專利名稱：單端型輻射管發(fā)熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在一端封閉的單端管內(nèi)、讓高溫空氣與燃料反應(yīng)的輻射發(fā)熱管的發(fā)熱體，可用于例如溶解爐、保護(hù)爐、保護(hù)氣體加熱爐等的間接加熱裝置中。
單端型輻射管發(fā)熱體的熱源一般是電加熱，也可以采用氣體燃料(如日本實(shí)用新型公報(bào)，其實(shí)用新型公開號(hào)為實(shí)開昭64-5865號(hào))。
單端型輻射管所具備的特性之一是，為了使朝作為被加熱物的金屬溶液的傳熱效率大，必須對(duì)加熱管底部或者一直到管底部能進(jìn)行均勻的加熱。
在以往的氣體燃燒單端型輻射管中，為了加熱管底部，設(shè)置有延伸到管底部的氣體噴嘴，并且使用內(nèi)管將燃燒流與排氣流的流動(dòng)區(qū)域分開。
但是，內(nèi)管時(shí)常處在高溫下，會(huì)發(fā)生劇烈的退化，存在著需要更換等維修問題。為了解決這一問題，曾由本申請(qǐng)人中的一名提出過一種由盤型回轉(zhuǎn)式燃燒用燃燒器本體和長型單端管組成的單端型輻射管發(fā)熱體(在日本的申請(qǐng)日是1993年12月3日)。這種單端型輻射管發(fā)熱體的燃燒器瓦由平板構(gòu)成，為了防止燃料朝排氣孔方向的短路，將空氣噴嘴(設(shè)置在給、排共用的燃燒器瓦上的通氣孔)和氣體噴嘴(設(shè)置在燃燒器瓦中央位置的燃料噴射孔)之間的間隔留大一些。結(jié)果，由于降低了伴隨供氣的燃料流的力，故不得不使燃燒空氣的動(dòng)量提高，以便相應(yīng)地提高燃料的伴隨能力。
但是，由于燃燒空氣的動(dòng)量增加了，出現(xiàn)了下文敘述的兩大問題。
其一是，因燃燒空氣的流速增大，燃燒器內(nèi)供氣通路中的壓力會(huì)相應(yīng)地增加，使燃燒器內(nèi)的泄漏(供給氣體從供氣通路朝排氣通路的泄漏)增大，結(jié)果，供給氣體的噴出流速下降，燃料的伴隨力變小，燃料朝排氣方向的短路可能性增大，由空氣量不足而引起不完全燃燒，并使排氣中的CO含量增加。
其二是，燃燒器內(nèi)泄漏部分的空氣量增大，會(huì)引起空氣比例增加，由此，引起管底部發(fā)生紊流及管的氧化，熱交換溫度效率下降(輻射系數(shù)減少)，朝被加熱物的傳熱效率降低，結(jié)果產(chǎn)生了燃料費(fèi)用增高的嚴(yán)重問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種燃燒氣體的單端型輻射管發(fā)熱體，它不象以往技術(shù)那樣增加燃燒空氣的動(dòng)量，也不會(huì)產(chǎn)生伴隨上述動(dòng)量的增大的燃燒器內(nèi)泄漏的增大及空氣比例的增加，并且可以加熱管的底部。
本發(fā)明的上述目的通過下述的蓄熱燃燒用燃燒器來實(shí)現(xiàn)。
(1)一種單端型輻射管發(fā)熱體，由蓄熱燃燒用燃燒器和一端封閉的單端管組成，其改進(jìn)是，前述蓄熱燃燒用燃燒器包括蓄熱體；配設(shè)在前述蓄熱體軸向一側(cè)的燃燒器瓦，它具有給排氣面和燃料釋放面，所述的給排氣面上設(shè)有供給、排出轉(zhuǎn)換的數(shù)個(gè)作為通氣孔用的開口。
配設(shè)在蓄熱體軸向另一側(cè)的給排氣轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，具有相互可滑動(dòng)的、以面接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)盤和固定盤。
(2)一種單端型輻射管發(fā)熱體，由蓄熱燃燒用燃燒器和一端封閉的單端管組成，其改進(jìn)是，前述蓄熱燃燒用燃燒器包括蓄熱體，配設(shè)在前述蓄熱體軸向一側(cè)的燃燒器瓦，具有設(shè)置了用作供給、排出轉(zhuǎn)換通氣孔的數(shù)個(gè)開口的給排氣面，從該給排氣面突伸而設(shè)置的凸部以及在該凸部內(nèi)側(cè)形成的燃料釋放面；設(shè)置在前述蓄熱體軸向另一側(cè)的給排氣轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
(3)在(1)或(2)所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，其中前述蓄熱燃燒用燃燒器的燃燒器瓦和蓄熱體部分裝在前述單端管內(nèi)。
(4)在(1)中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，其中前述轉(zhuǎn)動(dòng)盤具有只朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
(5)在(1)中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，前述轉(zhuǎn)動(dòng)盤具有往復(fù)擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
(6)在(2)中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，前述燃料釋放面是朝前述凸部前端逐漸擴(kuò)大形成的。
