專利名稱：脈沖燃燒能量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于干燥用設(shè)備和方法，特別是一種新的干燥用設(shè)備和方法，其中的被干燥材料被熱氣流的脈沖流所霧化和干燥。
普通的燃燒干燥法已被使用多年。這方法被廣泛地用來(lái)替懸浮或溶解于流體中的固體材料除濕。典型地說(shuō)，液體被霧化，所得到的噴霧被處于從燃燒方法得到的熱氣流中，(例如從空氣加熱器或脈沖燃燒器得到的)以便把噴霧中的濕氣蒸發(fā)。固體粒子被干燥氣流從干燥室?guī)С鰜?lái)，通過(guò)旋流器和氣分離開(kāi)來(lái)。
有兩種脈沖燃燒器。第一種是閥型脈沖燃燒器，其中V-1飛彈型的發(fā)動(dòng)機(jī)是眾所周知的例子。第二種是空氣閥脈沖燃燒器，它利用脈沖能量來(lái)抽吸助燃空氣。這種型式的眾所周知的例子是由雷蒙洛克伍德(Mr.RaymondLockwood)發(fā)展出來(lái)的空氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)，并被公開(kāi)于他的許多專利中，例如美國(guó)專利3，462，955。
空氣閥脈沖燃燒器包括一個(gè)有燃料進(jìn)入的燃燒室，短管狀的燃燒室進(jìn)口，和一個(gè)比燃燒室進(jìn)口長(zhǎng)一些的燃燒室尾管。燃料在燃燒室中被加壓霧化，當(dāng)達(dá)到合適的爆炸混合程度時(shí)，火花塞就點(diǎn)燃它作初次起動(dòng)。燃料和空氣爆炸，燃燒氣從進(jìn)口管和出口管?chē)姵?。?dāng)這兩個(gè)沖擊波從燃燒室出來(lái)時(shí)爆炸釋放的能量就提供推力或動(dòng)力。在第二個(gè)沖擊波從尾管出來(lái)之前，一個(gè)沖擊波就從短的燃燒室進(jìn)口管出來(lái)了。
燃燒物的沖力在燃燒室中造成部分真空，進(jìn)而引起進(jìn)口和尾管兩者的回流。這種回流把新鮮空氣帶入燃燒室，在此，空氣就和新進(jìn)來(lái)的燃料以及在尾管中回流來(lái)的熱氣混合?；亓鞯臎_力在燃燒室中形成低的壓力，使燃料、空氣和燃燒物很好地混合?；旌衔锂a(chǎn)生自點(diǎn)燃，這種過(guò)程在一秒種內(nèi)重復(fù)進(jìn)行一百次。
當(dāng)今大部分的脈沖燃燒系統(tǒng)采用空氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)樗谱骱?jiǎn)單又沒(méi)有機(jī)械移動(dòng)另件。然而，空氣閥系統(tǒng)要用較大百分比的從燃燒過(guò)程中得到的能量來(lái)抽吸隨后的燃料爆炸所需的助燃空氣。即使這種系統(tǒng)可以通過(guò)增加推力加力器來(lái)做成效率較高的推力發(fā)動(dòng)機(jī)，抽吸助燃空氣所消耗的能量使獲得的總能量降低，并使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。
閥型脈沖燃燒器采用相同的燃燒原理，除了它有一個(gè)機(jī)械的(舌片，舌板，或原始旋轉(zhuǎn)型)閥位于燃燒室進(jìn)口側(cè)，用以防止任何從進(jìn)口管?chē)姵龅娜紵锏幕亓鳌ｉy在燃料/空氣混合的完成階段和爆炸時(shí)是關(guān)閉的，所以全部燃燒物從尾管出去，沖擊波先出去。然而，這些閥型系統(tǒng)由于閥必須在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口的熱的環(huán)境下在每次燃燒循環(huán)開(kāi)閉，每秒鐘達(dá)到一百次，所以實(shí)際壽命有限。
還有一個(gè)影響兩種型式脈沖燃燒器發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的問(wèn)題是熱的已燃?xì)獾母g。系統(tǒng)中承受最熱溫度的各另件很快地?fù)p壞，需要對(duì)這些另件進(jìn)行經(jīng)常的昂貴的修理和更換。由于系統(tǒng)中的這些另件耐不住機(jī)械的和溫度的應(yīng)力而破壞，所以試圖用抗蝕材料來(lái)制造這些另件，如用高級(jí)不銹鋼或因康鎳合金，業(yè)已成功。試圖用陶材料來(lái)造這些另件卻遭失敗，因?yàn)橛矛F(xiàn)有的工藝來(lái)造，成本太高。陶瓷結(jié)構(gòu)成本高的主要原因是元件必須先做成厚的斷面，再加工形成法蘭，孔，等等。這個(gè)方法浪費(fèi)了昂貴的陶瓷材料以及昂貴的人工，還要采用先進(jìn)的刀具和切削技術(shù)。
脈沖燃燒能量系統(tǒng)的效率在很大程度上取決于它的工作特性。例如，工作頻率影響通過(guò)系統(tǒng)的流速(也即干燥時(shí)間)，而聲沖擊波的幅度或壓力必須和給定的材料成比例，因?yàn)閴毫μ髸?huì)過(guò)度干燥或損壞材料，而壓力太小使干燥不充分。
目前的各種系統(tǒng)僅在脈沖燃燒器的自然頻率下工作，它由排氣管長(zhǎng)度決定。因此，工作頻率(也即干燥速度)的改變需要通過(guò)昂貴的系統(tǒng)改建才行。這是對(duì)特定類(lèi)型材料進(jìn)行干燥時(shí)想得到最大效率時(shí)各系統(tǒng)經(jīng)常碰到的。再有，由于脈沖燃燒器的自然頻率也取決于聲速，燃燒器中溫度變化會(huì)改變自然頻率。由于自然頻率偏離脈沖燃燒器理想運(yùn)行的頻率，壓力波的幅度減小，使某種產(chǎn)品的干燥時(shí)間增加到能接收的水平之上。結(jié)果使干燥過(guò)程不均勻和低效率。
