拡張部内で運転中
に、予め支配する負圧によって渦の離脱を生ぜしめる流
動境界ゾーンが形成されると、これは逆流ゾーン５０の
リング安定性を強化せしめることになる。燃焼室３０の
部位が別の手段、例えばパイロットバーナによって占有
されていない限り、燃焼室３０は端面側に所定数のオリ
フィス３１を有しており、該オリフィスを通って空気流
が前記の横断面突発拡張部内へ直接流入し、かつ殊に逆
流ゾーン５０のリング安定性を強化するように作用す
る。ここで看過してはならないことは、安定した逆流ゾ
ーンの発生が、管内において充分高い旋動回数を必要と
することである。このようなことが差し当たって所望さ
れない場合は、管端部で例えば複数の接線方向のオリフ
ィスを介して強く旋動される複数の小さな空気流を供給
することによって、安定した逆流ゾーンを発生すること
が可能である。その場合の出発点は、ここで必要とされ
る空気量が、総空気量の約５〜２０％であることであ
る。逆流ゾーン又は逆流バブル５０を安定化させるため
の、混合管２０の端部におけるバーナフロントの構成に
関しては、図１０に基づいて追って説明する。
る。初めに旋動流（スワール）発生器１００が作用する
が、該旋動流発生器の構成については図２〜図８に基づ
いて追って詳説する。この場合の旋動流発生器は、流入
する燃焼空気流１１５によって再三再四にわたって接線
方向に負荷される円錐形構造体である。ここで生成する
旋動流は、該旋動流発生器１００の下流側に設定された
過渡的幾何学形状に基づいて、この領域内に渦の離脱流
域を決して形成させないようにスムーズに移行部材２０
０内へ移流する。前記の過渡的幾何学形状については図
９に基づいて追って詳説する。前記移行部材２００は過
渡的幾何学形状の下流側では混合管２０によって延長さ
れ、しかも両部分つまり移行部材２００と混合管２０は
本来の混合区２２０を形成する。勿論この混合区２２０
は単一の部材から成ることもでき、すなわち移行部材２
００と混合管２０はその場合、合体されて単一の連繋構
造体を形成し、しかも各部分の特性は維持されている。
移行部材２００と混合管２０とを２つの部分から製作す
る場合は、移行部材２００と混合管２０は１つのスリー
ブリング１０によって結合されており、しかも該スリー
ブリング１０のヘッド側は、旋動流発生器１００を取付
けるための定着面として使用される。このようなスリー
ブリング１０の更なる利点は、基本形状を幾分も変更す
る必要なしに種々異なった混合管を使用できることであ
る。混合管２０の下流側にはコンバスタ（燃焼器）の本
来の燃焼室３０が位置し、該燃焼室は図１では１本の炎
管によって示されているにすぎない。前記混合区２２０
は、旋動流発生器１００の下流側で、異種燃料の完璧な
予混合を達成できる特定区間を提供する役目を大体にお
いて果たす。更に又この混合区２２０、要するに主とし
て混合管２０は損失のない流れ案内を可能にするので、
前記の過渡的幾何学形状との作用結合と相俟って差し当
たって逆流ゾーン又は逆流バブルは形成されず、従って
混合区２２０の全長にわたって、あらゆる燃料種の混合
品質に影響を及ぼすことが可能である。更に該混合区２
２０は別の特性を有しており、この特性は、該混合区自
体における軸方向速度プロフィールが軸線上に顕著な最
大値を有しているので、コンバスタからの逆火（火炎の
逆着火）が不可能という点にある。このような形態の場
合、前記の軸方向速度が壁寄りになるにつれて低下する
のは勿論のことである。この壁寄り領域においても逆火
を阻止するために混合管２０は、流動方向及び周方向
に、規則的又は不規則的に配分された多種多様の横断面
及び方向の所定数の孔２１を有し、該孔を通って空気流
が混合管２０の内部へ流入し、かつ壁に沿って膜を形成
しつつ通流速度を増大させる。前記孔２１は、混合管２
０の内壁に少なくとも付加的に吹出し冷却を生ぜしめる
ように設計することもできる。混合管２０の内部で混合
気の速度を高める別の態様では、該混合管の通流横断面
を、すでに述べた過渡的幾何学形状を形成する移行通路
２０１の下流側で収斂させ、これによって混合管２０の
内部における速度レベルを全体的に高めることも可能で
ある。図１では前記孔２１は、バーナ軸線６０に対して
鋭角を成して延びている。更にまた前記移行通路２０１
の出口は、混合管２０の最狭通流横断面に相当してい
る。従って前記の移行通路２０１はその都度横断面の差
を橋渡しし、その場合、形成流にネガティブな影響を及
ぼすことはない。混合管２０に沿って管流４０を案内す
るに当たって選択された手段が、許容不能の圧力損失を
惹起する場合には、これに対して、混合管の端部にディ
フューザを設けることによって対処することが可能であ
る。混合管２０の端部にはコンバスタ（燃焼室３０）が
接続し、この場合混合管２０と燃焼室３０の通流横断面
間には、バーナ・フロントによって形成された横断面突
発拡張部が存在している。ここで始めて、逆流ゾーン５
０を有する中央の着火面（前炎）が形成され、前記逆流
ゾーンは着火面に対して、具体的形態のない保炎体の特
性を有している。前記の横断面突発拡張部内で運転中
に、予め支配する負圧によって渦の離脱を生ぜしめる流
動境界ゾーンが形成されると、これは逆流ゾーン５０の
リング安定性を強化せしめることになる。燃焼室３０の
部位が別の手段、例えばパイロットバーナによって占有
されていない限り、燃焼室３０は端面側に所定数のオリ
フィス３１を有しており、該オリフィスを通って空気流
が前記の横断面突発拡張部内へ直接流入し、かつ殊に逆
流ゾーン５０のリング安定性を強化するように作用す
る。ここで看過してはならないことは、安定した逆流ゾ
ーンの発生が、管内において充分高い旋動回数を必要と
することである。このようなことが差し当たって所望さ
れない場合は、管端部で例えば複数の接線方向のオリフ
ィスを介して強く旋動される複数の小さな空気流を供給
することによって、安定した逆流ゾーンを発生すること
が可能である。その場合の出発点は、ここで必要とされ
る空気量が、総空気量の約５〜２０％であることであ
る。逆流ゾーン又は逆流バブル５０を安定化させるため
の、混合管２０の端部におけるバーナフロントの構成に
関しては、図１０に基づいて追って説明する。