(7)在(2)中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，在前述凸部的外周面上，沿軸向延伸而形成空氣導(dǎo)向槽。
(8)在(2)中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，在前述給排氣面上，在前述通氣孔之間的位置，沿前述凸部伸出的方向突伸而設(shè)置有空氣噴嘴分離器。
(9)在(2)或(1)中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，在前述單端管內(nèi)設(shè)置有向單端管底部延伸的漏爐檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
(10)在(1)或(2)中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體中，前述單端管具有不設(shè)置內(nèi)管的無內(nèi)管結(jié)構(gòu)。
在上述(1)所描述的單端型輻射管發(fā)熱體中，由于轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)盤和固定盤雙重盤所組成，增大了滑動(dòng)接觸面，減少了供給氣體通過兩盤之間時(shí)朝排氣方向的泄漏，可以提高供給氣體的壓力。因此，使一部分燃燒空氣的噴出流速增大，火焰可以到達(dá)比較遠(yuǎn)的地方，直接加熱到單端管的管底部。隨著燃燒空氣流速的增大，使燃燒空氣的燃料伴隨的能力增強(qiáng)，可以抑制燃料朝排氣方向短路、而呈不完全燃燒狀態(tài)排出，從而降低了排氣中的CO含量。此外，借助于燃燒空氣流速的增大，一部分排出氣體卷入供給氣體中再循環(huán)，使燃燒變緩慢，降低了NOX，另一方面，可以得到管全長的均勻加熱。并且，對(duì)應(yīng)于由轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)所進(jìn)行的給排轉(zhuǎn)換，火焰可以在單端管內(nèi)部沿周向來回蔓延，從而使單端管的加熱在周向均勻化，提高了單端管的壽命。
在上述(2)所描述的單端型輻射管發(fā)熱體中，由于燃燒器瓦上的燃料釋放面是從給排氣面突伸而形成的，因而可以抑制燃料卷入排出氣體中，燃料釋放面與給排轉(zhuǎn)換用的通氣孔之間在垂直于軸向方向的間隔比較短，從而提高了燃燒空氣的燃料伴隨性，可以加熱到管底部。并且，還抑制了燃料朝排出氣體中的卷入及短路的發(fā)生，降低了排出氣體中的CO、HC。
在上述(3)中，由于燃燒器本體中的燃燒器瓦和蓄熱體等高溫部分裝在單端管內(nèi)，所以，可防止散熱損失，增加了朝管的熱傳遞量。此外，縮短了燃燒器瓦部分到管底的距離，從而使管底部更有效地高溫化。
在上述(4)中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤由馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)，朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)其供氣部分與排氣部分沿周向順次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以可靠地利用整個(gè)蓄熱體。
在上述(5)中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤往復(fù)擺動(dòng)，并由氣缸等驅(qū)動(dòng)，這與朝一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)相比較，給排轉(zhuǎn)換迅速，具有瞬間轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)。
在上述(6)中，由于燃料釋放面做成逐漸擴(kuò)大的形狀，使燃料與燃燒空氣的伴隨性良好，從而降低了燃料與排出氣體的短路。由此，降低了CO的濃度。此外，與平面狀火焰穩(wěn)定面的情況不一樣，可以沿火焰穩(wěn)定而產(chǎn)生微小的渦旋，這樣，避免了燃料釋放面對(duì)排氣的約束，使燃料釋放面內(nèi)燃料完全燃燒，進(jìn)一步減少了CO的濃度。
在上述(7)中，由于在凸部側(cè)面形成空氣導(dǎo)向槽，利用空氣導(dǎo)向槽來約束燃燒空氣的流動(dòng)，使其成為具有定向性的空氣排出。由此，易于加熱到管底部。此外，由于定向性及速度提高了，與燃燒空氣的燃料伴隨性也提高了，從而抑制了燃料朝排氣方向的短路。使排出氣體中的CO減少。并且，借助于經(jīng)過導(dǎo)向槽內(nèi)流動(dòng)的燃燒空氣從外側(cè)朝排氣方向的卷入，可以產(chǎn)生缺氧的燃燒空氣作用，由此，使燃料與燃燒氣體的混合物的燃燒變緩慢，從而降低了NOX。另一方面，可以對(duì)單端管中更遠(yuǎn)的地方進(jìn)行均勻加熱。由此，使反應(yīng)區(qū)域移向管底部，可使管底高溫化。
