(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ（Ｂｒ）の少なくとも一端領域が、炉の内部空間の中へと延びるフレームを炉のコール内に生じさせるように、コール内に位置するようにコールに装着されるようにデザインされた、炉のための３−チューブ構造バーナにおいて、このバーナは、中心に位置する第１の酸化剤搬送用のチューブ（１）と、燃料用の入口（５）と、この燃料用の入口に接続され、前記第１の酸化剤搬送用のチューブ（１）の長さ方向の少なくとも一部が重なるように第１の酸化剤搬送用のチューブ（１）の外側に配置された燃料搬送用のチューブ（２）と、第１の酸化剤搬送用のチューブ（１）と燃料搬送用のチューブ（２）との間に規定され、酸化剤搬送用のチューブ（１）の周りを燃料が流れるように中を燃料が流れる第１の環状空と、酸化剤用の入口（６）と、この酸化剤用の入口に接続され、前記燃料剤搬送用のチューブ（２）の外側に配置された第２の酸化剤搬送用のチューブ（３）と、前記燃料剤搬送用のチューブ（２）と第２の酸化剤搬送用のチューブ（３）との間に規定され、下流側の第２の環状空間と、第２の酸化剤搬送用のチューブ（３）内に規定され、前記酸化剤用の入口（６）が設けられた上流側の空間と、第１並びに第２の酸化剤搬送用のチューブ（１，３）間の酸化剤の流量分布を制御するための制御バルブ（７，９）とを具備し、
前記第１の酸化剤搬送用のチューブ（１）は、第２の酸化剤搬送用のチューブ（３）中の前記上流側の空間の中に開口した酸化剤用の入口端を有し、
酸化剤用の入口（６）から酸化剤搬送用のチューブ（３）に入った酸化剤は、前記上流側の空間から、前記制御バルブ（７，９）を通って前記下流側の第２の環状空間に流れると共に、前記入口端を通って第２の酸化剤搬送用のチューブ（３）中に流れ、
前記制御バルブ（７，９）は、前記第２の環状空間の中に、燃料搬送用のチューブ（２）を囲むように挿入された環状のブッシュ（７）を有し、このブッシュ（７）は、酸化剤がコールに向かって、前記上流側の空間から前記下流側の第２の環状空間に流れることを可能にするチャンネル（７３）と、このチャンネルと協同して、第１並びに第２の酸化剤搬送用のチューブ（１，３）間の酸化剤の流量分布を制御するように、可動な可動部材（９）とを有する、ことを特徴とするバーナ。
【請求項２】
前記第１ないし第３の搬送用のチューブ（１，２，３）は、互いに長手方向の少なくとも一部が重なるようにして、同軸的に配置されていることを特徴とする請求項１のバーナ。
【請求項３】
前記制御バルブ（７，９）は、プラグバルブであることを特徴とする請求項１もしくは２のバーナ。
【請求項４】
前記ブッシュ（７）は、プラグ（８）が挿入されたチャンネルを有し、このプラグは、所定の最小流量で酸化剤がコールに向かって流れることを可能する校正された孔（８１）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１のバーナ。
【請求項５】
前記ブッシュ（７）は、中に回動バルブキー（９）が設けられたプラグバルブを形成したチャンネルを有し、前記回動バルブキーは、透孔（９１）を有すると共に、この透孔（９１）がバルブを最大流量で酸化剤が第２の環状空間へと通る、かくして第１の酸化剤搬送用のチューブ（１）を最小流量で酸化剤が通ることを可能にする位置から、透孔（９１）がバルブを酸化剤の流れが通るのを阻止し、かくして、第１の酸化剤搬送用のチューブ（１）を最大流量で通ることを可能にする位置へと移動可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１のバーナ。
【請求項６】
前記バルブは、前記可動部材（９）を動かすために、手動により回動され得る動作部材（９２）を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１のバーナ。
【請求項７】
前記可動部材（９）は、モータにより駆動されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１のバーナ。
【請求項８】
炉の内部空間の中へと延びるフレームを生じさせるように、バーナ（Ｂｒ）により炉コールの中に燃料と酸化剤とを射出させる方法において、酸化剤が、第１の入口（６）を介してバーナの中に導入され、燃料が、第２の入口（５）を介して導入され、第１の入口からの酸化剤は、互いに平行に配置された少なくとも２つの酸化剤搬送用のチューブ（１，３）を通ってコールへと流れ、一方、第２の入口からの燃料は、燃料搬送用のチューブ（２）を通ってコールへと流れ、