【００１２】図１によるバーナの概略図を示す図２では
殊に、中心に配置された燃料ノズル１０３を環状にめぐ
る掃気作用と、燃料インゼクタ１７０の作用を説明す
る。バーナの残りの主要構成部分、つまり旋動流発生器
１００及び移行部材２００の作用態様については、図３
以降の図面に基づいて説明する。燃料ノズル１０３はス
ペーサリング１９０によって包囲され、該スペーサリン
グ内には、周方向に所定数配列された孔又はオリフィス
１６１が穿設されており、該オリフィスを通って空気流
１６０が環状室１８０内へ流入し、そこで燃料ランスを
めぐって掃気を行なう。前記オリフィス１６１は、バー
ナ軸線６０上に妥当な軸方向成分を発生させるように斜
め前方へ向かって穿設されている。前記オリフィス１６
１と作用結合する複数の付加的な燃料インゼクタ１７０
が設けられており、該燃料インゼクタは、図２において
シンボル化して図示した通り混合管２０内に流動横断面
全体にわたって均等な燃料濃度１５０を生ぜしめるよう
に、各空気流１６０内へ殊にガス状の燃料を所定量投与
する。正しくこの均等な燃料濃度１５０、殊にバーナ軸
線６０上の強濃度こそが、バーナ出口における前炎（着
火面）の安定化を生ぜしめるのであり、これによってコ
ンバスタの燃焼室の脈動発生が回避される。
殊に、中心に配置された燃料ノズル１０３を環状にめぐ
る掃気作用と、燃料インゼクタ１７０の作用を説明す
る。バーナの残りの主要構成部分、つまり旋動流発生器
１００及び移行部材２００の作用態様については、図３
以降の図面に基づいて説明する。燃料ノズル１０３はス
ペーサリング１９０によって包囲され、該スペーサリン
グ内には、周方向に所定数配列された孔又はオリフィス
１６１が穿設されており、該オリフィスを通って空気流
１６０が環状室１８０内へ流入し、そこで燃料ランスを
めぐって掃気を行なう。前記オリフィス１６１は、バー
ナ軸線６０上に妥当な軸方向成分を発生させるように斜
め前方へ向かって穿設されている。前記オリフィス１６
１と作用結合する複数の付加的な燃料インゼクタ１７０
が設けられており、該燃料インゼクタは、図２において
シンボル化して図示した通り混合管２０内に流動横断面
全体にわたって均等な燃料濃度１５０を生ぜしめるよう
に、各空気流１６０内へ殊にガス状の燃料を所定量投与
する。正しくこの均等な燃料濃度１５０、殊にバーナ軸
線６０上の強濃度こそが、バーナ出口における前炎（着
火面）の安定化を生ぜしめるのであり、これによってコ
ンバスタの燃焼室の脈動発生が回避される。
【００１３】旋動流発生器１００の構造を一層良く理解
するためには、図３と同時に少なくとも図４を併用する
のが有利である。次に図３を説明するに当たって、必要
に応じてその他の図面を参照する。
するためには、図３と同時に少なくとも図４を併用する
のが有利である。次に図３を説明するに当たって、必要
に応じてその他の図面を参照する。
【００１４】図１に示したバーナの第１の構成部分が、
図３に示した旋動流発生器１００を形成している。該旋
動流発生器１００は、互いにずらされて入り組んでいる
中空の２つの部分円錐体１０１，１０２から成ってい
る。但し部分円錐体の個数は、図６及び図７に示したよ
うに３個以上であってもよい。この部分円錐体の個数
は、以下に詳説するように全バーナの各運転方式に関連
している。特定の運転状況の場合は、単一スパイラル体
から成る旋動流発生器を設けることも勿論可能である。
両部分円錐体１０１，１０２の各中心軸線又は対称縦軸
線１０１ｂ，１０２ｂ相互のずれは、隣接周壁が鏡面対
称に配置されている場合、夫々１つの接線方向の通路、
つまり１つの接線方向の空気取入れスリット１１９，１
２０（図４参照）を形成し、該空気取入れスリットを通
って燃焼空気１１５が、旋動流発生器１００の内室へ、
つまり該旋動流発生器の円錐中空室１１４内へ流入す
る。該円錐中空室１１４内への燃焼空気１１５の流入に
関連した構成手段については図５及び図６を参照された
い。図示の部分円錐体１０１，１０２の流動方向の円錐
形状は或る特定の固定角度を有している。勿論運用方式
に応じて前記部分円錐体１０１，１０２は流動方向にト
ランペット状に増大する円錐勾配又はチューリップ状に
減少する円錐勾配を有することもできる。たった今述べ
た形状は図面には含まれていない。それというのは当該
形状は、当業者ならば容易に想到できるからである。両
方の部分円錐体１０１，１０２は１つの円筒形のリング
状始端部１０１ａを有している。該円筒形のリング状始
端部の領域内には、すでに図２に関連して言及した燃料
ノズル１０３が収容されており、該燃料ノズルは殊に液
状の燃料１１２で稼働される。該燃料１１２の燃料噴入
部１０４は、両部分円錐体１０１，１０２によって形成
される円錐中空室１１４の最狭横断面にほぼ合致する。
この燃料ノズル１０３の噴射能力及び噴入タイプは、各
バーナの予め規定されたパラメータに基づいて決まる。
更にまた両部分円錐体１０１，１０２は夫々１本の燃料
導管１０８，１０９を有しており、該燃料導管は、接線
方向の空気取入れスリット１１９，１２０に沿って配置
されて複数の噴入オリフィス１１７を有しており、該噴
入オリフィスを介して殊にガス状の燃料１１３が、そこ
を通流する燃焼空気１１５内へ、矢印１１６で略示した
ように噴入される。前記燃料導管１０８，１０９は、最
適の空気／燃料混合気を得るために、遅くとも接線方向
流入の終期に燃焼空気が円錐中空室１１４内へ入る入口
の手前に配置されているのが有利である。燃料ノズル１
０３を通って案内される燃料１１２は、すでに述べたよ
うに、通常の例では液状の燃料であり、その場合は、別
の媒体、例えば還流される煙道ガスとの混合気形成も容
易に可能である。この燃料１１２は、殊に有利には著し
く鋭角的な角度を成して円錐中空室１１４内へ噴射され
る。燃料ノズル１０３から噴出した燃料は次いで円錐形
の燃料スプレー１０５を形成し、該燃料スプレーは、接
線方向に流入して旋回する燃焼空気１１５によって包囲
されて解体される。その場合、噴入された燃料１１２の
濃度は、流入する燃焼空気１１５によって軸方向で連続
的に減少されて気化方向に混合気を形成することにな
る。ガス状の燃料１１３が噴入オリフィス１１７を介し