在上述(8)中，由于在燃燒瓦的給排氣面上，在通氣孔之間，突伸而形成空氣噴嘴分離器，可以防止從具有給氣孔功能的通氣孔朝具有排氣孔動(dòng)能的通氣孔的燃燒空氣的短路。借助于空氣噴嘴分離器，可以抑制短路的發(fā)生和由空氣不足而引起的不完全燃燒。
在上述(9)中，由于設(shè)置有漏爐檢測(cè)機(jī)構(gòu)，這樣，萬一單端管受損，金屬溶液浸入單端管內(nèi)時(shí)，可以利用該漏爐檢測(cè)機(jī)構(gòu)立即檢測(cè)出這種現(xiàn)象，以便采取必要對(duì)策。
在上述(10)中，由于采用了無內(nèi)管結(jié)構(gòu)，所以不會(huì)有內(nèi)管的熱損傷，延長了壽命。
本發(fā)明的上述目的，結(jié)構(gòu)，作用及效果，通過下文參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明，可以更清楚，并易于理解。其中

圖1是本發(fā)明單端型輻射管發(fā)熱體的整體斷面簡圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的、圖1中蓄熱燃燒用燃燒器的局部放大斷面圖；圖3是圖2中燃燒器瓦部分的斷面圖；圖4是圖3的平面圖；圖5是圖4的平面簡圖；圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例的單端型輻射管發(fā)熱體的燃燒器瓦部分的平面簡圖；圖7是本發(fā)明第四實(shí)施例的單端型輻射管發(fā)熱體燃燒瓦部分的平面簡圖；圖8是本發(fā)明第一實(shí)施例的單端型輻射管發(fā)熱體的蓄熱燃燒用燃燒器部分的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)部分附近位置的斷面圖；圖9是圖8的平面圖10是本發(fā)明第二實(shí)施例的單端型輻射管發(fā)熱體的蓄熱燃燒用燃燒器部分的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)部分附近位置的斷面圖；圖11是圖10的平面圖；圖12是本發(fā)明第五實(shí)施例的單端型輻射管發(fā)熱體的斷面圖；圖13是裝有本發(fā)明單端型輻射管發(fā)熱體的爐子的斷面簡圖。
以下參照附圖敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖中，圖1、圖13可以適用于本發(fā)明的任何實(shí)施例，圖2-圖5、圖8及圖9是本發(fā)明的第一實(shí)施例，圖10、圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施例，圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例，圖7是本發(fā)明的第四實(shí)施例，圖12是本發(fā)明的第五實(shí)施例。所有實(shí)施例的共同結(jié)構(gòu)部分在所有實(shí)施例中用相同符號(hào)表示。
首先，參照例如圖1-圖5、圖8及圖9，說明本發(fā)明全體實(shí)施例的共同結(jié)構(gòu)部分的作用。
如圖13所示，在溶解爐、保溫爐、保護(hù)氣體加熱爐等的爐101內(nèi)，穿過爐壁設(shè)置有用于加熱爐內(nèi)波加熱物(例如鋁溶液等)102的單端型輻射管發(fā)熱體100。
單端型輻射管發(fā)熱體100，如圖1所示，由蓄熱燃燒用的燃燒器(燃燒器本體)1和由耐酸性、耐浸蝕性、耐熱性良好的材料(例如陶瓷，但金屬也可以)所組成的一端封閉的單端管103所構(gòu)成。借助于從蓄熱燃燒用燃燒器1噴射的燃料和燃燒空氣燃燒所產(chǎn)生的火焰，單端管103通過輻射對(duì)流進(jìn)行加熱，燃燒排氣是通過蓄熱燃燒用燃燒器1進(jìn)行的。單端管103至少底部104浸漬在金屬溶液102中，通過金屬溶液的對(duì)流、熱傳導(dǎo)對(duì)金屬溶液102加熱。單端管103要有效地加熱金屬溶液的下部，必須使單端管103加熱到底部104。
如圖1、圖2所示，蓄熱燃燒用燃燒器1包括，用隔板21隔成數(shù)個(gè)的蓄熱體30，使設(shè)置在蓄熱體30軸向一側(cè)的燃料噴射噴嘴20直通穿過并具有供給排出的轉(zhuǎn)換通氣孔27的燃燒瓦22、設(shè)置在蓄熱體30軸向另一側(cè)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40，燃料噴射噴嘴20、蓄熱體30及將轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40裝在其內(nèi)部的構(gòu)架10。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40具有可以相互滑動(dòng)的、以面接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)盤44和固定盤46以及給、排氣隔板41，轉(zhuǎn)動(dòng)盤44具有數(shù)個(gè)通氣用開口部42、43，這些開口部42、43通過轉(zhuǎn)動(dòng)盤44的轉(zhuǎn)動(dòng)連通或阻斷，固定盤46具有通孔47，通氣用開口部42、43包括與隔板41一側(cè)連通的供氣通氣用開口部42和與隔板41另一側(cè)連通的排氣通氣用開口部43。
