(57)【要約】本発明は、酸素含有ガスを用いて流体燃料又は流動化した燃料を燃焼することによって高温度処理を行うためのバーナーに関する。前記バーナーは、ノズルヘッド２０を備えている。このノズルヘッド２０は、燃料ライン２９に連結された燃料ノズル２５と、酸素含有ガス用のガス供給ライン２３に連結された酸素用ノズル３５とを含んでいる。燃料ライン２９とガス供給ライン２３は、バーナーの流れ方向に伸びて、その長さの一部分が冷却ジャケット３によって覆われている。酸素用ノズル３５と燃料ノズル２５との各ノズル放出方向（Ｓ，Ｂ）によって挟まれる角度βを形成し、これにより、酸素の噴射が、生じた火炎を偏向させる。バーナー１は、長手軸線又は装置の軸線Ｌに対する火炎の偏向を可能にし、このバーナーの構成を単純化し、かつバーナーの設置及びメンテナンスを容易にする。
2004504583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有ガスを用いて流体燃料又は流動化した燃料を燃焼することによって高温度処理を行うためのバーナーであって、
燃料ライン（２９）に接続される燃料ノズル（２５）と、前記酸素含有ガスのための供給ライン（２３）に接続される少なくとも１つの酸素用ノズル（３５）とを備え、前記バーナー（１）の前部領域に配置されるノズルヘッドを有しており、
前記燃料ライン（２９）と前記ガス供給ライン（２３）は、前記バーナー（１）の長手方向に伸び、かつ前記ライン（２９，２３）の長さ部分にわたって冷却用ジャケット（３）が取り囲んでおり、
前記酸素用ノズル（３５）と前記燃料ノズル（２５）の各ノズル放出方向（Ｓ，Ｂ）に挟まれる角度（β）が形成され、その結果、生じた火炎が前記酸素の噴射によって偏向されることを特徴とするバーナー。
【請求項２】
前記角度（β）は、１０°〜７５°の間であり、好ましくは４５°であることを特徴とする請求項１記載のバーナー。
【請求項３】
後部から冷却ジャケット（３）内に押し込められかつこの冷却ジャケットに着脱自在とされる槍形状のバーナーインサート（２）をさらに含み、このインサート内にノズルヘッド（２０）と燃料ライン及びガス供給ラインが共に収容されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバーナー。
【請求項４】
バーナーインサート（２）は、ガス供給ラインを形成する槍形状チューブ（２３）を含み、このチューブの前側領域に、前記ノズルヘッド（２０）が固定されかつ前記燃料ライン（２９）が伸びていることを特徴とする請求項３記載のバーナー。
【請求項５】
ノズルヘッド（２０）は、長手軸線（Ｌ）に対して平行に伸びて前記燃料ノズル（２５）を収納するためのボア（３６）と、前記長手軸線（Ｌ）に対して角度（α）をなす２つの平行な端面（２１，２２）とを有する円筒のノズル本体として構成され、前記酸素用ノズルが、前記端面（２１，２２）に対して直角に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のバーナー。
【請求項６】
ノズルヘッド（２０）は、複数の酸素用ノズル（３５）を備え、各ノズルは互いに隣り合うノズルと平行に配置されていることを特徴とする請求項５記載のバーナー。
【請求項７】
酸素用ノズルの横断面は、湾曲したスロットとして設計されていることを特徴とする請求項５記載のバーナー。
【請求項８】
燃料ノズル（２５）は、前記ノズル本体のボア（３６）内にシール状態で挿入される部分（３０）と、燃料ライン（２９）内にねじ込むことができる端部部材（２６）とを有することを特徴とする請求項５記載のバーナー。
【請求項９】
燃料ジャケット（３）は、円筒状の内側壁（４）と円筒状の外側壁（５）を有し、これらの壁間に環状キャビティ（６）が形成され、前側領域において、前記内側壁と外側壁が前側壁（７）を介して連結され、この前側壁（７）が前記キャビティの前側を閉鎖し、後部から前記キャビティ（６）内に突出する中間チューブ（１０）をさらに有し、この中間チューブによって前記キャビティ（６）は、２つの流れゾーン（１１，１２）に分割され、互いに半径方向に分離し、かつ互いに前側領域において連結し、さらに、一方の流れゾーン（１１）が冷却液体の入口（１６）に連結され、他方の流れゾーン（１２）が冷却液体の出口（１９）に連結されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のバーナー。
【請求項１０】
螺旋状に伸びるスペーサ（９）は、好ましくは銅線から作られ、前記冷却ジャケット（３）の中間チューブ（１０）と外側壁（５）との間に配置されていることを特徴とする請求項９記載のバーナー。