て流入されると、燃料／空気混合気の形成が、空気取入
れスリット１１９，１２０の端部で直接行われる。燃焼
空気１１５が付加的に予熱されているか、或いは還流さ
れる煙道ガス又は排ガスを混加されている場合は、前記
混合気が後置段つまり移行部材２００（図１及び図９参
照）へ流入する以前に液状燃料１１２の気化が持続的に
助成される。同等の事項は、燃料導管１０８，１０９を
介して液状の燃料を供給しようとする場合にも該当す
る。円錐角度及び接線方向の空気取入れスリット１１
９，１２０に関して部分円錐体１０１，１０２を構成す
る場合、旋動流発生器１００の出口で燃焼空気１１５の
所望の流動フィールドを生ぜしめ得るようにするため
に、狭い限界が元々維持されねばならない。一般的に云
えることは、接線方向の空気取入れスリット１１９，１
２０の縮小化によって旋動流発生器の領域内ですでに逆
流ゾーンのより迅速な形成が助成されることである。旋
動流発生器１００の内部における軸方向速度は、図２の
符号１６０について説明した空気流の相応の供給によっ
て高められ、安定化される。相応の旋動流発生は、後置
の移行部材２００（図１及び図９）の作用結合と相俟っ
て、旋動流発生器１００に後置された混合管２０の内部
における流れ剥離現象の生成を防止する。更にまた旋動
流発生器１００の構造は、有利なことに接線方向の空気
取入れスリット１１９，１２０のサイズを変更するのに
適しており、従って旋動流発生器１００の構造長を変更
することなしに比較的大きな帯域の運転範囲をカバーす
ることが可能である。勿論また部分円錐体１０１，１０
２を別の平面内へ相互にシフトすることも可能であり、
これによって両部分円錐体のオーバーラップを規定する
ことも可能である。更にまた両部分円錐体１０１，１０
２を、逆向きの回動によってスパイラル状に相互に入り
組ませることも可能である。従って接線方向の空気取入
れスリット１１９，１２０の形状、サイズ及び配置構成
を任意に変化可能にし、ひいては構造長を変更すること
なしに旋動流発生器１００を万能的に使用することが可
能になる。
図３に示した旋動流発生器１００を形成している。該旋
動流発生器１００は、互いにずらされて入り組んでいる
中空の２つの部分円錐体１０１，１０２から成ってい
る。但し部分円錐体の個数は、図６及び図７に示したよ
うに３個以上であってもよい。この部分円錐体の個数
は、以下に詳説するように全バーナの各運転方式に関連
している。特定の運転状況の場合は、単一スパイラル体
から成る旋動流発生器を設けることも勿論可能である。
両部分円錐体１０１，１０２の各中心軸線又は対称縦軸
線１０１ｂ，１０２ｂ相互のずれは、隣接周壁が鏡面対
称に配置されている場合、夫々１つの接線方向の通路、
つまり１つの接線方向の空気取入れスリット１１９，１
２０（図４参照）を形成し、該空気取入れスリットを通
って燃焼空気１１５が、旋動流発生器１００の内室へ、
つまり該旋動流発生器の円錐中空室１１４内へ流入す
る。該円錐中空室１１４内への燃焼空気１１５の流入に
関連した構成手段については図５及び図６を参照された
い。図示の部分円錐体１０１，１０２の流動方向の円錐
形状は或る特定の固定角度を有している。勿論運用方式
に応じて前記部分円錐体１０１，１０２は流動方向にト
ランペット状に増大する円錐勾配又はチューリップ状に
減少する円錐勾配を有することもできる。たった今述べ
た形状は図面には含まれていない。それというのは当該
形状は、当業者ならば容易に想到できるからである。両
方の部分円錐体１０１，１０２は１つの円筒形のリング
状始端部１０１ａを有している。該円筒形のリング状始
端部の領域内には、すでに図２に関連して言及した燃料
ノズル１０３が収容されており、該燃料ノズルは殊に液
状の燃料１１２で稼働される。該燃料１１２の燃料噴入
部１０４は、両部分円錐体１０１，１０２によって形成
される円錐中空室１１４の最狭横断面にほぼ合致する。
この燃料ノズル１０３の噴射能力及び噴入タイプは、各
バーナの予め規定されたパラメータに基づいて決まる。
更にまた両部分円錐体１０１，１０２は夫々１本の燃料
導管１０８，１０９を有しており、該燃料導管は、接線
方向の空気取入れスリット１１９，１２０に沿って配置
されて複数の噴入オリフィス１１７を有しており、該噴
入オリフィスを介して殊にガス状の燃料１１３が、そこ
を通流する燃焼空気１１５内へ、矢印１１６で略示した
ように噴入される。前記燃料導管１０８，１０９は、最
適の空気／燃料混合気を得るために、遅くとも接線方向
流入の終期に燃焼空気が円錐中空室１１４内へ入る入口
の手前に配置されているのが有利である。燃料ノズル１
０３を通って案内される燃料１１２は、すでに述べたよ
うに、通常の例では液状の燃料であり、その場合は、別
の媒体、例えば還流される煙道ガスとの混合気形成も容
易に可能である。この燃料１１２は、殊に有利には著し
く鋭角的な角度を成して円錐中空室１１４内へ噴射され
る。燃料ノズル１０３から噴出した燃料は次いで円錐形
の燃料スプレー１０５を形成し、該燃料スプレーは、接
線方向に流入して旋回する燃焼空気１１５によって包囲
されて解体される。その場合、噴入された燃料１１２の
濃度は、流入する燃焼空気１１５によって軸方向で連続
的に減少されて気化方向に混合気を形成することにな
る。ガス状の燃料１１３が噴入オリフィス１１７を介し
て流入されると、燃料／空気混合気の形成が、空気取入
れスリット１１９，１２０の端部で直接行われる。燃焼
空気１１５が付加的に予熱されているか、或いは還流さ
れる煙道ガス又は排ガスを混加されている場合は、前記
混合気が後置段つまり移行部材２００（図１及び図９参
照）へ流入する以前に液状燃料１１２の気化が持続的に
助成される。同等の事項は、燃料導管１０８，１０９を
介して液状の燃料を供給しようとする場合にも該当す
る。円錐角度及び接線方向の空気取入れスリット１１
９，１２０に関して部分円錐体１０１，１０２を構成す
る場合、旋動流発生器１００の出口で燃焼空気１１５の
所望の流動フィールドを生ぜしめ得るようにするため
に、狭い限界が元々維持されねばならない。一般的に云
えることは、接線方向の空気取入れスリット１１９，１
２０の縮小化によって旋動流発生器の領域内ですでに逆