蓄熱燃燒用燃燒器1，通過供氣通路2與送風(fēng)機(jī)構(gòu)(例如鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等)4連接，通過排氣通路3與大氣相通。另一方面，來自燃料噴射噴嘴20的燃料及引導(dǎo)空氣和來自供氣通氣用開口部42并通過蓄熱體30的供給氣體，一起被送入單端管103內(nèi)，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40按照一定時(shí)間間隔(例如每20秒-數(shù)分鐘一次)將朝蓄熱體分隔部分的供氣和排氣流動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
在蓄熱體30上游側(cè)供給的氣體，濕度例如約為20℃，通過蓄熱體30時(shí)被加熱，作為從空氣噴射噴嘴26噴出的燃燒用空氣流出時(shí)，其溫度約為例如900℃，變成排氣流進(jìn)入蓄熱體30時(shí)溫度變?yōu)槔缂s1000℃，通過蓄熱體30時(shí)，蓄熱體的溫度要上升，氣體本身的溫度要下降，例如約200℃。接著，由轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40進(jìn)行給、排氣的轉(zhuǎn)換，排氣結(jié)束，開始供氣，供氣結(jié)束、排氣又開始。如此往復(fù)，排氣的熱量在蓄熱體30中儲(chǔ)蓄，供氣轉(zhuǎn)換時(shí)，儲(chǔ)蓄的熱量又使供給的氣體升溫。
圖2是蓄熱燃燒用燃燒器1一個(gè)例子的放大示意圖。燃料噴射噴嘴20，在燃燒器中心部軸向延伸，一次空氣(引導(dǎo)空氣)管21與其同軸延伸，燃料噴射噴嘴20的外周面與一次空氣管21的內(nèi)周面之間形成環(huán)狀通路，一次空氣經(jīng)過該環(huán)狀通路流動(dòng)。燃料噴射噴嘴除前端外，用電絕緣材料如絕緣子覆蓋，沒有用電絕緣材料覆蓋的前端部設(shè)置有用于排出作為引導(dǎo)燃料的一部分燃料的引導(dǎo)燃料排出口20a，從此處排出的引導(dǎo)燃料，借助于在沒有覆蓋電絕緣材料的燃料噴射噴嘴前端部和一次空氣管21之間飛濺的電火花點(diǎn)火。
圖3、圖4示出了燃燒器瓦22部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。燃燒器瓦22具有，形成給排轉(zhuǎn)換通氣孔26的數(shù)個(gè)開口的給排氣面23，從給排氣面23伸出的凸部24及從凸部24內(nèi)側(cè)前端形成的用于釋放燃料/一次空氣混合物的燃料釋方面25。通氣孔26有時(shí)作為供氣孔、有時(shí)作為排氣孔，進(jìn)行給、排氣轉(zhuǎn)換。給排氣的轉(zhuǎn)換是用下文將要敘述的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40實(shí)施的。
在燃燒器瓦22的給排氣面23上，在通氣孔26之間，延伸設(shè)置有空氣噴嘴分離器29，可以防止從供氣口噴出的燃燒空氣流入排氣孔中，有助于燃燒空氣完全燃燒。
燃料釋放面25朝凸部24前端逐步擴(kuò)大而形成。逐漸擴(kuò)大的結(jié)構(gòu)可以采用錐狀、圓狀、還可以是光滑的錐面或圓面，也可是有鋸齒狀(便于接觸面積變大)的面。
在凸部24的外周側(cè)部，形成與通氣孔26同軸的軸向延伸的導(dǎo)向槽27。通過通氣孔26中作為供氣孔用的那些通氣孔26流出的供給氣體(二次空氣、主空氣)，至少一部分通過導(dǎo)向槽27使其定向性變強(qiáng)，流速加快，成為空氣流28A。
通氣孔26在給排氣面23附近形成比較光滑的節(jié)流孔(越靠近給排氣面23越細(xì))，使經(jīng)過蓄熱體30的供給氣體通過通氣孔26時(shí)，流速增加。通氣孔26越靠近給排氣面23，其通路中心就越接近凸部24的軸心一側(cè)。通氣孔26在給排氣面23上的端面，最好至少有一部分與凸部24重疊，在該重疊部分的凸部側(cè)面，形成導(dǎo)向槽27。因此，通氣孔26不會(huì)由凸部24封閉，但是，在給排氣面23上的通氣孔26的端面和凸部24的外周相切設(shè)置也是可以的。
蓄熱體30由蜂窩狀陶瓷制成，利用所謂的蜂窩狀可使之與氣體接觸的面積變大。蓄熱體30由隔板31沿周向分隔成數(shù)個(gè)蓄熱體。
圖8、圖9示出了轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40側(cè)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)較機(jī)構(gòu)40的一部分部件是可動(dòng)部件。例如，在圖8的例子中，隔板41、轉(zhuǎn)動(dòng)盤44是可動(dòng)部件，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40中的可動(dòng)部件由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如馬達(dá)、氣缸等)45驅(qū)動(dòng)，沿一定方向往復(fù)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40中的其余部件是靜止部件。例如，固定盤46是靜止部件。由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤44與固定盤46彼此以面接觸，這與以往的隔板與轉(zhuǎn)動(dòng)盤的接觸比較，增大了接觸面，提高了密封性。
轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40的隔板41，沿圓周方向延伸，在內(nèi)、外周的一方形成供氣通路2，在另一方形成排氣通路3。
在轉(zhuǎn)動(dòng)盤44上，設(shè)置有隔板41內(nèi)、外周一方所形成的供氣通氣用開口部42，及另一方所形成的排氣通氣用開口部43。供氣通氣用開口部42設(shè)置在供氣通路2一側(cè)，排氣通氣用開口部43設(shè)置在排氣通路3一側(cè)。轉(zhuǎn)動(dòng)盤44由彈簧51壓靠在固定盤46上(參照?qǐng)D10)。
通過轉(zhuǎn)動(dòng)盤44的回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)蓄熱體30分割部分的供、排氣流動(dòng)的轉(zhuǎn)換。
供排氣通氣用開口部42、43的個(gè)數(shù)、形狀是這樣設(shè)定的，讓分隔成數(shù)個(gè)的蓄熱體部分中，由排氣通氣用開口部43覆蓋的部分的容積大于由供氣通氣用開口部42覆蓋住的部分的容積。例如，在蓄熱體30由隔板31分割成4個(gè)的場合，由排氣通氣用開口部43覆蓋的蓄熱體是三個(gè)或兩個(gè)，由供氣通氣用開口部42覆蓋的則是一個(gè)或兩個(gè)蓄熱體。由于增大了排氣容積，因而可降低流速，使蓄熱體30易于蓄熱。
此外，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)45由馬達(dá)組成的場合，為了使馬達(dá)不受排氣熱的影響，在供氣通路2一側(cè)，設(shè)置有隔板41。
進(jìn)一步，在蓄熱燃燒用燃燒用器1中，燃燒器瓦22以及蓄熱體30的一部分內(nèi)藏在單端管103中。
下文敘述上述相同結(jié)構(gòu)部分的作用。
首先，在轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤44與固定盤46是可滑動(dòng)地以面接觸的，增大了轉(zhuǎn)動(dòng)盤44與固定盤46的接觸面積，在供給氣體通過轉(zhuǎn)動(dòng)盤44與固定盤46之間時(shí)，可以抑制向排氣的泄漏。由這樣增強(qiáng)的密封性，可提高供給氣體的壓力。借助于供給氣體壓力的提高，使燃燒用空氣的流速變大，火焰在單端管103內(nèi)朝底部104的方向蔓延，有效地加熱底部104。此外，借助于供給氣體壓力的提高，在燃料噴射側(cè)朝燃燒用空氣流方向的燃料流動(dòng)伴隨性提高了，可以抑制燃料朝排氣孔的短路，降低了CO的含量。進(jìn)一步，借助燃燒用空氣流出速度的增加，使燃燒排出的氣體朝燃燒用空氣方向卷入的可能性地增大，由此，燃燒變緩慢，降低了NOX。并且，由于設(shè)置有固定盤，這與轉(zhuǎn)動(dòng)盤44通過隔板的場合比較，使供氣覆蓋區(qū)域的自由度增大，可以設(shè)定成在轉(zhuǎn)換時(shí)不產(chǎn)生供氣量的減少，又因隔板31的厚度可自由設(shè)定，使蓄熱室的設(shè)計(jì)自由化。
此外，由于燃燒器瓦22、蓄熱體30、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40組裝在構(gòu)架10內(nèi)，所以，不需要設(shè)置蓄熱體30與轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40連接用的管等，也省去了配管作業(yè)，使裝置小型化。在有配管時(shí)，必須在轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)配管內(nèi)的排氣進(jìn)行凈化，而在這種結(jié)構(gòu)中，沒有配管，就沒必要凈化，因而，縮短了轉(zhuǎn)換時(shí)間。
由于蓄熱體30是由隔板31沿圓周方向分隔的，可以容易制造出借助于轉(zhuǎn)動(dòng)盤44的轉(zhuǎn)動(dòng)而使動(dòng)蓄熱體30各部分進(jìn)行給、排氣轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。此外，由于轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40的隔板41沿圓周方向延伸，即使轉(zhuǎn)動(dòng)盤44轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以始終實(shí)現(xiàn)可動(dòng)給氣通路用開口部42與靜止的吸氣通路2對(duì)應(yīng)，以及可動(dòng)的排氣通氣用開口部43與靜止的排氣通路3對(duì)應(yīng)。