前記燃料は、第１の中心の酸化剤流の周りで、かつ外側の酸化剤搬送用のチューブ（３）内の第２の環状の酸化剤流内での環状の流れとしてコールに向かい、この中に射出され、
前記少なくとも２つの酸化剤搬送用のチューブ（１，３）を通ってコールへと流れる酸化剤の流量分布を前記第２の環状の酸化剤流内に配置された制御バルブ（７，９）によって制御することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記少なくとも２つの酸化剤搬送用のチューブ（１，３）間の酸化剤の分布は、連続的に調節されることを特徴とする請求項８の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの酸化剤搬送用のチューブ（１，３）間の酸化剤の分布は、手動により調節されることを特徴とする請求項８もしくは９の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの酸化剤搬送用のチューブ（１，３）間の酸化剤の分布は、モータにより駆動されるようにして調節されることを特徴とする請求項８もしくは９の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心の酸化剤インジェクション（射出）並びに周囲の環状インジェクションと、中心の酸化剤インジェクションと周囲の環状インジェクションとの間の環状の燃料インジェクションとからフレーム（火炎）が作り出されるようにデザインされた３−チューブ構造バーナと、このようなバーナを用いて燃料と酸化剤とを射出する方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２−チューブ構造バーナの代わりに、炉の雰囲気を制御し、フレームのモーメントを増加させ、炉（例えば細い炉の場合）の幾何学的形状に従って後者の長さを調節し、この光度、特に発光スペクトラムを例えばガラス製の炉で製造される材料のタイプに合わせて修正するために、３−チューブ構造バーナが、特にガラス製炉、また治金炉で使用され得る。
現在、上述されたような効果を果すためにガラス製炉で使用される殆どの酸素バーナに、問題がある。なぜなら、これには、３つの流体ストリームを管理することが必要とされてきており、かくして、全体の大きさと供給ダクトの数とが増加するためである。このことは、バーナに流体を供給するように意図されたプラントに有意な改良を行わなくてはならないのを意味する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、これらの欠点を改良することであり、この目的を果すための、炉の内部空間へと延びるフレームをコール（quarl）内に生じさせるように、バーナの少なくとも一端領域がコール内に収容されるように炉コールに装着されるようデザインされた炉のための３−チューブ構造バーナに関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のバーナは、バーナの少なくとも一端領域が、炉の内部空間の中へと延びるフレームを炉のコール内に生じさせるように、コール内に位置するようにコールに装着されるようにデザインされた、炉のための３−チューブ構造バーナにおいて、このバーナは、中心に位置する第１の酸化剤搬送用のチューブと、燃料用の入口と、この燃料用の入口に接続され、前記第１の酸化剤搬送用のチューブの長さ方向の少なくとも一部が重なるように第１の酸化剤搬送用のチューブの外側に配置された燃料搬送用のチューブと、第１の酸化剤搬送用のチューブと燃料搬送用のチューブとの間に規定され、酸化剤搬送用のチューブの周りを燃料が流れるように中を燃料が流れる第１の環状空と、酸化剤用の入口と、この酸化剤用の入口に接続され、前記燃料剤搬送用のチューブの外側に配置された第２の酸化剤搬送用のチューブと、前記燃料剤搬送用のチューブと第２の酸化剤搬送用のチューブとの間に規定され、下流側の第２の環状空間と、第２の酸化剤搬送用のチューブ内に規定され、前記酸化剤用の入口が設けられた上流側の空間と、第１並びに第２の酸化剤搬送用のチューブ間の酸化剤の流量分布を制御するための制御バルブとを具備し、
前記第１の酸化剤搬送用のチューブは、第２の酸化剤搬送用のチューブ中の前記上流側の空間の中に開口した酸化剤用の入口端を有し、
酸化剤用の入口から酸化剤搬送用のチューブに入った酸化剤は、前記上流側の空間から、前記制御バルブを通って前記下流側の第２の環状空間に流れると共に、前記入口端を通って第２の酸化剤搬送用のチューブ中に流れ、