目前的各系統(tǒng)的另一缺點(diǎn)是不能符合勞保安全條例的標(biāo)準(zhǔn)(OSHAstandards)。外部噪音是工業(yè)上不歡迎脈沖燃燒器作為可選用能源的主要原因，因?yàn)榄h(huán)境噪音可以超過(guò)120分貝。
最后，由于工作中的過(guò)熱，起動(dòng)時(shí)的過(guò)多燃料積聚，在干燥氣流中有太多的氧而引起干燥產(chǎn)品的燃燒，經(jīng)常有爆炸的危險(xiǎn)。
本發(fā)明是一個(gè)脈沖燃燒能量系統(tǒng)，它的一個(gè)功用是把懸浮或溶解在流體中的固體材料復(fù)原。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，脈沖燃燒器被連接到一條工作管道，該管道又被連接到一對(duì)旋流收集器。
被處理材料被流送入工作管的上游端，處理好的材料用旋流收集器從燃燒氣流中分出。
工作管道的下游端是這樣構(gòu)成的，即從脈沖燃燒器發(fā)出的聲脈沖被部分地反射回，一部分以駐波型式呈現(xiàn)，這改善了加工效率。工作管道也包括一個(gè)調(diào)波器(以便人工調(diào)節(jié)聲脈沖的幅度)以及一系列的消音器用以消音。一個(gè)退耦器(decoupler)位于工作管道的上游端，允許燃燒器的自然頻率可以不采用昂貴的系統(tǒng)的重建而改變。
脈沖燃燒能量系統(tǒng)可以裝有再循環(huán)部分，把進(jìn)入旋流收集器的蒸氣再循環(huán)入工作管道上游部分，這是當(dāng)系統(tǒng)被用于負(fù)荷變化的場(chǎng)合尤其是最大調(diào)節(jié)比的場(chǎng)合。再循環(huán)蒸氣帶入系統(tǒng)中的氧很少，所以使沒(méi)燃燒燃料或加工產(chǎn)品燃燒而發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)減到最小。
本發(fā)明的脈沖燃燒器采用了旋轉(zhuǎn)閥，它有一個(gè)外套，一個(gè)和外套同心的并連接到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的中間套，一個(gè)和中間套同心的內(nèi)套。靠近驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的內(nèi)套的端部是封閉的以防止由于燃燒背壓引起的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的軸向負(fù)荷。所有的三個(gè)套都有徑向布置的孔，形成了空氣的進(jìn)口，當(dāng)中間套處于一個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)這些孔基本上對(duì)準(zhǔn)。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度可變以調(diào)節(jié)通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥的空氣脈沖流速。這就使脈沖燃燒器的工作頻率可按操作需要而變化。氧化劑，即流入旋轉(zhuǎn)閥的空氣流向燃燒室，穿過(guò)一個(gè)環(huán)形的“空氣二極管”，它是這樣構(gòu)成的，即從出口端流向進(jìn)口端的流體有很大阻礙，而從進(jìn)口端流向出口端的流體阻礙小，這樣，減小了旋轉(zhuǎn)閥上的背壓因而大大延長(zhǎng)了閥的壽命。旋轉(zhuǎn)閥也消除了從燃燒過(guò)程中消耗大百分比的能量來(lái)為后繼的燃料爆炸抽吸助燃空氣的需要。
為了減少熱的燃?xì)獾母g作用，燃燒室和中間尾管用陶瓷制成。適當(dāng)?shù)匕惭b脈沖燃燒器可以使各個(gè)另件上的彎矩和熱應(yīng)力減至最小。彎矩的消除是由于把脈沖燃燒器在燃燒器安裝室中放成縱向壓縮，并由于有一個(gè)定位板裝置在外部傳遞燃燒室和中間尾管接頭處的壓縮力，該處會(huì)產(chǎn)生彎矩，熱應(yīng)力的減小是由于把燃燒室和開(kāi)始的尾管做成不帶孔，法蘭或其他粗糙區(qū)域的錐形和管形斷面。這種結(jié)構(gòu)也排除了先把部件鑄成厚壁斷面再加工成法蘭，孔，等等的需要。這個(gè)方法浪費(fèi)了昂貴的陶瓷材料，需化昂貴的人工和采用先進(jìn)的工具和切削技術(shù)。由于消除了這些可觀的附加費(fèi)用，用陶瓷材料做成的抗蝕脈沖燃燒器在商業(yè)上變成可行的了。
由于用了控制系統(tǒng)，使操作靈活性和安全性增加，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)產(chǎn)品送進(jìn)速度，系統(tǒng)的點(diǎn)火速度，系統(tǒng)的流速，以及脈沖燃燒器的工作頻率。在正常操作時(shí)，系統(tǒng)中的燃料噴咀可被調(diào)正在點(diǎn)燃空氣霧化油，這進(jìn)一步增加了安性，由于保證了當(dāng)初次燃燒發(fā)生于油和霧化空氣之間后，當(dāng)混合物被供送入熱的燃燒室時(shí)，能及時(shí)地發(fā)生爆炸。最后，由于噪音抑制設(shè)備把外部噪音抑制到超過(guò)OSHA的規(guī)定而增加了安全性。