【請求項１１】
前記冷却ジャケット（３）の前側壁（７）と前記中間チューブ（１０）の前側端面（３９）は、前記冷却ジャケット（３）または前記バーナー（１）の長手軸線（Ｌ）に対して同一の角度（α）をなし、前記ノズルヘッド（２０）の端面（２１，２２）も前記長手軸線と同一の角度（α）をなすことを特徴とする請求項３、５、９にいずれかに記載のバーナー。
【請求項１２】
前記バーナーインサート（２）は、環状フランジ（４７）を備え、前記バーナーインサート（２）が前記冷却ジャケット（３）内に収容されるとき、前記冷却ジャケット（３）の環状フランジ（４６）に押し付けられ、この環状フランジ（４６）に取り外し自在に連結されることを特徴とする請求項３ないし１１のいずれかに記載のバーナー。
【請求項１３】
前記冷却ジャケット（３）は、外部状況により、ベアリング本体（５２）を備え、このベアリング本体は、球形ベアリング装置（５０）の一部を形成し、この球形ベアリング装置によって、前記冷却ジャケット（３）が炉壁（４９）に対してある角度範囲内で、前記炉壁内で旋回することができ、前記冷却ジャケット（３）を所定位置に固定するために調整装置（５１）が設けられていることを特徴とする請求項３ないし１２のいずれかに記載のバーナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文に従う酸素含有ガスを用いて流体燃料又は流動化した燃料を燃焼することによって高温度処理を行うためのバーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この形式のバーナーは、例えば、ヨーロッパ特許第０３３２６４４号に開示されている。このバーナーのハウジングには、ノズルヘッドが収納され、ノズルヘッドは、酸素含有ガスのために、中央の酸素用ノズルと、この酸素用ノズルから半径方向に配置されている複数のペリフェラル酸素用ノズルを備えている。
【０００３】
燃料ラインに連結される多数の燃料ノズルは、中央の酸素用ノズルから半径方向により小さな距離に配置されている。全てのノズルは、互いにかつバーナーの長手軸線に平行に配置される。また、全てのノズルの放出口は、バーナーの長手軸線に直角となる平面に配置されている。その結果、発生する燃料の火炎の方向が、燃料ノズルの放出時に酸素によってバーナーの長手方向に向くようになっている。
【０００４】
しかしながら、バーナーの利用において、バーナーの火炎がバーナーの長手軸線に対してある角度に偏向することは、必要である。このために、バーナーの前部領域にノズルヘッドが設けられ、溶接トーチのように、好ましくは、ヘッド部分を傾斜させなければならない。しかし、これは、特に、高温度で処理することを意図し、かつ非常に高温度の負荷にさらされ、また、冷却ジャケット内に取り付けることが必要不可欠である、酸素用バーナーの場合、非常にコストが掛かる設計となる。さらに、分解することは、通常不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、バーナーの火炎を偏向させることができ、かつ構成が単純でしかもコスト的に有利で、組立およびメンテナンスが容易な上述した形式のバーナーを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明に従う請求項１の構成を有するバーナーによって達成される。
【０００７】
本発明に係るバーナーの好ましい実施形態は、従属する請求項の新規な構成を備えている。本発明は、図面を参照して、以下で詳細に説明される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、適合したノズルヘッドを有するバーナーの前側部分の縦断面図を示す。図２は、図１に従うバーナーの後側部分の縦断面図を示す。図３は、縦断面図におけるノズルヘッド本体を示す。図４は、矢印Ｐ方向に見た図２に従うノズルヘッド本体を示す。
【０００９】
図１，２において、バーナー１は、槍形状のバーナーインサート２及びバーナーインサートの長さ部分にわたって伸びている冷却ジャケット３を含んでいる。バーナーインサート２は、後部から冷却ジャケット３内に押し込むことができ、また以下に詳細に説明するように、冷却ジャケットに連結することができる。バーナー１の長手軸線は、記号Ｌで示されている。
【００１０】