前記制御バルブは、前記第２の環状空間の中に、燃料搬送用のチューブを囲むように挿入された環状のブッシュを有し、このブッシュは、酸化剤がコールに向かって、前記上流側の空間から前記下流側の第２の環状空間に流れることを可能にするチャンネルと、このチャンネルと協同して、第１並びに第２の酸化剤搬送用のチューブ間の酸化剤の流量分布を制御するように、可動な可動部材とを有する、ことを特徴とする。
【０００５】
炉の内部空間の中へと延びるフレームを生じさせるように、バーナにより炉コールの中に燃料と酸化剤とを射出させる本発明の方法は、酸化剤が、第１の入口を介してバーナの中に導入され、燃料が、第２の入口を介して導入され、第１の入口からの酸化剤は、互いに平行に配置された少なくとも２つの酸化剤搬送用のチューブを通ってコールへと流れ、一方、第２の入口からの燃料は、燃料搬送用のチューブを通ってコールへと流れ、
前記燃料は、第１の中心の酸化剤流の周りで、かつ外側の酸化剤搬送用のチューブ内の第２の環状の酸化剤流内での環状の流れとしてコールに向かい、この中に射出され、
前記少なくとも２つの酸化剤搬送用のチューブを通ってコールへと流れる酸化剤の流量分布を前記第２の環状の酸化剤流内に配置された制御バルブによって制御することを特徴とする。
【０００８】
前記ブッシュは、好ましくは、プラグが挿入されたチャンネルを有し、このプラグは、所定の最小流量で酸化剤がコールに向かって流れることを可能する校正された孔を有する。
ブッシュは、好ましくは、中に回動バルブキーが設けられたプラグバルブを形成したチャンネルを有し、前記回動バルブキーは、透孔を有すると共に、この透孔がバルブを最大流量で酸化剤が通る、かくして中心に位置するチューブを最小流量で通ることを可能にする位置から、透孔がバルブを酸化剤の流れが通るのを阻止し、かくして、中心に位置するチューブを最大流量で通ることを可能にする位置へと移動可能である。
【０００９】
バルブは、好ましくは、手動により回動され得る動作部材を有する。
バルブは、好ましくは、モータにより駆動される装置に接続されるようにデザインされた駆動部材を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる特性と効果とが、非限定的な例を用いて添付図面を参照して説明された、本発明の一実施形態に係わる以下の説明から明らかになるだろう。
図は、バーナＢｒを概略的に示している。これの一端領域は、例えばガラス製の炉のコールブロックＢｏのコール内に収容されている。
特に、図１は、炉の内部空間の中へと延びるフレームを作り出すためにコール内に収容された従来の３−チューブ構造バーナの一端領域と、炉の外でコールから突き出たバーナの他端領域とを概略的に示している。バーナは、この他端領域を介して、燃料と酸化剤とが供給される。
【００１２】
この３−チューブ構造バーナは、同軸的な全体構造を有し、中心の酸化剤搬送用のチューブ１、この中心のチューブを囲む燃料搬送用のチューブ２、この燃料のチューブ２が燃料が流れるように中心のチューブの外に環状に位置する空間、前記燃料搬送用のチューブ２を囲む第３の外側の酸化剤搬送用のチューブ３、酸化剤が流れるように供給用のチューブ３が燃料搬送用のチューブの周りに環状に位置する空間とを有する。コールに入る３つのチューブの端は、インジェクションノズル（射出ノズル）により夫々に延長されている。
【００１３】
従来の３−チューブ構造バーナにおいて、３つのチューブ１，２，３は互いに連通されておらず、これらは別々に供給を受け、夫々に入口オリフィスを有し、中心のチューブ１と外側のチューブ３とは夫々酸化剤供給に接続され中心のチューブ２は燃料供給に接続されるとともに前記オリフィスに入る短い入口のダクト４，５，６に適合されている。入口のダクト４，５，６の夫々は、周りに３つチューブが位置されたバーナの中心長軸に対しほぼ放射状に位置されている。
【００１４】
かくして、３つの流体を管理することが必要である。バーナは、比較的かさばり、３つの軟性供給パイプを使用することが必要であり、使用されるパイプの長さが重要である。
従来の３−チューブ構造バーナのようなコールに設けられた本発明に係わる３−チューブ構造バーナ（図２乃至図４）は、後者のように、同軸的な全体構造を有し、中心の酸化剤搬送用のチューブ１、この中心のチューブを囲む燃料搬送用のチューブ２、チューブ２が燃料が流れるように中心のチューブの回りに環状に位置する空間、この燃料搬送用のチューブ２を囲む第３の酸化剤搬送用の外側のチューブ３、この供給用のチューブ３が酸化剤が流れるように燃料搬送用のチューブの周りに環状に位置する空間、インジェクションノズルにより夫々に延長されコールに入る３つのチューブの端を有する。かくして、燃料は、第１の中心の酸化剤ストリームの周りと第２の同じ酸化剤の環状ストリーム内とで環状を成すように、コールに向かって流れ、コールの中に導入される。