圖1是顯示本發(fā)明優(yōu)先實(shí)施例的側(cè)剖面圖。
圖2A是圖1中脈沖燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)剖面圖。
圖2B是圖2A中脈沖燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)另一個(gè)實(shí)施例。
圖3A是圖2A中脈沖燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的旋轉(zhuǎn)閥的一個(gè)側(cè)剖面圖。
圖3B是圖2A中脈沖燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的旋轉(zhuǎn)閥的外，中間，和內(nèi)套的分解側(cè)剖面圖。
圖4是圖2A的燃燒室和內(nèi)尾套用的連接機(jī)構(gòu)的詳細(xì)視圖。
圖5是本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例中使用的火焰安全系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
圖6是本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例中使用的操作控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
圖7是本發(fā)明的另一實(shí)施例的側(cè)剖面圖。
圖1顯示的新式的脈沖燃燒能量系統(tǒng)4。脈沖燃燒能量系統(tǒng)4包括一個(gè)工作部分8和一個(gè)接受部分12。一個(gè)產(chǎn)品送進(jìn)系統(tǒng)16被連接到工作部分8，以把要加工的材料導(dǎo)入工作部分8，并有一個(gè)空氣泵入裝置18，它帶有助燃空氣控制擋17，通過(guò)把空氣抽吸經(jīng)過(guò)空氣進(jìn)口濾凈消音器19，對(duì)系統(tǒng)供應(yīng)助燃空氣。
工作部分8包括一個(gè)外殼20，它襯有吸聲材料以降低系統(tǒng)的外部噪音水平。被置于外殼20中的是燃燒器安裝室24，它的里面裝有脈沖燃燒器28。
帶有上游部分33和排出部分34的工作管32也被置于外殼20之內(nèi)并被連接到脈沖燃燒器28。排出部分34有一個(gè)收縮部36，所以來(lái)自脈沖燃燒器28的聲脈沖被部分地反射回去，一部分就形成駐波。收縮部36的上游有一個(gè)可調(diào)節(jié)的調(diào)波器40，它有一個(gè)可從外殼20外部調(diào)節(jié)的活塞44。可調(diào)節(jié)的活塞44允許操作者對(duì)駐波的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可由最大值調(diào)低至反射波完全衰減的地步以至不產(chǎn)生駐波。
收縮部36的下游有一個(gè)消減裝置46，它被設(shè)計(jì)來(lái)抑制先于蒸氣和工作質(zhì)點(diǎn)流經(jīng)工作管32進(jìn)入接受部分12的高強(qiáng)度音響。消減裝置46包括一個(gè)消減罩45，它的內(nèi)部有多個(gè)可移動(dòng)的隔音板47，它們形成多個(gè)消音室48。各隔音板47可以被軸向地調(diào)節(jié)以改變消音室48的體積以適合特定的作用。各隔音板47的上部51是可變化長(zhǎng)度的，這就進(jìn)一步改變消音室48的體積。在各隔音板47的底部有反射器49，它的形狀被做成使各消音室48能形成規(guī)定的收縮和開(kāi)口率。各反射器49的下部表面50被做成保證流經(jīng)工作管32的質(zhì)點(diǎn)被從進(jìn)口反射開(kāi)進(jìn)入各室48中。
連接在工作管32的排出部分34的是接受部分12，它包括一個(gè)第一旋流收集器52，收集器52通過(guò)消音器54被連接到第二旋流收集器56，收集器56有一個(gè)袋形罩60，它包括多個(gè)置于頂部的織物袋61。旋流收集器52和56都被充分地絕緣以減少它們外部的噪音。在各旋流收集器52，56的底部是星形閥(starvalves)62，63，各自用來(lái)把加工了的產(chǎn)品排放到加工產(chǎn)品傳送系統(tǒng)64。置于第二旋流收集器56頂部的是一個(gè)回風(fēng)機(jī)66，用以間歇地把空氣逆流吹經(jīng)各織物袋61。
連接到第二旋流收集器56的出口68的是一個(gè)感應(yīng)通風(fēng)機(jī)69，它被設(shè)計(jì)來(lái)通過(guò)接受部分12抽出濕氣和燃燒產(chǎn)品，然后把它們推送通過(guò)排氣消音器70和煙囪71。一個(gè)選用的再循環(huán)部分72也連接到出口68，它有導(dǎo)管73和74，再循環(huán)空氣進(jìn)給管75，以及一個(gè)再循環(huán)風(fēng)機(jī)76當(dāng)脈沖燃燒能量系統(tǒng)被用于負(fù)荷變化以及需要最大調(diào)節(jié)比的場(chǎng)合，該風(fēng)機(jī)76使蒸氣流再循環(huán)流經(jīng)第二旋流收集器56至工作管32的上游部分33。再循環(huán)部分72可被選擇地連接到第一旋流收集器52的出口，如果需要的話。