冷却ジャケット３は、内側壁４及び外側壁５を有し、これらの壁の間に環状のキャビティ６が設けられる。バーナー１の前側部分には、内側壁４が前側壁７を介して外側壁５に連結されている。そして、キャビティ６は、前側部分で閉鎖されている。冷却ジャケット３は、互いに軸方向に、かつ好ましくは、溶接により一体となるように連結される複数のチューブ部分から構成されている。前側壁７を有する、前方右側に二重壁を形成する連結部材８がある。
【００１１】
後部からキャビティ６内に突出する中間チューブ１０があり、このチューブは、キャビティ６を半径方向に互いから分離される２つの流れゾーン１１，１２に分割する。前側の冷却ジャケット領域において、流れゾーン１１，１２が前側中間チューブ端と前側壁７の間にあるギャップを介して互いに連結されている。螺旋状に走るスペーサ９が中間チューブ１０の周辺と冷却ジャケットの外側壁５との間、すなわち流れゾーン１１に設けられ、このスペーサ９は、例えば、銅線が中間チューブ１０の回りに巻き付けられるように構成されている。後部領域において、中間チューブ１０は、図２に従って、スリーブ形状の終端部材１３の端部リセス１４内に挿入される。この終端部材は、冷却ジャケット３の内側壁４に、例えば溶接によって固定され、かつキャビティ６、すなわち、後部から、内側流れゾーン１２と外側流れゾーン１１の両方を閉鎖する。（すなわち、外側壁５は、また終端部材１３に端面で連結される。）
【００１２】
外側流れゾーン１１内に向かう冷却液体は、冷却ジャケット３の後側領域内の外側壁５に設けた入口１６および半径方向入口開口１７を介して矢印Ｅの方向に、バーナーの流れ方向前方に向けて流れ、この流れは、スペーサ９によって形成される螺旋通路を通って生じ、冷却液体が混合しかつ渦を巻いて流れることを容易にする。その結果、冷却効果を強化する。前側の冷却ジャケット領域では、冷却液体が矢印Ｋの方向に向けて内側流れゾーン１２内に流れて、その流れが元に戻る。スリーブ状の終端部材１３によって囲まれかつ内側流れゾーン１２の軸方向延長部を構成する環状空間１５は、終端部材１３に設けられた半径方向の出口開口を介して出口１９に連通している。この冷却液体の放出は、矢印Ａによって図２に示されている。
【００１３】
バーナーインサート２は、冷却ジャケット３の中央内部空間２４内に後側から突出する槍形状のチューブ２３を含んでおり、このチューブは、図１に従って、冷却ジャケット３の内側壁４に対してシール状態にある環状スペーサ２７を介して、内側壁から所定の半径方向だけ離れたバーナー１の前側領域内に保持されている。
【００１４】
槍形状のチューブ２３は、入口開口３３及び入口３４（図２）を介して酸素含有ガス源（より詳細には示されていない）に連結されている。
図１によれば、槍形状のチューブ２３の前側領域にノズルヘッド２０が（好ましくは溶接により）固定されており、このヘッドは、円筒本体として構成され（図３参照）、ノズルヘッドの長手軸線は、バーナー１の長手軸線Ｌと一致する。ノズルヘッドは、長手軸線Ｌに関して角度αをなす２つの平行な端面２１，２２を備えている。図１及び図３に示された例示的な実施形態において、この角度αは、４５°である。
【００１５】
ノズルヘッド２０の長手軸線Ｌに対して平行なボア３６を有し、このボア内に燃料ノズル２５がシール状態で挿入される。燃料ノズル２５は、ねじ部を有する後側端部材２６を備えており、この後側端部材は、燃料ライン２９、また燃料ライン２９に連結される嵌合部材２８の中にねじ込むことができる。シールリング３１が、燃料ノズル２５のステム３０と、嵌合部材２８の間の端面に配置される。燃料ライン２９は、バーナー１の長手方向に伸び、チューブ２３の内側空間３２を貫通しており、燃料供給源に連結される（これ以上の詳細な説明はしない）。
【００１６】
さらに、ノズルヘッド２０は、少なくとも１つの酸素用ノズル３５を有し、チューブ２３は、必要ならば、酸素用ノズル３５に酸素含有ガスを供給するための供給ラインを形成する。図４に見られるように、ノズルヘッド２０には、例えば、互いに平行に配置された３つの酸素用ノズル３５を備えることができる。必要ならば、酸素用ノズル３５は、一定の径寸法を有する。しかし、これらのノズルは、ラバル管ノズル（ｌａｖａｌ ｎｏｚｚｌｅ）の形状または連続的に断面形状が狭くなる形状とすることもできる。互いに隣り合って伸びる３つの酸素用ノズル３５の代わりに、スロット形状で、湾曲した横断面を有する単一の酸素用ノズルを設けることもできる。
【００１７】
酸素用ノズル３５及び燃料ノズル２５は、互いにβの角度をなして配置されている。例示的な実施形態では、生産性の見地から、酸素用ノズル３５が円筒のノズル本体２０の端面２１，２２に対して直角に伸び、この角度βは、角度αと同一の角度、すなわち４５°である。燃料ノズル２５と酸素用ノズル３５とがなす角度βを取り囲むノズル放射方向は、図１において、符号ＢとＳで示されている。