流ゾーンのより迅速な形成が助成されることである。旋
動流発生器１００の内部における軸方向速度は、図２の
符号１６０について説明した空気流の相応の供給によっ
て高められ、安定化される。相応の旋動流発生は、後置
の移行部材２００（図１及び図９）の作用結合と相俟っ
て、旋動流発生器１００に後置された混合管２０の内部
における流れ剥離現象の生成を防止する。更にまた旋動
流発生器１００の構造は、有利なことに接線方向の空気
取入れスリット１１９，１２０のサイズを変更するのに
適しており、従って旋動流発生器１００の構造長を変更
することなしに比較的大きな帯域の運転範囲をカバーす
ることが可能である。勿論また部分円錐体１０１，１０
２を別の平面内へ相互にシフトすることも可能であり、
これによって両部分円錐体のオーバーラップを規定する
ことも可能である。更にまた両部分円錐体１０１，１０
２を、逆向きの回動によってスパイラル状に相互に入り
組ませることも可能である。従って接線方向の空気取入
れスリット１１９，１２０の形状、サイズ及び配置構成
を任意に変化可能にし、ひいては構造長を変更すること
なしに旋動流発生器１００を万能的に使用することが可
能になる。
【００１５】図４には、選択的に設けることのできる案
内プレート１２１ａ，１２１ｂの幾何学的形状の配置構
成が図示されている。該案内プレートは流れ導入機能を
有し、しかも該案内プレートは、案内プレートの長さに
応じて両部分円錐体１０１，１０２の各端部を燃焼空気
１１５に対して沿面流動方向に延長する。円錐中空室１
１４内への燃焼空気１１５の通路形成は、前記円錐中空
室１１４への該通路の入口域に配置された旋回支点１２
３を中心として前記案内プレート１２１ａ，１２１ｂを
開閉することによって最適化され、特にこれが必要にな
るのは、例えば燃焼空気１１５の速度を変化させるため
に、接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０のギ
ャップ幅を動的に変化させねばならない場合である。勿
論この動的手段は、必要に応じて案内プレートを部分円
錐体１０１，１０２と共に１つの固定的な構成部分を形
成させることによって静的に設けることも可能である。
内プレート１２１ａ，１２１ｂの幾何学的形状の配置構
成が図示されている。該案内プレートは流れ導入機能を
有し、しかも該案内プレートは、案内プレートの長さに
応じて両部分円錐体１０１，１０２の各端部を燃焼空気
１１５に対して沿面流動方向に延長する。円錐中空室１
１４内への燃焼空気１１５の通路形成は、前記円錐中空
室１１４への該通路の入口域に配置された旋回支点１２
３を中心として前記案内プレート１２１ａ，１２１ｂを
開閉することによって最適化され、特にこれが必要にな
るのは、例えば燃焼空気１１５の速度を変化させるため
に、接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０のギ
ャップ幅を動的に変化させねばならない場合である。勿
論この動的手段は、必要に応じて案内プレートを部分円
錐体１０１，１０２と共に１つの固定的な構成部分を形
成させることによって静的に設けることも可能である。
【００１６】図５には、図４に示した円錐中空室１１４
内への燃焼空気１１５の流入域が部分的に図示されてい
る。空気取入れスリット１２０，１２１から円錐中空室
１１４への移行部に位置しているガス状燃料の噴入部１
１６の上流側には乱流発生器３００が配置されており、
この乱流発生器は、該乱流発生器の下流側で流入する燃
料１１６の噴入域内に乱流を発生させるためのものであ
る。該乱流発生器によって、ガス噴流のより高い侵入深
さが実現される一方、前記乱流発生器３００の背面側に
形成される渦伴流（図６参照）によって、両媒体、つま
り燃料１１６と燃焼空気１１５の混合品質が著しく改善
され、これは有害物質エミッションの低下に持続的に作
用する。
内への燃焼空気１１５の流入域が部分的に図示されてい
る。空気取入れスリット１２０，１２１から円錐中空室
１１４への移行部に位置しているガス状燃料の噴入部１
１６の上流側には乱流発生器３００が配置されており、
この乱流発生器は、該乱流発生器の下流側で流入する燃
料１１６の噴入域内に乱流を発生させるためのものであ
る。該乱流発生器によって、ガス噴流のより高い侵入深
さが実現される一方、前記乱流発生器３００の背面側に
形成される渦伴流（図６参照）によって、両媒体、つま
り燃料１１６と燃焼空気１１５の混合品質が著しく改善
され、これは有害物質エミッションの低下に持続的に作
用する。
【００１７】図６では、前記のような乱流発生器３００
の配置と、該乱流発生器の背面側に形成されて最適な混
合状態を可能にする渦伴流が図示されている。図示の乱
流発生器３００は複数本の個別的なバーであり、これら
のバーは相互間隔をおいて、空気取入れスリット（図４
の符号１１９，１２０参照）に沿って燃焼空気１１５の
流入方向に対して直角な横方向に配置されている。勿論
また前記乱流発生器は別の横断面を有することもでき、
その場合前記の渦伴流の形成は常にこのような乱流発生
器の最終目的である。乱流発生器３００の下側と燃料噴
入部１１６との間の間隔は、燃料噴流に対して渦伴流が
最適の位置を占めるように設計されていなければならな
い。
の配置と、該乱流発生器の背面側に形成されて最適な混
合状態を可能にする渦伴流が図示されている。図示の乱
流発生器３００は複数本の個別的なバーであり、これら
のバーは相互間隔をおいて、空気取入れスリット（図４
の符号１１９，１２０参照）に沿って燃焼空気１１５の
流入方向に対して直角な横方向に配置されている。勿論
また前記乱流発生器は別の横断面を有することもでき、
その場合前記の渦伴流の形成は常にこのような乱流発生
器の最終目的である。乱流発生器３００の下側と燃料噴
入部１１６との間の間隔は、燃料噴流に対して渦伴流が
最適の位置を占めるように設計されていなければならな
い。
【００１８】図４との対比において図示した図７では、
旋動流発生器１００が４個の部分円錐体１３０，１３
１，１３２，１３３から構成されている。各部分円錐体
１３０，１３１，１３２，１３３に所属する対称縦軸線