【００１５】
しかしながら、従来の３−チューブ構造バーナとは異なり、本発明に係わるバーナの２つの酸化剤搬送用のチューブ１，３は、インジェクションノズルとは反対側に位置するこれらの端を介して、互いに連通しており、中心のチューブ１は、外側のチューブ３の対応する閉塞端から所定の距離を置いたところにこの逆の開いた端を有する。
外側の酸化剤搬送用のチューブ３は、この閉塞端付近に入口オリフィス３１を有し、酸化剤供給に接続されるようにデザインされたこのオリフィスに入る短い入口のダクト６に取り付けられている。この入口のダクト６は、バーナの中心長軸に対しほぼ放射状に位置されている。かくして、酸化剤供給のための入口のダクト６は、外側のチューブ３と中心のチューブ１との両方に接続されており、バーナにおける酸化剤の流れの方向を参照すると、中心のチューブの開口した端はダクト６の下流部にある。
【００１６】
インジェクションノズルと逆側にある燃料搬送用のチューブ２の端領域は、酸化剤の流れの方向を参照すると中心のチューブ１の開口した端の下流部にあり、環状のブッシュ７内に収容されている。このブッシュの内面は、下流部において中心のチューブ２の周りに、また他の領域（上流部）において中心の酸化剤搬送用のチューブ１の周りに適合されている。ブッシュの内面のこれら２つの領域は、中心のチューブ２のための閉じた環状ボトムを形成する肩部によって接続されている。外側のチューブ３はブッシュ７の各側に夫々に位置された２つの並べられたセクションを有するので、ブッシュの外面は、これら２つのセクションの間に位置する円筒中心部と、外側のチューブの前記２つのセクションの対向端に挿入され適合された比較的直径の小さい２つの円筒形端領域とを有する。
【００１７】
中心の燃料搬送用のチューブ２と、外側の酸化剤搬送用のチューブ３とは、燃料が流れるようにブッシュ７で放射状に位置する中空燃料供給チャンネル７１（図４）により接続された対向するオリフィスを、夫々に有する。外側のチューブの燃料の流れのオリフィスは、燃料供給に接続されるようにデザインされた短い入口のダクト５に適合されている。燃料供給のためのこの入口のダクト５は、中心の燃料搬送用のチューブ２によってブッシュ７と連通されている。
ブッシュ７は、酸化剤用の入口のダクト６の下流部にあるので、バーナの中心長軸に対し平行な２つのチャンネル７２，７３により長軸方向に切断され、外側のチューブ３のノズルに酸化剤が流れるようにする。これら２つの長軸方向のチャンネル７２，７３は、半径に対し垂直のブッシュ７の直径に集められる。この半径に沿って燃料供給チャンネル７１が、バーナの中心長軸の両側で、ほぼ左右対称に夫々位置される。
【００１８】
また、ブッシュは、これの内面から外面まで放射状に挿通するとともに円筒形の全体形状を有する２つのチャンネルで切断される。ここでは、直径に沿って、２つの長軸チャンネル７２，７３は集められ、かくして、バーナの中心長軸に対するブッシュ７の両側で、長軸のチャンネル７２，７３は、放射状チャンネルに入る。
２つの放射チャンネルのうち一方は、このチャンネルに適合された互換性のあるプラグ８のためのハウジングとして働き、バーナの中心長軸に平行で、かつ直径が小さい孔８１を有する。かくして、長軸のチャンネル７２の上流部と下流部との間が連通されている。この孔８１は、以下に示されるように、校正され、プラグ８の互換性により、望ましい大きさの孔を有するプラグが選択可能になる。
【００１９】
他方の放射チャンネルは、ブッシュ７がバルブ本体を形成するような方法でこのチャンネル中に適合された回動バルブキー９を有するプラグとして働く。このバルブキー９は、互換性のあるプラグ８の孔８１よりも直径が実質的に大きい透孔９１を有し、長軸のチャンネル７２の上流部と下流部との間かくして外側のチューブ３の２つのセクションの間を連通させるように透孔９１がバーナの中心長軸に対し平行である位置（図３）と、透孔９１がバーナの前記軸に直交し前述されたような連通を与えない位置との間で放射チャンネルの長軸を中心に旋回するように運動し得る。キー９は、放射チャンネルにおいて左右対称の外形状を有し、チャンネルの外側、バーナの外側のチューブの外に、キーを手動で旋回可能にする動作部材９２もしくは、モータにより駆動される装置に接続され例えばモータによる駆動を調節もしくは制御してキーを旋回可能にする駆動部材を有する。
【００２０】