此外，由于在給氣通路2的一側(cè)，設(shè)置有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)45，可以抑制排氣熱對(duì)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)45的影響。
進(jìn)一步，由于排氣容積在給氣容積以上，可以降低排氣流速，使熱量很容易地儲(chǔ)蓄在蓄熱體30中。
另外，由于凸部24從給排氣面23伸出而設(shè)置，其內(nèi)側(cè)形成燃料釋放面25，燃料釋放面25遠(yuǎn)離通氣孔26中作為排氣孔用的通氣孔，因此，從燃料釋放面25排出的燃料與一次空氣的混合物流28B很難卷入流到排氣孔的排氣流28C中。為此，燃料釋放面25與通氣孔26的垂直于軸向的方向的間隔最好短一些，這樣，使燃燒用空氣的燃料伴隨性高，可以加熱到管底部104。
通過燃燒用空氣的燃料伴隨性的增大，可以抑制燃料與排氣的短路。燃料卷入排出氣體中時(shí)，由于排出氣體中的含氧量少，燃料不能完全燃燒，形成CO，但在本實(shí)施例中，由于燃料朝排出氣體中的卷入得以抑制，因而，大幅度地減少了CO。
由于燃料釋放面25是朝凸部前端逐漸形成擴(kuò)大狀的，在燃料與一次空氣經(jīng)過燃料釋放面25內(nèi)側(cè)期間，即使會(huì)由排氣流28C將燃料與一次空氣引導(dǎo)到排氣孔一側(cè)，但是，因燃料釋放面25具有阻擋作用，因此可以抑制朝排氣流28C中的卷入，此外，由于燃料釋放面做成逐漸擴(kuò)大狀，可使燃料在供氣流28A中的伴隨性提高，與供給氣體混合，易于完全燃燒。由此，進(jìn)一步減少了CO的生成。借助于凸部24與逐漸擴(kuò)大的燃料釋放面25的結(jié)構(gòu)，可以將以往結(jié)構(gòu)排氣中約為3000ppm CO含量降為約200ppm以下。
再者，由于空氣導(dǎo)向槽27在凸部24的側(cè)面形成，從通氣孔26流出的供給氣體，至少其中一部分可以進(jìn)入空氣導(dǎo)向槽27。進(jìn)入導(dǎo)向槽27中的供給氣體，在空氣導(dǎo)向槽27內(nèi)變成直線狀流動(dòng)，并從凸部前端朝前方定向性地流出。該氣流在經(jīng)過空氣導(dǎo)向槽27流動(dòng)期間，基本上不擴(kuò)散，因此，流速不會(huì)衰減，是高流速的流功。如此，可以直加熱到單端管103的底部104。并且，這種流動(dòng)的誘導(dǎo)燃料的伴隨力大。借助于這種伴隨力，可進(jìn)一步抑制燃料朝排出氣體中的卷入，將上述約為200ppm的CO含量進(jìn)一步降到約100ppm以下。
由于燃料定向性強(qiáng)，流速大，即使與供給氣體混合，也不會(huì)促成燃料與供給氣體的混合在瞬間完成，而是當(dāng)供給氣體流朝下游流動(dòng)時(shí)逐漸混合的，它會(huì)緩慢地燃燒，在這種過程中，作到了完全燃燒。此外，經(jīng)導(dǎo)向槽27流動(dòng)的來自于外側(cè)的排出氣體，可以卷入燃料流中，因此，即使含氧量不足，也會(huì)緩慢燃燒。通過這種緩慢燃燒，使N2與O2的結(jié)合變得緩慢，大幅度地降低了NOX的生成。
進(jìn)一步，借助于流速大而緩慢的燃燒，火焰可以蔓延到管底部104，使單端管103可整體進(jìn)行加熱，由此實(shí)現(xiàn)加熱均勻化。
由于通氣孔26距給排氣面23越近，其直徑越小，因此當(dāng)供給主體經(jīng)過通氣孔26時(shí)，可以使供給氣體的流速增大，如此，進(jìn)一步增強(qiáng)了由于上述供給氣體流速大而產(chǎn)生的作用，此外，由于通氣孔26的中心距離凸部軸心一側(cè)較近，在供給氣體從通氣孔26排出時(shí)，有相當(dāng)一部分氣體進(jìn)入導(dǎo)向槽27中。于是，更進(jìn)一步增強(qiáng)了上述已具有定向性的供給氣流的定向性。并且為了進(jìn)一步提高反應(yīng)性，適應(yīng)這種要求，也可以將通氣孔26的軸心向內(nèi)(供給氣體靠近凸部軸心的方向)稍稍移動(dòng)(10-20°)。
還有，在蓄熱燃燒用燃燒器1中，蓄熱體及燃燒器瓦22的一部分(變成高溫的部分)裝在陶瓷的單端管103內(nèi)，由此可抑制散熱，有助于加熱到單端管103的底部104。
最后，借助于具有上述定向性的燃燒用空氣流，即使不使用內(nèi)管，燃燒用空氣與排氣也能在單端管103中最終分開，因此可以采用無內(nèi)管的結(jié)構(gòu)。
下文，敘述本發(fā)明各實(shí)施例特有的結(jié)構(gòu)及作用。
本發(fā)明的第一實(shí)施例如圖2-圖5、圖8、圖9所示，轉(zhuǎn)動(dòng)盤44僅沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并且由馬達(dá)45驅(qū)動(dòng)。借助于這種旋轉(zhuǎn)，在蓄熱體30的分割部分中，順次進(jìn)行排，供氣的轉(zhuǎn)換，有助于蓄熱體態(tài)個(gè)部分可靠地蓄熱燃燒。