は、各部分円錐体の前記符号にそれぞれ符号ａを加えて
表示されている。この構成について言及しておかねばな
らない点は、これによって発生する旋動強度が小さいこ
とに基づいて、かつスリット幅が相応に拡大されている
ことと相俟って、その構成が、旋動流発生器の下流側の
混合管内における渦流の崩壊を阻止するのに最適であ
り、これによって混合管が、これに課された役割を最善
に満たすことができることである。
旋動流発生器１００が４個の部分円錐体１３０，１３
１，１３２，１３３から構成されている。各部分円錐体
１３０，１３１，１３２，１３３に所属する対称縦軸線
は、各部分円錐体の前記符号にそれぞれ符号ａを加えて
表示されている。この構成について言及しておかねばな
らない点は、これによって発生する旋動強度が小さいこ
とに基づいて、かつスリット幅が相応に拡大されている
ことと相俟って、その構成が、旋動流発生器の下流側の
混合管内における渦流の崩壊を阻止するのに最適であ
り、これによって混合管が、これに課された役割を最善
に満たすことができることである。
【００１９】図８が図７に対して相違している点は、図
８の部分円錐体１４０，１４１，１４２，１４３が、或
る程度の流れを提供する羽根形の断面形状を有している
ことである。その他の点では旋動流発生器の稼働モード
は等しい。燃焼空気１１５内への燃料１１６の混加は、
羽根プロフィールの内部から行われ、つまり燃料導管１
０８はこの実施形態では個々の羽根内に組込まれてい
る。この場合も個々の部分円錐体に所属する対称縦軸線
は、部分円錐体の符号に符号ａを加えて表示されてい
る。
８の部分円錐体１４０，１４１，１４２，１４３が、或
る程度の流れを提供する羽根形の断面形状を有している
ことである。その他の点では旋動流発生器の稼働モード
は等しい。燃焼空気１１５内への燃料１１６の混加は、
羽根プロフィールの内部から行われ、つまり燃料導管１
０８はこの実施形態では個々の羽根内に組込まれてい
る。この場合も個々の部分円錐体に所属する対称縦軸線
は、部分円錐体の符号に符号ａを加えて表示されてい
る。
【００２０】図９には三次元的な斜視図で移行部材２０
０が示されている。旋動流発生器１００から混合管２０
へ移行する過渡的幾何学形状は、図７又は図８に相当す
る４個の部分円錐体を配備した旋動流発生器１００につ
いて構成されている。従って過渡的幾何学形状は、上流
側で作用する部分円錐体の自然な延長部として、４つの
移行通路２０１を有し、これによって前記部分円錐体の
四半円錐面は、混合管の壁に交わるまで延長される。同
等の事項は、旋動流発生器が、図３について説明したの
とは異なった原理に基づいて構成されている場合にも当
て嵌まる。個々の移行通路２０１の、流動方向で下向き
に延びる面は、流動方向でスパイラル状に延びる形状を
有し、該スパイラル形状は、本例では移行部材２００の
通流横断面が流動方向で円錐形状に拡張していることに
相応して、三日月状の経過を辿っている。流動方向での
移行通路２０１の旋動流角度は、噴入された燃料との完
璧な予混合を達成するために、コンバスタの燃焼室入口
の横断面突発拡張部に至るまで混合管の管流に充分大き
な流動区間が残存するように、選ばれている。また前記
の手段によって、旋動流発生器の下流側の混合管管壁に
沿った軸方向速度が高められる。過渡的幾何学形状と混
合管領域における手段とによって、混合管の中心点寄り
になるつれて軸方向速度プロフィールの顕著な上昇が生
じるので、早期着火の危険も決定的に阻止される。
０が示されている。旋動流発生器１００から混合管２０
へ移行する過渡的幾何学形状は、図７又は図８に相当す
る４個の部分円錐体を配備した旋動流発生器１００につ
いて構成されている。従って過渡的幾何学形状は、上流
側で作用する部分円錐体の自然な延長部として、４つの
移行通路２０１を有し、これによって前記部分円錐体の
四半円錐面は、混合管の壁に交わるまで延長される。同
等の事項は、旋動流発生器が、図３について説明したの
とは異なった原理に基づいて構成されている場合にも当
て嵌まる。個々の移行通路２０１の、流動方向で下向き
に延びる面は、流動方向でスパイラル状に延びる形状を
有し、該スパイラル形状は、本例では移行部材２００の
通流横断面が流動方向で円錐形状に拡張していることに
相応して、三日月状の経過を辿っている。流動方向での
移行通路２０１の旋動流角度は、噴入された燃料との完
璧な予混合を達成するために、コンバスタの燃焼室入口
の横断面突発拡張部に至るまで混合管の管流に充分大き
な流動区間が残存するように、選ばれている。また前記
の手段によって、旋動流発生器の下流側の混合管管壁に
沿った軸方向速度が高められる。過渡的幾何学形状と混
合管領域における手段とによって、混合管の中心点寄り
になるつれて軸方向速度プロフィールの顕著な上昇が生
じるので、早期着火の危険も決定的に阻止される。
【００２１】図１０には、すでに言及したようにバーナ
出口に形成された剥離エッジが図示されている。混合管
２０の通流横断面はこの領域に移行曲率半径Ｒを有し、
該移行曲率半径は原則として、混合管２０の内部の流れ
に関連している。前記移行曲率半径Ｒは、流れを管壁に
接触させて、旋動流のスワール係数を著しく増大させる
ように選ばれる。量値の面から見れば、前記移行曲率半
径Ｒの大きさは、混合管２０の内径ｄの１０％よりも大
であるように規定される。移行曲率半径の無い流れに対
して今や逆流バブル５０は著しく増大する。この移行曲
率半径Ｒは混合管２０の出口平面まで延びており、しか
もこの曲率の始端と終端との間の角度βは９０゜よりも
小である。角度βの一方の辺に沿って剥離エッジＡが混
合管２０の内部へ延び、従って剥離エッジＡの前位点に
対して剥離段Ｓを形成し、該剥離段の深さは３ｍｍより
大である。勿論また、混合管２０の出口平面に平行に延
びるエッジを、曲率経過に基づいて再び出口平面段へ戻
すことも可能である。剥離エッジＡの接線と、混合管２
０の出口平面に対する垂線との間に拡がる角度β′は角
度βに等しい。この剥離エッジをこのように構成するこ
とによって得られる利点は、欧州特許出願公開第０７８
０６２９号明細書の「発明の開示」の項に開示されてい