また、実際的な観点から見ると、互換性のあるプラグ８は、放射チャンネルの内部において円筒形の全体形状を有し、チャンネルの外にねじによりブッシュを固定するためのクランプ板８２を有し得る。
また、バルブキー９は、放射チャンネルの内側に円筒形の全体形状を有し、チャンネルの外にラグ９２から成る動作部材がねじにより取着されたステム９３を有し得る。放射チャンネル内部の円筒とステム９３は、キーの１以上の締め付けねじ９５でブッシュ７に取着されたＵ字型の係止板９４の横方向の枝のためのハウジングとして機能する環状グルーブによって接続され、放射チャンネルの周りのブッシュ７にねじで取り付けられ、後者に平行に位置する。
【００２１】
炉の壁に組み込まれた耐熱ブロックＢｏ中に食い込むコールにバーナＢｒを取着するために、このコールブロックＢｏは、固着板１０１を有するバーナ支持部１０に取り付けられている。固着板は、炉の外で、この面に適合されている。固着板１０１は、炉の外に向かうコールのオリフィスの対向側に、開口を有する。この開口を介して、バーナは、コールに挿入される。かくして、示されるように、インジェクションノズルが設けられたこの端領域は、炉の内部空間の中へ延びるフレームを生じさせる。これの逆端領域は、これを介して酸化剤と燃料とが供給されるように適合され、炉の外のコールから突き出ている。バーナ支持部１０は、固着板１０１のバーナのための開口の両側夫々に、２つの締め付け装置を有する。これら装置は、夫々にヨーク１０２を有し、これの枝が旋回軸１０３を有し、この旋回軸に、ロックナット１０５を備えたねじロッド１０４が接続されている。
【００２２】
これらの締め付け装置と協働するように、バーナは、この中心長軸に対し垂直な平面に位置するとともに例えば溶接もしくは蝋付けにより外側のチューブ３に取着された締め付けフランジ３２を有する。このフランジ３２の２つの逆端は、バーナの中心長軸に対し平行な位置にあるとき支持部１００の２つの接続されたねじロッド１０４が入る、２つの凹部を夫々に有する。これの周囲に、バーナをコールブロックに取着するためにロックナット１０５が固定され得る。コールをバーナから取り外すために、必要となることは、ナット１０５を緩め、ねじロッド１０４を、これらがフランジ３２の凹部での係合から解放されるように突き出すことである。
【００２３】
コールに取着されたバーナを用いて、酸化剤用の入口６が酸化剤供給と連通しているとき、中心の酸化剤搬送用のチューブ１と外側の酸化剤搬送用のチューブ３との間の酸化剤の分布を加減し、この分布を望ましい方法で調節するために、必要なのは、バルブのキー９を回転させることである。特に、制御バルブが閉じられ（キー９の透孔９１がバーナの中心長軸に対してほぼ直交している状態）中心の酸化剤搬送用のチューブ１で最大流量が得られると、互換性のあるプラグ８の較性された孔８１は、外側の酸化剤搬送用のチューブ３の最小流量を規定する。バルブが徐々に開かれるのにつれて、即ちキー９の透孔９１がブッシュ７のチャンネル７３と接続されていくにつれて、圧力が外側のチューブ３で低下し、流量が、後者では最大値に到達するまで増加し、中心のチューブ１では最小値に到達するまで減少する。外側のチューブ３での圧力の低下を管理することによって、２つの酸化剤搬送用のチューブ１，３の酸化剤の分布は、調節可能になる。
【００２４】
かくして、互いに対し平行に設けられたチューブ１,３の酸化剤の分布を連続的に調節する可能性がある。特に、バルブがモータにより駆動されるとき、分布を調節するかもしくはこれを必要に応じて制御するために、すぐに後者に働くことが可能である。
プラグ８の互換性は、異なった断面を有する孔８１を備えたプラグ８の範囲によって酸化剤の流量の範囲が大きく変化するのを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の３−チューブ構造バーナの長軸方向の概略的な側面図である。
【図２】図２は、本発明に係わる３−チューブ構造バーナの外側面図である。
【図３】図３は、図２の３−チューブ構造バーナの、図２の突出部の平面に対して垂直な平面ＩＩＩ−ＩＩＩの概略的な断面図である。
【図４】図４は、図２及び図３のバーナの、この長手方向の中心軸に垂直な平面ＩＶ−ＩＶの概略的な断面図である。
【符号の説明】
２…燃料搬送用のチューブ、１,３…酸化剤搬送用チューブ、５…燃料用入口、６…酸化剤用入口、７,９…制御バルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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