[发明专利]内燃燃烧器

说明书

技本领域

本发明涉及能够产生高温高速气流的内燃燃烧器。更具体而言，本发明关注的是在形成矿物纤维的方法中所使用的燃烧器，其中纤维拉丝由所述燃烧器单独喷出的或者与其它装置如离心装置或拉丝模类型的拉丝装置联合喷出的气流所引起。

背景技术

通常用于玻璃纤维的纤维化方法是所谓的内部离心法。该方法旨在将一根处于熔融状态的可拉丝材料引入高速旋转并在其外周开有很多孔的离心机(也称为纤维化盘架)中，在离心力的作用下材料通过这些孔以细丝的形式被抛出。然后采用环形燃烧器，使这些细丝遭受沿着离心机壁的高温高速(就温度而言大于1000℃，就速度而言约为250m/s)拉丝环形气流的作用，其使细丝变得更细并将它们转化成纤维。关于利用内部离心法的纤维化方法的更多细节，可参考专利申请WO 99/65835和WO 97/15532。

通常用于岩石纤维的纤维化方法是所谓的外部离心法。处于熔融状态的待纤维化材料被倾倒至旋转的离心轮的外周带上，被这些轮加速，从这些轮上脱离，然后在离心力的作用下部分转化成纤维，同时与这些轮的外周带相切地喷出气流，气流携带起已纤维化材料以将其与未纤维化材料分开，并且气流将已纤维化材料运送至接收部件。关于外部离心纤维化，可参考例如专利申请EP 195725。

在利用外部离心的纤维化方法中，在离心轮的外周处喷出的切向气流通常由平均速度为例如100m/s的冷空气流或冷却至环境温度(20至40℃)附近的温度的烟气流构成。然而，由于从轮中抛出的纤维的温度和到达纤维上的气流的低温度之间存在大的温度梯度，因此纤维拉丝的质量受到影响。

为了非常显著地提高由这种设备生产的纤维的质量，尤其是为了使纤维更细，并且获得更低的未纤维化颗粒率(术语“颗粒”用来指最终产品中存在的大于100微米的微粒)，已经证明了吹送更热气流的好处。这尤其是专利EP 465310的主题，该专利提出使用温度包含在250和900℃之间，优选地包含在300和600℃，更优选地大约为500℃的气流。

此外，关于标准内燃燃烧器的制造，可参考例如专利申请EP 0091380，但是该标准内燃燃烧器通常用于内部离心法。

然而，这种燃烧器的燃烧室的外壁需要冷却，安装合适的冷却装置，例如添加具有不可忽略厚度的耐火材料，或者在燃烧室周围连接水箱，对于包含有这些冷却装置的燃烧器的体积的优化是无益的。

特别地，这样的燃烧器仍然过于庞大，以致于不能安放到应该布置在利用了外部离心法的设备中的气流吹送系统的较小容积中。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种能提供热空气(700至1700℃)的内燃燃烧器，该内燃燃烧器具有限制从其壁发出的热辐射的冷却装置，该燃烧器体积小，优选地其沿一个延伸边的尺寸被限制为大约5cm。

根据本发明，该内燃燃烧器包括供应有燃料和助燃剂的燃烧室，燃烧室包括壳体，壳体具有封闭的第一端和相对的敞开的第二排放端，通过第二排放端排放燃烧气体，壳体具有至少两个连接所述两端的相对壁，所述内燃燃烧器的特征在于，该燃烧器在燃烧室中且在第一封闭端处包括至少两个供应有助燃剂和燃料的燃烧装置，所述两个燃烧装置在构造上不同以分别产生两种不同类型的火焰，所述内燃燃烧器的特征还在于，该燃烧器具备通过沿其壁引入冷却气体例如空气而对所述壁进行冷却的系统。

产生两种不同类型火焰的两种不同的燃烧装置的存在允许持续地确保在燃烧器内获得短且稳定的火焰。

实际上，当其中一种燃烧装置构造成提供短却在某些条件下不那么稳定的火焰时，第二燃烧装置就可因此构造成确保第一装置的持续点燃。第二装置提供的则是长且软、在任何条件下都稳定的火焰。

此外，产生长软火焰的燃烧装置可与多个产生短火焰的装置相互作用，这允许确保在小容积中的完全燃烧以及热在燃烧器内部的均匀分布，而这只采用一种燃烧装置是不可能实现的，该燃烧装置的火焰虽稳定，却会太长，导致热的不均匀性(中间很热，侧边冷)，并且会离开燃烧器使得燃烧不在所述燃烧器内部完成。

最后，冷却系统允许沿着燃烧器的壁以隔离燃烧器壁的内表面的帘的形式引入冷却气体。该系统构成了对燃烧室的壳体的有效热保护，而不产生庞大的冷却装置。

冷却系统包括：众多穿过燃烧器壁的孔，空气通过所述孔涌入；以及位于燃烧室内部的偏转带片，每个偏转带片，一方面，形成面向多个孔并接收来自所述孔的空气的腔，另一方面，形成引导腔中的空气朝向燃烧室内部的引导缝。