る。同一目的のために構成された別の剥離エッジは、燃
焼室側のトーラス状切欠部によって得ることができる。
剥離エッジに関する保護範囲を含む前掲刊行物は、本明
細書の主要構成部分の基礎を成している。
出口に形成された剥離エッジが図示されている。混合管
２０の通流横断面はこの領域に移行曲率半径Ｒを有し、
該移行曲率半径は原則として、混合管２０の内部の流れ
に関連している。前記移行曲率半径Ｒは、流れを管壁に
接触させて、旋動流のスワール係数を著しく増大させる
ように選ばれる。量値の面から見れば、前記移行曲率半
径Ｒの大きさは、混合管２０の内径ｄの１０％よりも大
であるように規定される。移行曲率半径の無い流れに対
して今や逆流バブル５０は著しく増大する。この移行曲
率半径Ｒは混合管２０の出口平面まで延びており、しか
もこの曲率の始端と終端との間の角度βは９０゜よりも
小である。角度βの一方の辺に沿って剥離エッジＡが混
合管２０の内部へ延び、従って剥離エッジＡの前位点に
対して剥離段Ｓを形成し、該剥離段の深さは３ｍｍより
大である。勿論また、混合管２０の出口平面に平行に延
びるエッジを、曲率経過に基づいて再び出口平面段へ戻
すことも可能である。剥離エッジＡの接線と、混合管２
０の出口平面に対する垂線との間に拡がる角度β′は角
度βに等しい。この剥離エッジをこのように構成するこ
とによって得られる利点は、欧州特許出願公開第０７８
０６２９号明細書の「発明の開示」の項に開示されてい
る。同一目的のために構成された別の剥離エッジは、燃
焼室側のトーラス状切欠部によって得ることができる。
剥離エッジに関する保護範囲を含む前掲刊行物は、本明
細書の主要構成部分の基礎を成している。
【図１】旋動流発生器の下流側に混合区を有する予混合
バーナとして構成されたバーナの概略縦断面図である。
バーナとして構成されたバーナの概略縦断面図である。
【図２】付加的な燃料インゼクタを配備した、図１のバ
ーナの概略図である。
ーナの概略図である。
【図３】一部破断して示した複数の殻板から成る旋動流
発生器の概略斜視図である。
発生器の概略斜視図である。
【図４】二殻板形の旋動流発生器の横断面図である。
【図５】ガス噴入前に空気取入れ通路の領域で作用する
乱流発生器の配備図である。
乱流発生器の配備図である。
【図６】空気取入れ通路に沿って分配された複数の乱流
発生器の概略図である。
発生器の概略図である。
【図７】四殻板形の旋動流発生器の概略横断面図であ
る。
る。
【図８】羽根形に成形された殻板から成る旋動流発生器
の概略図である。
の概略図である。
【図９】旋動流発生器から混合区へ移行する過渡的幾何
学形状の構成図である。
学形状の構成図である。
【図１０】逆流ゾーンを空間的に安定化させるための剥
離エッジの構成図である。
離エッジの構成図である。
１０ スリーブリング、 ２０ 混合管、 ２１ 孔、
３０ 燃焼室、 ３１ オリフィス、 ４０ 主流と
して混合管内を流れる管流、 ５０ 逆流ゾーン又は逆
流バブル、 ６０ バーナ軸線、 １００ 旋動流発生
器、 １０１，１０２ 部分円錐体、 １０１ａ リン
グ状始端部、 １０１ｂ，１０２ｂ 対称縦軸線、 １
０３ 燃料ノズル、 １０４ 燃料噴入部、 １０５
燃料スプレー又は燃料噴入プロフィール、 １０８，１
０９ 燃料導管、 １１２ 液状の燃料、 １１３ ガ
ス状の燃料、 １１４ 円錐中空室、 １１５ 燃焼空
気又は燃焼空気流、 １１６ ガス状燃料の噴入を示す
矢印、 １１７ 噴入オリフィス、 １１９，１２０
接線方向の空気取入れスリット、 １２１ａ，１２１ｂ
案内プレート、 １２３ 案内プレートの旋回支点、
１３０，１３１，１３２，１３３ 部分円錐体、 １
３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ 対称縦軸線、
１４０，１４１，１４２，１４３ 羽根形部分円錐
体、 １４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ 対称
縦軸線、 １５０ 燃料濃度、 １６０混合空気又は空
気流、 １６１ 孔又はオリフィス、 １７０ 燃料イ
ンゼクタ、 １８０ 環状空気室、 １９０ スペーサ
リング、 ２００ 移行部材、２０１ 移行通路、 ２
２０ 混合区、 ３００ 乱流発生器、 Ｒ 移行曲率
半径、 ｄ 混合管の内径、 β 曲率の始端と終端と
の間の角度、 Ａ 剥離エッジ、 Ｓ 剥離段、 β′
剥離エッジの接線と混合管の出口平面に対する垂線と
の成す角度
３０ 燃焼室、 ３１ オリフィス、 ４０ 主流と
して混合管内を流れる管流、 ５０ 逆流ゾーン又は逆
流バブル、 ６０ バーナ軸線、 １００ 旋動流発生
器、 １０１，１０２ 部分円錐体、 １０１ａ リン
グ状始端部、 １０１ｂ，１０２ｂ 対称縦軸線、 １
０３ 燃料ノズル、 １０４ 燃料噴入部、 １０５
燃料スプレー又は燃料噴入プロフィール、 １０８，１
０９ 燃料導管、 １１２ 液状の燃料、 １１３ ガ
ス状の燃料、 １１４ 円錐中空室、 １１５ 燃焼空
気又は燃焼空気流、 １１６ ガス状燃料の噴入を示す
矢印、 １１７ 噴入オリフィス、 １１９，１２０
接線方向の空気取入れスリット、 １２１ａ，１２１ｂ
案内プレート、 １２３ 案内プレートの旋回支点、
１３０，１３１，１３２，１３３ 部分円錐体、 １
３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ 対称縦軸線、
１４０，１４１，１４２，１４３ 羽根形部分円錐
体、 １４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ 対称
縦軸線、 １５０ 燃料濃度、 １６０混合空気又は空
気流、 １６１ 孔又はオリフィス、 １７０ 燃料イ
ンゼクタ、 １８０ 環状空気室、 １９０ スペーサ
リング、 ２００ 移行部材、２０１ 移行通路、 ２
２０ 混合区、 ３００ 乱流発生器、 Ｒ 移行曲率
半径、 ｄ 混合管の内径、 β 曲率の始端と終端と
の間の角度、 Ａ 剥離エッジ、 Ｓ 剥離段、 β′
剥離エッジの接線と混合管の出口平面に対する垂線と
の成す角度
Claims (18)
- 【請求項１】 バーナが主として、燃焼空気流用の旋動