如圖2A所示，脈沖燃燒器28大體上包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥78，一個(gè)燃燒室套80，套80的內(nèi)部形成燃燒室81，內(nèi)尾管84和外尾管86。
如圖3A和3B所示，旋轉(zhuǎn)閥78的外套96上有多個(gè)(四個(gè))規(guī)定形狀的孔100，它們等距分布地繞著外周以形成平衡的結(jié)構(gòu)。外套96被固定在閥馬達(dá)104的面板102上。同心地置于外套96之內(nèi)的是一個(gè)閥轉(zhuǎn)子，它由傳動(dòng)板108和連接著的中間套109組成。傳動(dòng)板108通過(guò)馬達(dá)軸110和軸帽111連接到閥馬達(dá)104。中間套109上有多個(gè)(四個(gè))規(guī)定形狀的孔116，它們以任意形式等距分布，繞著外周，以形成平衡的結(jié)構(gòu)。當(dāng)中間套109處于規(guī)定的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，孔116大致上和外套孔100對(duì)準(zhǔn)。在上和在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，孔總是對(duì)準(zhǔn)著的，它們形成任意形狀或尺寸的共同開(kāi)口。
同心地布置在中間套109內(nèi)部的內(nèi)套120有多個(gè)(四個(gè))規(guī)定形狀的孔122，它們以任意形式等距分布地繞著外周，形成平衡結(jié)構(gòu)。內(nèi)套120通常和外套96有相同數(shù)目的孔，并且外套96上的孔100和內(nèi)套120的孔122大致上對(duì)準(zhǔn)。有些場(chǎng)合，使孔100和內(nèi)套120的孔122有相對(duì)的超前或滯后會(huì)得到更好的效果?？?00，116和122形成了閥78的空氣進(jìn)口124，如圖3A所示。
孔100也可根據(jù)需要修正設(shè)計(jì)，以允許旋轉(zhuǎn)閥78的閥容量系數(shù)C按空氣進(jìn)口124的開(kāi)閉而作予定的變化，以配合發(fā)動(dòng)機(jī)的工作需要。它們可被做成圖3B中虛線125的形狀，以允許當(dāng)空氣進(jìn)口124剛開(kāi)啟時(shí)，空氣流略為大些或小些，或它們可被做成這種形狀，當(dāng)空氣進(jìn)口124關(guān)上時(shí)空氣流可以大些或小些。換言之，孔100具有所需的形狀，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的空氣進(jìn)口流速和特性。同樣，中間套109或內(nèi)套120上的孔可以做成這樣的形狀以便調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的通氣速度，各如虛線126和127所示。
靠近傳動(dòng)板108和連接到內(nèi)套120的是背板128，它用來(lái)防止來(lái)自燃燒室81的背壓壓迫傳動(dòng)板108。這就保護(hù)了馬達(dá)軸110和軸帽111，同時(shí)防止了閥馬達(dá)104的任何軸向負(fù)荷。
如圖3A所示，被置于靠近外套96，中間套109，和內(nèi)套120，對(duì)著馬達(dá)104的，是閥出口部分132，它包括一個(gè)連接燃燒室套80和內(nèi)套120的外部136一個(gè)置于外部136中并和它同心地徑向隔開(kāi)的內(nèi)部140。內(nèi)部140的一端連接背板128，另端連接火焰穩(wěn)定器142?；鹧娣€(wěn)定器142最好用陶瓷做成。
內(nèi)部140的外表面144，背板128的外表面148，和內(nèi)套120的內(nèi)表面152一起形成一個(gè)環(huán)形空氣室156，它和由外部136的內(nèi)表面164和內(nèi)部140的外表面168形成的環(huán)形“空氣二極管”160作流體相通。環(huán)形空氣二極管160的形狀是這樣的，即它對(duì)由燃燒室81到空氣室156的氣流有很大阻力，對(duì)由空氣室156到燃燒室81的氣流阻力很小。這是通過(guò)把表面164做成粗糙以及把表面168做成一系列的波狀如圖3A所示而得到的。
環(huán)形空氣室156被設(shè)計(jì)成使得燃燒室81和空氣進(jìn)口之間的空氣體積為最小。這就減小了這個(gè)體積對(duì)于沖擊波的軟墊效應(yīng)，這沖擊波是脈沖燃燒器循環(huán)的爆炸時(shí)刻被反射到閥78來(lái)的。
置于內(nèi)部140內(nèi)的是一個(gè)冷卻室170，它有一個(gè)冷卻進(jìn)口174和一個(gè)冷卻出口178，因此流經(jīng)冷卻室170的冷卻介質(zhì)在工作時(shí)幫助冷卻旋轉(zhuǎn)閥/燃燒室連接處。