本發(fā)明的第二實(shí)施例如圖10、圖11所示，轉(zhuǎn)動(dòng)盤44在第一位置52A與第二位置52B之間往復(fù)擺動(dòng)，并且由氣缸45驅(qū)動(dòng)。借助于這種擺動(dòng)，可以對(duì)蓄熱體30的給、排進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)換。由于通孔41不設(shè)在隔板31A、31B對(duì)應(yīng)的部位，當(dāng)供氣通氣用開口部42通過固定盤的通孔47之間的部位時(shí)，供給氣體產(chǎn)生節(jié)流，此時(shí)，由于燃料供給也由閥6節(jié)流，因此，可以確保一次空氣與燃料之比為預(yù)定的比值，不會(huì)使引導(dǎo)火焰熄滅，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的第三實(shí)施例如圖6所示，設(shè)置在燃燒器瓦22上的通氣孔26，只與凸部24上所形成的空氣導(dǎo)向槽27的一部分重造。因此，從通氣孔26噴出的燃燒空氣，具有一部分進(jìn)入導(dǎo)向槽27中。因此，其定向性沒有第一實(shí)施例(圖5)強(qiáng)，但也包括在本發(fā)明中。
本發(fā)明的第四實(shí)施例如圖7所示，設(shè)置在燃燒器瓦22上的通氣孔26不與凸部24重迭，因此，在凸部24側(cè)面，不設(shè)置空氣導(dǎo)向槽27，這樣，其定向性沒有第一、第二實(shí)施例強(qiáng)，但也包含在本發(fā)明中。
本發(fā)明的第五實(shí)施例由圖12所示，在單端管103內(nèi)，設(shè)置有用于檢測(cè)漏爐的檢測(cè)機(jī)構(gòu)105，該檢測(cè)機(jī)構(gòu)105由棒(例如康塔爾棒kanthol棒)構(gòu)成，所述的棒由具有耐熱性的導(dǎo)電材料制成，除了其前端外均覆蓋有電絕緣材料(例如絕緣子)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)105延伸到底部104附近，其電壓為例如10伏左右。
在單端管103受損、金屬溶液浸入單端管103內(nèi)時(shí)，兩根導(dǎo)電棒之間產(chǎn)生電流流動(dòng)，通過這種檢測(cè)可以檢測(cè)出單端管103的損傷情況。
在圖示例中，示出了在管103內(nèi)配置兩根導(dǎo)電棒、其間可以產(chǎn)生電壓的情況，但當(dāng)管內(nèi)容積小時(shí)，可以只在管103內(nèi)配置一根棒，另一根棒設(shè)置在爐體(101)內(nèi)，能得到同樣作用和效果。在設(shè)置兩根棒時(shí)，可以采用如圖12所示那樣，使它們彼此有一定距離，或者采用覆蓋有保護(hù)棒的熱電偶、其前端彼此絕緣地插入金屬溶液時(shí)能夠?qū)щ姷男问健?br> 根據(jù)權(quán)利要求書中各權(quán)利要求所記載的本發(fā)明，具有下述效果。
根據(jù)權(quán)利要求1所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)動(dòng)盤與固定盤滑動(dòng)接觸的結(jié)構(gòu)，使滑動(dòng)面增大，密封性變強(qiáng)，提高了供給氣體的壓力，可以增大燃燒空氣的噴出速度，火焰能朝管底部蔓延，使管底部得以加熱。此外，通過燃燒空氣流速的增大，提高了燃料伴隨性，降低了燃料與排氣短路的可能性，減少了排氣中的CO濃度。
權(quán)利要求2所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于燃料釋放面是從給排氣面伸出形成的，燃料朝排氣方向的卷入減少，可以縮小部分通氣孔與燃料釋放面在垂直于軸向方向的間隔，結(jié)果，具有定向性的燃燒空氣的燃料伴隨性高，火焰可以蔓延到單端管底部，有效地加熱了管底部。此外，減少了燃料與排氣的短路，從而降低了排氣中的CO、HC。
根據(jù)權(quán)利要求3所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于燃燒器瓦、蓄熱體裝在單端管內(nèi)，可以防止散熱引起的損失，增大了朝其中一部分管的熱傳遞量。此外，由于縮短了燃燒器瓦到管底部的距離，使管底部易于加熱。
根據(jù)權(quán)利要求4中所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，可以逐次地得用蓄熱體。
根據(jù)權(quán)利要求5所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤往復(fù)擺動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)供給、排出的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換。
根據(jù)權(quán)利要求6所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于燃料釋放面是逐漸擴(kuò)大形成，使燃料易于伴隨燃燒空氣流動(dòng)，減少了燃料朝排氣方向的卷入。
根據(jù)權(quán)利要求7所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于在凸部形成有導(dǎo)向槽，使燃燒空氣的定向性變強(qiáng)，可以更有效地加熱管底部。
