(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内壁を備えた排出室から成り、出口端部において円形のガス排出オリフィスと、内壁を同軸に取り囲む外壁とを有し、この外壁が室の出口端部における領域ｌにおいて連続的に湾曲した軌道をたどり、排出オリフィスにおける内壁と共に鋭いエッジをつけられた接続部を成すように構成されたガスインジェクタノズルにおいて、
前記の湾曲した軌道が、関係式、
Ｒ＝（ｌ−ｔ）／ｓｉｎα
ここで、ｌは、上に定義した通りであり、
ｔは、内壁と外壁の間の最大水平間隔であり、
αは、排出オリフィスにおけるエッジの先端角度である、
に従う曲率半径Ｒを有するように構成されていることを特徴とするガスインジェクタノズル。
【請求項２】
先端角度αが、７°〜２０°であるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【請求項３】
先端角度αが、１２°〜１８°であるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【請求項４】
領域ｌの長さが、排出室の内径の大きさの１．５〜５倍であるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【請求項５】
領域ｌの長さが、排出室の内径の大きさの２〜３倍であるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【請求項６】
排出室の内径が、０．０１０〜０．０５０メートルであるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【請求項７】
排出室の内径が、０．０２５〜０．０２８メートルであるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【請求項８】
内壁と外壁の間の間隔ｔが、０．００２〜０．００８メートルであるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【請求項９】
内壁と外壁の間の間隔ｔが、０．００３〜０．００６メートルであるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクタノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本の発明は、ガスインジェクタノズル、特にバーナ内の酸化剤供給ノズルとして使用するためのインジェクタノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このタイプのノズルは、ガスの燃料供給を受ける産業上のバーナ及び処理ヒータにおいて使用されており、これらは、高い燃焼負荷率を有する安定した火炎を必要とする。一般的に設計されるバーナは、燃料を供給するためのインジェクタチューブと酸化剤を供給するためのノズルを有する。燃焼領域内での燃焼と酸化剤の集中的な混合は、バーナ面に装備されたノズルを経て酸化剤を注入することによって達成される。従って、酸化剤の流れが高い速度を与えられ、これが燃焼生成物の大量の内部及び外部再循環をもたらし、そうして高い燃焼負荷率をもたらす。
【０００３】
従来のノズル設計の一般的な難点としては、ノズル面が、産業上の適用のために要求されるようにガス流速が高い場合は、ノズル面のすぐ近くにおいて高い燃焼負荷率により生じる過加熱に晒されている。従って、高温の燃焼生成物流がノズル面に向かって後退し、これが、ノズル面を高温へと急速に加熱し、その結果ノズル面を破壊することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ガスインジェクタノズルの設計を改善することによって、上記の難点を排除することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明により、請求項１を特徴づける特徴によって解決される。
【０００６】
この発明による他の有利な構成は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
この改善された設計は、ノズルの出口端部に向かって狭くなる最適な曲率半径を備えた連続的に湾曲した形状を有する外壁を備えたノズルを備えた場合に、ノズル面から安全な間隔を置いた高い燃焼負荷率を有する安定した火炎が得られるということの観察に基づいている。
【０００８】
この観察によれば、本発明のガスインジェクタノズルは、円筒状の内壁を備えた排出室から成り、出口端部において円形のガス排出オリフィスと、内壁を同軸に取り囲む外壁とを有し、この外壁が室の出口端部における領域ｌにおいて連続的に湾曲した軌道をたどり、排出オリフィスにおける内壁と共に鋭いエッジをつけられた接続部を成すように構成されたガスインジェクタノズルにおいて、
前記の湾曲した軌道が、関係式、
Ｒ＝（ｌ−ｔ）／ｓｉｎα
ここで、ｌは、上に定義した通りであり、
ｔは、内壁と外壁の間の最大水平間隔であり、
αは、オリフィスの周りの出口端部における先端角度である、
に従う曲率半径Ｒを有するように構成されている。
【０００９】
ノズルの外壁の湾曲した軌道は、ノズル面に近い高温の燃焼生成物の逆流混合（ｂａｃｋｍｉｘｉｎｇ）を防止する。
【００１０】
最小先端角度で鋭いエッジをつけられたオリフィスを備えた場合、排出オリフィスにおける温度が著しく低下させられる。ノズル面の加熱の低減及びノズル面の適当な機械強度は、７°〜２０°の先端角度のとき、好ましくは１２°〜１８°の先端角度のときに得られる。
【００１１】
更に領域ｌの長さが、円筒状の排出室の内径の大きさの１．５〜５倍であるとき、好ましくは２〜３倍であるとき、酸化剤と燃料の混合強度がノズル面の周りで非常に低くなり、結果としてノズル面に隣接する燃焼は、非常に低くなるか、低減されるか、又は全く行なわれなくなる。従って、酸化剤は高速で排出される。こうして、酸化剤と燃料の混合及び燃焼は、ノズル面から離れた間隔に存在する燃焼帯域内の場所を占める。
【００１２】
ノズル排出室の適当な内径は、０．０１０〜０．０５０メートルであり、好ましくは０．０２５〜０．０２８メートルである。従ってノズル壁の最大肉厚に対応する内壁と外壁の間の間隔ｔは、０．００２〜０．００８メートルであり、好ましくは０．００３〜０．００６メートルである。
【００１３】
【実施例】
本発明は、本発明の特定の実施例によるガスインジェクタノズルの断面図が唯一の図である図面に図示されており、この図により、以下に本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、ガスインジェクタノズル２を経る横断面図を示す。ノズル２は、円筒状の内壁４により制限されたガス通路８を備えている。外壁６は、最大間隔、即ちノズル壁の最大肉厚ｔでガス通路８を同軸に取り囲む。
【００１５】
外壁６は、長さｌにわたり曲率半径Ｒを有する湾曲した軌道をたどるオリフィス１０に向かって連続的に狭くされている。外壁６は、先端角度αを備えるオリフィスの周りの鋭いエッジを形成するオリフィス１０において内壁４に出合うように構成されている。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、ノズル面が、ガス流速が高い場合であっても、ノズル面のすぐ近くにおいて高い燃焼負荷率により生じる過加熱に晒されることなく、従って、高温の燃焼生成物流がノズル面に向かって後退し、これが、ノズル面を高温へと急速に加熱し、その結果ノズル面を破壊することのないガスインジェクタノズルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるガスインジェクタノズルを経る横断面図を示す。
【符号の説明】
２              ガスインジェクタノズル
４              内壁
６              外壁
８              ガス通路
１０              オリフィス
Ｒ              曲率半径
ｌ              オリフィスの長さ
ｔ              ノズル壁の肉厚
α              先端角度
【図１】
0003672356.tif 000002