為了提供進(jìn)一步的冷卻，裝有一個(gè)空氣進(jìn)口182，把空氣供送給傳動(dòng)板108和面板102的連接處。空氣流向并通過(guò)由外套96的內(nèi)表面和中間套109的外表面形成的環(huán)室，并最終通過(guò)中間套109和內(nèi)套120上各自的孔116和122，進(jìn)入空氣室156。
如圖1所示，旋轉(zhuǎn)閥78被裝在脈沖燃燒器28的前面并被置于燃燒器安裝室24中。旋轉(zhuǎn)閥馬達(dá)104也被裝在燃燒器安裝室24中，在馬達(dá)104和脈沖燃燒器安裝室24的內(nèi)部之間的氣密由一個(gè)伸縮接頭184來(lái)保證。伸縮接頭184也吸收任何由于工作時(shí)燃燒器內(nèi)的熱引起的伸縮。
圖2A顯示了脈沖燃燒器28的其余部分。置于靠近閥出口部分132的是燃燒室套80，它的內(nèi)部形成了燃燒室81。燃燒室81和閥出口部分132的環(huán)形空氣二極管160作流體連通。四個(gè)燃料噴咀186和兩個(gè)點(diǎn)火器187(它們各裝在靠近兩個(gè)燃料噴咀186的地方)被繞周地布置于閥出口部分132，以對(duì)燃燒室81供應(yīng)燃料和點(diǎn)火能量。燃燒室套80的端部是退拔形的燃燒室出口188?？拷紵页隹?88的，各是內(nèi)尾管84和外尾管86。輻射罩189被置成繞著燃燒室套80和內(nèi)尾管84的外周，以保護(hù)燃燒安裝室24防止由這些部分發(fā)出的高溫。在正常操作時(shí)，進(jìn)來(lái)的空氣流向旋轉(zhuǎn)閥78時(shí)，被輻射罩189所加熱，被加熱的空氣把燃燒器28表面熱損耗再循環(huán)回脈沖燃燒過(guò)程以提高效率。
燃燒室套80，火焰穩(wěn)定器142，和脈沖燃燒器28的內(nèi)尾管部分84都忍受系統(tǒng)中的最高溫度。這些部分上的法蘭，孔和其他粗糙外形都被取消了，以減小會(huì)導(dǎo)致另件裂開(kāi)和報(bào)廢的熱應(yīng)力集中。燃燒室套80和內(nèi)尾管84被做成光滑錐形和管形斷面。這使它在商業(yè)上易使用高溫陶瓷材料來(lái)制造這些另件，因而消除了先鑄成厚壁件再進(jìn)行昂貴加工的需要。陶瓷另件比起現(xiàn)知的其他材料的另件來(lái)，顯著地改善了脈沖燃燒器的壽命。因此，有三種不同的方法可制造這些另件，它們依次排列如下A.它們可以整個(gè)由高溫陶瓷材料制成，例如氮化硅，碳化硅，氧化鋁，或高鋁紅柱石型陶瓷。同一發(fā)動(dòng)機(jī)總成中的不同的發(fā)動(dòng)機(jī)部分可以用不同的陶瓷來(lái)制造。也可以用催化金屬例如鉑(或其他金屬)來(lái)金屬化陶瓷另件的內(nèi)表面以改善燃燒過(guò)程和減少污染。
B.它們可以用因康鎳或高溫不銹鋼制或鑄成薄壁斷面，襯上薄壁的陶瓷部分，即把它連接在金屬外殼的內(nèi)表面上。本方法可以使用上述A中所述的同樣的陶瓷，本方法最宜用于發(fā)動(dòng)機(jī)另件較大，所用的設(shè)備難以制出整個(gè)陶瓷另件的場(chǎng)合。再有，陶瓷嵌件的內(nèi)表面可以用催化金屬例如鉑來(lái)金屬化以改善燃燒過(guò)程。
C.它們可以用因康鎳或高溫不銹鋼制或鑄成厚壁斷面，再涂覆高溫氧化鋯基的涂覆層。氧化鋯涂覆層約0.010-0.015英寸厚，會(huì)使金屬表面溫度下降超過(guò)200°F。
除了用制造出不帶應(yīng)力生成形狀的另件來(lái)消除熱應(yīng)力外，安裝系統(tǒng)必須基本上消除所有在這些另件上產(chǎn)生的彎矩，以減小另件因機(jī)械應(yīng)力而損壞的可能。在圖2A，3A和4中顯示的安裝系統(tǒng)就得到這個(gè)結(jié)果。
如圖3A所示，架204施壓于法蘭205上，法蘭205是從出口部分132的外部136徑向地伸出的。法蘭205通過(guò)環(huán)206和楔207連接到燃燒室套80，這個(gè)裝置用螺栓208固定。如圖2A所示，架204縱向地把燃燒室套80和內(nèi)尾管84壓緊于外尾管86的法蘭210上。架204由壓緊螺栓212所固定，螺栓212擰入法蘭213中，并用螺母214和頂簧215固定。頂簧215允許脈沖燃燒器28在工作時(shí)受熱膨脹。
為了防止在燃燒室出口188有彎矩，圖4中所示的定位板裝置218在外部傳遞把燃燒室套80和內(nèi)尾管84相互壓在一起的力。定位板裝置218包括不銹鋼環(huán)219，220，它們各自把不銹鋼楔221，222分別壓在燃燒室套80和內(nèi)尾管84上。定位板環(huán)224被置于楔221和222之間。
定位板裝置218用螺栓234固定在架232上，螺栓234穿過(guò)環(huán)219和楔221上的螺栓孔，伸入定位板環(huán)224。定位板裝置218用同樣的方式固定在架236上。銷(xiāo)238滑配地穿過(guò)架232，236和支持架240。銷(xiāo)238允許脈沖燃燒器28的中部在工作中受熱膨脹時(shí)可被支持。燃燒室套80的縱向壓力就這樣由外部傳給楔221，并沿著定位板環(huán)224傳給楔222，楔222又把縱向壓力引導(dǎo)至內(nèi)尾管84。