根據(jù)權(quán)利要求8所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于在供氣孔之間設(shè)置有空氣噴嘴分離器，可以抑制燃燒空氣朝排氣方向的短路，從而抑制由于空氣不足所產(chǎn)生的CO。
根據(jù)權(quán)利要求9所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于設(shè)置了漏爐檢測(cè)機(jī)構(gòu)，可以迅速而準(zhǔn)確地檢測(cè)出單端管的受損情況。
根據(jù)權(quán)利要10所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，由于不設(shè)內(nèi)管，省去了更換內(nèi)管的操作，可以延長壽命。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，任何包括在本發(fā)明權(quán)利要求書范圍內(nèi)的變更例、變形例，都不超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種單端型輻射管發(fā)熱體，由蓄熱燃燒用燃燒器和一端封閉的單端管組成，其特征是，前述蓄熱燃燒用燃燒器包括蓄熱體；配設(shè)在前述蓄熱體軸向一側(cè)的燃燒器瓦，它具有給排氣面和燃料釋放面，所述的給排氣面設(shè)有供給、排出轉(zhuǎn)換用的數(shù)個(gè)通氣孔用開口；配設(shè)在蓄熱體軸向另一側(cè)的給排氣轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，它具有相互可滑動(dòng)的，以面接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)盤和固定盤。
2.一種單端型輻射管發(fā)熱體，由蓄熱燃燒用燃燒器和一端封閉的單端管組成，其特征是，前述蓄熱燃燒用燃燒器包括蓄熱體；配設(shè)在前述蓄熱體軸向一側(cè)的燃燒器瓦，具有設(shè)置有供給、排出轉(zhuǎn)換通氣孔的數(shù)個(gè)開口的給排氣面，從該給排氣面突伸而設(shè)置的凸部以及在該凸部內(nèi)側(cè)形成的燃料釋放面；設(shè)置在前述蓄熱體軸向另一側(cè)的給排氣轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，前述蓄熱燃燒用燃燒器的燃燒器瓦和蓄熱體部分裝在前述單端管內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，前述轉(zhuǎn)動(dòng)盤具有只朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，前述轉(zhuǎn)動(dòng)盤具有往復(fù)擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，前述燃料釋放面是朝前述凸部前端逐漸擴(kuò)大而形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，在前述凸部的外周面上，沿軸向延伸而形成有空氣導(dǎo)向槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，在前述給排氣面上，在前述通氣孔之間的位置，沿前述凸部伸出的方向突伸而設(shè)置有空氣噴嘴分離器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，在前述單端管內(nèi)設(shè)置有向單端底部延伸的漏爐檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的單端型輻射管發(fā)熱體，其特征是，前述單端管具有不設(shè)內(nèi)管的無內(nèi)管結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種單端型輻射管發(fā)熱體，由蓄熱燃燒用燃燒器1和單端管103組成。蓄熱燃燒用燃燒器1具有蓄熱體30、燃燒器瓦22及給排轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40。所述的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)40具有彼此滑動(dòng)接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)盤44和固定盤46。燃燒器瓦22具有從給排氣面23突伸而形成的燃料釋放面25。
文檔編號(hào)F23D14/12GK1162098SQ9610282
公開日1997年10月15日 申請(qǐng)日期1996年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月10日
發(fā)明者西山智彥, 三谷和久, 田中良一, 廣田寬 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 日本鍋爐工業(yè)株式會(huì)社, 扶桑熱爐株式會(huì)社