【００１８】
冷却ジャケット３の前側壁７、槍形状のチューブ２３の前側端面３８、中間チューブ１０の前側端面３９、及び環状スペーサ２７の端面４０は、またノズル本体２０の端面２１，２２に平行に伸びている。この場合、ノズルヘッド２０の端面２１には、ノズル放出口が設けられ、冷却ジャケット又は中間チューブ１０の端面３７，３９に関するバーナー１の長手方向にノズルヘッドは、僅かに引っ込んでいる。その結果、ノズルヘッドの最適な冷却が補償される。
【００１９】
図２において、冷却ジャケット３内にバーナー１を固定するために、バーナーインサート２は、後側から冷却ジャケット内に押し込まれる。そして、冷却ジャケット３の内側壁４は、外側壁５と比較してさらに外側に伸び、（好ましくは、溶接手段によって）環状フランジ４６に連結されている。環状フランジ４６に対して、環状の組合せフランジ４７が、槍形状チューブ２３上の適当な個所に好ましくは溶接されて支持されるようになる。両方のフランジ４６，４７は、ねじで固定するために、互いに対向する複数の孔を備えている（図示略）。
【００２０】
使用される酸素含有ガスは、エア、酸素を含むエア、または純粋の酸素とすることができる。特に（少ない排気ガスを含む）高温度の火炎を発生させるために、純粋な酸素を用いることが望ましい。本発明に従う装置によれば、酸素用ノズル３５は、角度βを有し、この角度は、１０°と７５°の間で変えることができ、好ましくは、４５°である。ノズル２５，３５の放出口で生じる火炎は、酸素ジェット、すなわち、ノズルの放射方向Ｓの方向により偏向される。燃料の必須の噴霧化は、酸素ノズル３５の放出口での酸素ジェットの拡がりと、この時点での燃料噴射によって達成される。
【００２１】
バーナーの長手方向に対してある方向に火炎を偏向させることは、特に「インパルスバーナー」にとって有利となり、このバーナーを用いて、燃焼されるべき液量が供給状態に設定される。こうして、例えば、槍形状バーナーは、溶融槽又はスラッグ槽が接線方向の噴射によって回転するように設定される溶解炉の炉壁に取り付けられる。上記槽の上方に存在するＣＯガス含有の排気ガスは、炉壁内にはめ込まれたインパルスバーナーによって順次燃焼させることができる。バーナーの長手軸線Ｌに対する本発明に従う火炎の偏向は、バーナーインサートの角度付けされた配置を必要としないので、炉壁内のバーナーの取り付けを容易にする。本発明に従うバーナー１では、バーナーインサート全体を取り除くことができ、冷却ジャケット３を取り外すことなく簡単な方法でメンテナンス又は交換することができる。燃料ノズル２５自体もまた、問題なく、交換またはメンテナンスすることができる。
【００２２】
特別の使用に対して、必須の偏向角度、すなわち、角度βは、最適に選択することができる。図２に概略的に示されているように、炉壁４９内にバーナーインサートを収容する、バーナー１または冷却ジャケット３の球形ベアリング装置５０によって、バーナー１またはその長手軸線Ｌが、炉壁４９に対するある角度範囲内で旋回することができ、また、調整装置５１によって所望の位置に固定することができる。その結果、火炎の方向は、付加的に調整することができる。
【００２３】
バーナーの外側の環境により、冷却ジャケット３は、球形のベアリング本体５２を備え、このベアリング本体は、球形ベアリング装置５０の一部を形成し、炉壁に固定された中空で球形状のソケット５４に連結されて作動する。調整装置５１は、冷却ジャケット３の周囲に配置されるフランジ５３を有しており、このフランジは、ベアリング本体５２に連結されかつ調整ねじ５５を備えている。炉壁に対するフランジ５３または冷却ジャケット３の角度設定は、調整ねじ５５によって固定することができ、このねじは炉壁４９上に支持されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、適合したノズルヘッドを有するバーナーの前側部分を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１に従うバーナーの後側部分の縦断面図である。
【図３】図３は、縦断面図におけるノズルヘッド本体を示す図である。
【図４】図４は、矢印Ｐ方向に見た図２に従うノズルヘッド本体を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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