比起其他的脈沖燃燒器部分來(lái)，外尾管86將在不同的條件下工作。它忍受很高的熱應(yīng)力負(fù)荷，因?yàn)楸惶幚聿牧贤ㄟ^(guò)多個(gè)穿過(guò)多個(gè)孔248的噴咀246而進(jìn)入尾管，如圖2A所示。結(jié)果是，這個(gè)部分通常不用陶瓷材料制造。被處理材料的溫度比氣流低得多，所以尾管表面必須適應(yīng)高的溫差。它最好用因康鎳或高溫不銹鋼制成，可以涂覆一層高溫氧化鋯。把噴咀246置于尾管86外部也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)，如圖2B所示，并使被處理材料大體上平行于尾管86流動(dòng)。這種安排最好用于干燥諸如馬鈴薯的系統(tǒng)中，其中材料的組成，例如糖，傾向于積聚在噴咀開(kāi)口處，當(dāng)噴咀被置于尾管中時(shí)。在此實(shí)施例中去消了孔248，使得外尾管86可以用陶瓷材料做成。當(dāng)需要時(shí)，也可以只用一個(gè)噴咀246，這也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如圖2A所示，燃燒器安裝室24裝在工作管32上，因此外尾管86被同心地和徑向隔開(kāi)地置于工作管32的內(nèi)表面之內(nèi)。
工作管32的上游部分33的一部分被同心地和徑向隔開(kāi)地被置于再循環(huán)空氣套250中，形成一個(gè)環(huán)形空氣通道254。連接著再循環(huán)空氣套250并和環(huán)形空氣通道254作流體連通的是再循環(huán)空氣供應(yīng)管75，它從接受部分12接受再循環(huán)蒸氣。再循環(huán)蒸氣從環(huán)形空氣通道254流出，通過(guò)多個(gè)周向地布置在工作管32表面的槽255，進(jìn)入工作管32。
由于脈沖燃燒器的自然頻率部分地取決于尾管的長(zhǎng)度，在某些場(chǎng)合下希望保證工作管32不具有作為外尾管86延長(zhǎng)部分的作用。為此，在工作管32的表面上繞周布置著多個(gè)孔256，以形成外尾管86和工作管32之間的退耦器?？?56可以選擇地用板(未示出)蓋住以改變退耦效果。
脈沖燃燒能量系統(tǒng)在圖5所示的火焰安全系統(tǒng)的監(jiān)督下起動(dòng)，工作和停車(chē)?；鹧姘踩到y(tǒng)由一個(gè)可編程序的微處理器或一個(gè)裝在邏輯箱500中的繼電器邏輯系統(tǒng)所控制。邏輯箱500從多個(gè)傳感器接受信號(hào)，這些信號(hào)被用來(lái)控制燃料，排油，助燃空氣，和霧化空氣系統(tǒng)，下面還要講到。
液體燃料供應(yīng)源502(最好是2號(hào)燃油)被連接到燃料管路504上，管路504由一個(gè)低油壓開(kāi)關(guān)506和高油壓開(kāi)關(guān)508所監(jiān)控。置于燃料管路504中的是一個(gè)安全截止閥510，它由一個(gè)安全截止電磁銜鐵512所控制。燃料管路504穿過(guò)由截止電磁銜鐵516控制的截止閥514，再通到各噴咀186。
天然氣供應(yīng)源520被連接到燃料管路522，管路522由高氣壓開(kāi)關(guān)524和低氣壓開(kāi)關(guān)526所監(jiān)控。置于燃料管522中的是安全截止閥528，530和通風(fēng)閥532，它們各自由安全截止電磁銜鐵534，536和通風(fēng)電磁銜鐵538所控制。燃料管路522穿過(guò)由截止電磁銜鐵542控制的截止閥540通往各噴咀186。
一個(gè)霧化空氣源550被連接到霧化空氣管路552，管路552由低霧化空氣壓開(kāi)關(guān)554監(jiān)控。霧化空氣管路522穿過(guò)由截止電磁銜鐵558控制的截止閥556，通往各噴咀186。
用以監(jiān)控助燃空氣壓力的低助燃空氣壓開(kāi)關(guān)560被連接到助燃空氣控制擋17下面的空氣進(jìn)口裝置18，一個(gè)系統(tǒng)高溫開(kāi)關(guān)562被連接到工作管以檢測(cè)系統(tǒng)中的過(guò)熱。
火焰安全系統(tǒng)還有一個(gè)火焰指示器570用來(lái)指示燃燒過(guò)程。在一個(gè)脈沖燃燒系統(tǒng)中，火焰指示器570可以是一個(gè)光學(xué)掃瞄器，用來(lái)檢測(cè)火焰發(fā)出的紫外或紅外光波，也可以是壓力傳感器，用來(lái)測(cè)量燃燒室中燃料爆炸產(chǎn)生的正壓脈沖。壓力傳感器被這樣定刻度，即它將檢測(cè)出超過(guò)助燃空氣鼓風(fēng)機(jī)的供氣壓，所以它將只測(cè)量出總壓中由燃料燃燒所供應(yīng)的那部分壓力。
火焰安全系統(tǒng)將根據(jù)下列條件截止通往脈沖燃燒器的燃料低或高燃料壓力，低的助燃或霧化空氣壓力，熄火，或高的系統(tǒng)溫度。當(dāng)使用油時(shí)，安全截止電磁銜鐵512將關(guān)閉安全截止閥510，當(dāng)使用燃?xì)鈺r(shí)，安全截止電磁銜鐵534和536將自各關(guān)閉安全截止閥528和530，而通風(fēng)電磁銜鐵538將開(kāi)放通風(fēng)閥532。