流発生器と、少なくとも１種の燃料を前記燃焼空気流内
へ噴入する手段とから成り、しかも前記旋動流発生器の
下流側に混合区が配置されており、該混合区が、流動方
向で第１の混合区部分の内部に或る所定数の移行通路を
有し、該移行通路が、前記旋動流発生器内で形成された
流れを、前記移行通路の下流側に後置された混合管内へ
移送するために形成されている形式の、熱発生器を運転
するためのバーナにおいて、 旋動流発生器（１００）内へ流入する燃焼空気流（１１
５）が複数の乱流発生器（３００）に沿って流れるよう
に構成されており、該乱流発生器が、前記燃焼空気流
（１１５）内への燃料噴入（１１６）部位の上流側に位
置していることを特徴とする、熱発生器を運転するため
のバーナ。 - 【請求項２】 乱流発生器（３００）が、燃焼空気流
（１１５）に対して横方向に設置された個別的なバーか
ら成っている、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項３】 乱流発生器（３００）がその背面側で燃
焼空気流（１１５）の流動方向に、燃料噴入（１１６）
と作用結合する渦伴流を形成する、請求項１記載のバー
ナ。 - 【請求項４】 旋動流発生器（１００）が、少なくとも
２個の中空の、流動方向で互いに入り組んでいる部分円
錐体（１０１，１０２；１３０，１３１，１３２，１３
３；１４０，１４１，１４２，１４３）から成り、これ
らの部分円錐体の各対称縦軸線（１０１ｂ，１０２ｂ；
１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ；１４０ａ，
１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ）が互いにずれて延在し
て、該部分円錐体の隣り合った周壁がその縦方向延在域
に、燃焼空気流（１１５）のための接線方向の空気取入
れスリット（１１９，１２０）を形成しており、前記部
分円錐体によって形成された円錐中空室（１１４）内に
少なくとも１つの燃料ノズル（１０３）が作用可能に配
置されている、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項５】 接線方向の空気取入れスリット（１１
９，１２０）の縦方向延在域内に、複数の別の燃料ノズ
ル（１１７）が配置されている、請求項４記載のバー
ナ。 - 【請求項６】 部分円錐体（１４０，１４１，１４２，
１４３）が羽根状の横断面プロフィールを有している、
請求項４記載のバーナ。 - 【請求項７】 部分円錐体が流動方向で固定的な円錐角
或いは漸増する円錐勾配又は漸減する円錐勾配を有して
いる、請求項４記載のバーナ。 - 【請求項８】 少なくとも２つの部分円錐体がスパイラ
ル状に互いに入り組んでいる、請求項４記載のバーナ。 - 【請求項９】 ヘッド側に配置された燃料ノズル（１０
３）が１つの同心的なリング（１９０）によって包囲さ
れており、該リング（１９０）が、周方向に配列された
複数の孔（１６１）を有し、かつ前記孔（１６１）を通
って流入する空気流（１６０）内へ燃料が噴入可能であ
る、請求項４記載のバーナ。 - 【請求項１０】 孔（１６１）が斜め前方へ方位づけら
れている、請求項９記載のバーナ。 - 【請求項１１】 燃料ノズル（１０３）が環状空気室
（１８０）によって包囲されている、請求項９記載のバ
ーナ。 - 【請求項１２】 混合区（２２０）内の移行通路（２０
１）の数が、旋動流発生器（１００）によって形成され
る部分流の数に等しい、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項１３】 移行通路（２０１）に後置された混合
管（２０）が、流動方向及び周方向で、前記混合管（２
０）の内部へ空気流を噴入するための複数の孔（２１）
を配備している、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項１４】 孔（２１）が、混合管（２０）のバー
ナ軸線（６０）に対して鋭角を成して延びている、請求
項１３記載のバーナ。 - 【請求項１５】 混合管（２０）の通流横断面が移行通
路（２０１）の下流側では、旋動流発生器（１００）に
おいて形成された流れ（４０）の横断面に等しいか、或
いは該横断面よりも小又は大である、請求項１記載のバ
ーナ。 - 【請求項１６】 混合区（２２０）の下流側に燃焼室
（３０）が配置されており、前記の混合区（２２０）と
燃焼室（３０）との間に、該燃焼室（３０）の初期流動
横断面を惹起する横断面突発拡張部が設けられており、
該横断面突発拡張部の領域内で逆流ゾーン（５０）が作
用可能である、請求項１記載のバーナ。 - 【請求項１７】 逆流ゾーン（５０）の上流側にデフュ
ーザ及び／又はベンチュリ区が設けられている、請求項
１６記載のバーナ。 - 【請求項１８】 混合管（２０）が燃焼室（３０）側に
剥離エッジ（Ａ）を有している、請求項１記載のバー
ナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH97810818.1 | 1997-10-31 | ||
| EP97810818A EP0913630B1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Brenner für den Betrieb eines Wärmeerzeugers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211026A true JPH11211026A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=8230452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10308561A Withdrawn JPH11211026A (ja) | 1997-10-31 | 1998-10-29 | 熱発生器を運転するためのバーナ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6059565A (ja) |