火焰安全系統(tǒng)也控制燃燒室排油系統(tǒng)。脈沖燃燒系統(tǒng)有一個(gè)專用的排油閥580，安裝在旋轉(zhuǎn)閥78的外部136上，并和電磁銜鐵586相連接。脈沖燃燒器排油閥580由火焰安全系統(tǒng)來(lái)開(kāi)啟，這是當(dāng)起動(dòng)時(shí)或轉(zhuǎn)換燃料時(shí)要點(diǎn)著油時(shí)用的。當(dāng)火焰指示器570檢測(cè)到燃油的點(diǎn)火，火焰安全邏輯裝置就把燃燒室的排油閥580關(guān)閉，任何多余的燃料將已經(jīng)從室中除去了。
如圖6所示，脈沖燃燒能量系統(tǒng)有程序控制，以允許系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。這些控制被設(shè)計(jì)來(lái)檢查過(guò)程中的各設(shè)定點(diǎn)并調(diào)節(jié)各工作參數(shù)以維持各設(shè)定點(diǎn)。各工作設(shè)定點(diǎn)根據(jù)通過(guò)系統(tǒng)的被處理的產(chǎn)品，處理的速度，等等來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
一個(gè)控制環(huán)設(shè)定旋轉(zhuǎn)閥78的速度，以改變脈沖燃燒器28的工作頻率。頻率傳感器600用來(lái)測(cè)量燃燒脈沖率，它跟著把信號(hào)傳給控制器602，以調(diào)節(jié)工作頻率設(shè)定點(diǎn)。頻率傳感器600可被改用來(lái)測(cè)量進(jìn)入燃燒室81的空氣脈沖率。控制器602送出一個(gè)信號(hào)到馬達(dá)控裝置604去調(diào)節(jié)閥的速度，以及從閥馬達(dá)轉(zhuǎn)速計(jì)606接受一個(gè)反饋信號(hào)來(lái)改變實(shí)際的閥的轉(zhuǎn)速?？刂破?02和/或控制裝置604可以是旋轉(zhuǎn)閥78的組成部分?？刂破?02的調(diào)節(jié)，可使旋轉(zhuǎn)閥78的速度被設(shè)在脈沖燃燒器28的自然頻率上或略為離開(kāi)一些的頻率上，這根據(jù)被處理的產(chǎn)品而定。所以要這樣，是因?yàn)楫?dāng)旋轉(zhuǎn)閥78的速度接近脈沖燃燒器28的自然頻率時(shí)，聲壓波被增大，這就可能使某些產(chǎn)品的處理速度超過(guò)可接受的水平而造成被處理質(zhì)點(diǎn)溫度增加。較難干燥的產(chǎn)品需要最大的聲壓波，而旋轉(zhuǎn)閥78被操作于匹配發(fā)動(dòng)機(jī)自然頻率的速度以獲得這個(gè)結(jié)果。
一個(gè)分開(kāi)的控制環(huán)被用來(lái)建立產(chǎn)品的送進(jìn)速度和根據(jù)含濕量調(diào)節(jié)送進(jìn)速度。當(dāng)脈沖燃燒系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，需要使袋形罩60的溫度保持在露點(diǎn)(大約是212°F，在除水的場(chǎng)合)以上，因此不會(huì)有凝結(jié)水把較小質(zhì)點(diǎn)吸附在袋形表面而使得它又濕又粘。由于系統(tǒng)的熱輸入是由所需的生產(chǎn)速度來(lái)設(shè)定的，所以很難知道任何時(shí)刻的送進(jìn)物的濕度含量，因此一個(gè)溫度傳感器610被裝在袋形罩60的排出端。從傳感器610的溫度變送器612送出一個(gè)信號(hào)到溫度控制器614，它把袋形罩60的排出溫度設(shè)在高于露點(diǎn)大約10°F?？刂破?14接著送出一個(gè)信號(hào)給可變速馬達(dá)控制器616(它操縱產(chǎn)品送進(jìn)系統(tǒng)61)，把產(chǎn)品送進(jìn)給脈沖燃燒系統(tǒng)的速度設(shè)定下來(lái)。如果產(chǎn)品的濕度很小，送進(jìn)速度就被增加。如果產(chǎn)品有較大的濕度，送進(jìn)速度就被減低，所以本系統(tǒng)中從產(chǎn)品中要除去的水分不能大于用來(lái)蒸發(fā)水的熱。
還裝有一個(gè)控制環(huán)，讓操作者可以設(shè)定系統(tǒng)的點(diǎn)火速度，當(dāng)產(chǎn)品送進(jìn)暫時(shí)受阻時(shí)保護(hù)系統(tǒng)不會(huì)過(guò)熱。在第一旋流收集器52的排出端有一個(gè)溫度傳感器620，用來(lái)測(cè)量溫度。從傳感器620的溫度變送器622送出一個(gè)溫度信號(hào)給一個(gè)溫度控制器624，在此處操作者可以用手建立一個(gè)控制設(shè)定點(diǎn)或設(shè)定系統(tǒng)的點(diǎn)火速度。從控制器624來(lái)的信號(hào)設(shè)定燃料控制閥626和助燃空氣控制閥17的位置。這兩個(gè)閥都有位置顯示器以告訴控制器624各閥被開(kāi)或關(guān)到什么程度。這個(gè)系統(tǒng)也可被用來(lái)設(shè)定脈沖燃燒系統(tǒng)的點(diǎn)火速度，如果這裝備在小于最大容量的情況下工作的話。還有，如果一種特定的產(chǎn)品很難脫水或需要很長(zhǎng)的脫水時(shí)間，當(dāng)?shù)谝恍魇占?2的溫度變得太高時(shí)，這個(gè)控制環(huán)就會(huì)減小點(diǎn)火速度。如果產(chǎn)品的送進(jìn)因溫度的增加而受阻時(shí)，這個(gè)控制環(huán)也會(huì)減小點(diǎn)火速度。如果這個(gè)控制環(huán)不能適當(dāng)?shù)販p小點(diǎn)火速度把旋流收集器的溫度維持在規(guī)定水平之下，火焰安全系統(tǒng)的高溫開(kāi)關(guān)562(圖5所示)就動(dòng)作，使系統(tǒng)停車(chē)。