| EP (1) | EP0913630B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11211026A (ja) |
| DE (1) | DE59709446D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1262714A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-04 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Brenner mit Abgasrückführung |
| EP1817526B1 (de) * | 2004-11-30 | 2019-03-20 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von wasserstoff in einem vormischbrenner |
| EP2252831B1 (de) | 2008-03-07 | 2013-05-08 | Alstom Technology Ltd | Brenneranordnung sowie anwendung einer solchen brenner-anordnung |
| EP2260238B1 (de) * | 2008-03-07 | 2015-12-23 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners |
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| TW201437563A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-10-01 | Shang-Yuan Huang | 節能燃氣系統 |
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| CH674561A5 (ja) * | 1987-12-21 | 1990-06-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| DE59104727D1 (de) * | 1991-12-23 | 1995-03-30 | Asea Brown Boveri | Vorrichtung für die Vermischung zweier gasförmiger Komponenten und Brenner, in welchem diese Vorrichtung eingesetzt wird. |
| JPH06193816A (ja) * | 1992-08-24 | 1994-07-15 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃焼室装置 |
| CH687831A5 (de) * | 1993-04-08 | 1997-02-28 | Asea Brown Boveri | Vormischbrenner. |
| US5667376A (en) * | 1993-04-12 | 1997-09-16 | North American Manufacturing Company | Ultra low NOX burner |
| DE4435266A1 (de) * | 1994-10-01 | 1996-04-04 | Abb Management Ag | Brenner |
| DE4439619A1 (de) * | 1994-11-05 | 1996-05-09 | Abb Research Ltd | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Vormischbrenners |
| US5647215A (en) * | 1995-11-07 | 1997-07-15 | Westinghouse Electric Corporation | Gas turbine combustor with turbulence enhanced mixing fuel injectors |
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| DE19547912A1 (de) * | 1995-12-21 | 1997-06-26 | Abb Research Ltd | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
-
1997
- 1997-10-31 DE DE59709446T patent/DE59709446D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-10-31 EP EP97810818A patent/EP0913630B1/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-10-26 US US09/178,578 patent/US6059565A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-29 JP JP10308561A patent/JPH11211026A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
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|---|---|
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| DE59709446D1 (de) | 2003-04-10 |
| EP0913630A1 (de) | 1999-05-06 |
| US6059565A (en) | 2000-05-09 |
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