還有一個(gè)控制環(huán)用來(lái)控制工作管32中的壓力。這壓力必須被控制以保證脈沖燃燒器28的下游和接受部分12中保持適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)壓力。這個(gè)依次保證了通過(guò)收集器的流速在理想的系統(tǒng)工作范圍內(nèi)?？刂骗h(huán)包括一個(gè)壓力指示器630，它被置于工作管32的排出部分34處，以檢測(cè)系統(tǒng)的壓力。從壓力指示器630來(lái)的信號(hào)到達(dá)一個(gè)壓力變送器632，送到一個(gè)壓力控制器634上，控制器634被設(shè)定維持工作管32端部的壓力?？刂破?34就送一個(gè)信號(hào)給功力裝置636，它驅(qū)動(dòng)感應(yīng)通風(fēng)機(jī)69上的一個(gè)進(jìn)口葉板控制擋638。
如果脈沖燃燒系統(tǒng)被用于負(fù)荷變化需要最大調(diào)節(jié)比的場(chǎng)合，一個(gè)附加的控制環(huán)把工作管32中的蒸氣速度維持在減低的系統(tǒng)點(diǎn)火速度?？刂骗h(huán)有一個(gè)差壓變送器640，它檢測(cè)通過(guò)工作管的壓降，這接著又反映相當(dāng)?shù)乃俣取Ｗ兯推?40送出一個(gè)信號(hào)給一個(gè)差壓控制器642，在此處操作者可以根據(jù)所需的工作管速度來(lái)調(diào)節(jié)差壓設(shè)定點(diǎn)。差壓控制器642送出一個(gè)信號(hào)給功力裝置644，它調(diào)節(jié)再循環(huán)風(fēng)機(jī)76上的進(jìn)口葉板控制擋646的設(shè)定。在正常點(diǎn)火速度下，工作管32中的速度將比設(shè)定點(diǎn)為高，所以進(jìn)口葉板控制擋646是常閉的。當(dāng)點(diǎn)火速度被降低，工作管32的速度下降直到達(dá)設(shè)定點(diǎn)。然后控制器642開(kāi)始開(kāi)啟進(jìn)口葉板控制擋646以增加進(jìn)入工作管32的再循環(huán)空氣，以保持最小的傳送速度。再循環(huán)流由蒸氣水和燃燒物組成，它們比露點(diǎn)高10度。這意味著再循環(huán)流不會(huì)降低系統(tǒng)的熱力效率，也不會(huì)給系統(tǒng)增加氧，氧會(huì)使工作管中的質(zhì)點(diǎn)變壞或因?yàn)檠鹾臀慈紵娜剂匣蛱幚淼目扇夹再|(zhì)點(diǎn)混合而產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。
脈沖燃燒能量系統(tǒng)在火焰安全系統(tǒng)的監(jiān)督下起動(dòng)，工作和停車(chē)。這個(gè)系統(tǒng)有邏輯裝置來(lái)控制點(diǎn)火-熄火程序的時(shí)間，檢查所有可調(diào)的行程開(kāi)關(guān)，并在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)按適當(dāng)?shù)某绦蜷_(kāi)啟相應(yīng)的燃料閥。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，火焰安全系統(tǒng)不斷地檢查燃燒過(guò)程是否工作正常，并保證所有的燃料，助燃空氣和其他所需的輔助工作都在支持燃燒過(guò)程的可接受范圍內(nèi)。這系統(tǒng)也用來(lái)適當(dāng)?shù)厥姑}沖燃燒器停車(chē)，即當(dāng)發(fā)生意外時(shí)或正常工作終了時(shí)。
脈沖燃燒能量系統(tǒng)的工作起始于在箱257處給火焰安全系統(tǒng)加能量。接著空氣泵裝置18，旋轉(zhuǎn)閥78，感應(yīng)通風(fēng)機(jī)69，再循環(huán)風(fēng)機(jī)76和系統(tǒng)中的其他各馬達(dá)都被起動(dòng)?；鹧姘踩到y(tǒng)就檢查和核實(shí)所有的行程開(kāi)關(guān)，它們顯示系統(tǒng)的工作都在設(shè)定的要求范圍內(nèi)。利用所有可調(diào)的設(shè)定，在開(kāi)始吹洗發(fā)動(dòng)機(jī)之前，火焰安全系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)助燃空氣控制擋17，進(jìn)口葉板控制擋638和進(jìn)口葉板控制擋646到達(dá)全開(kāi)位置。此刻，發(fā)動(dòng)機(jī)吹洗時(shí)刻開(kāi)始了。吹洗定時(shí)器起動(dòng)，旋轉(zhuǎn)閥78的速度被設(shè)定在適當(dāng)?shù)念l率以便使發(fā)動(dòng)機(jī)能低溫初次點(diǎn)火。空氣泵入裝置18把外面的空氣經(jīng)過(guò)空氣進(jìn)口過(guò)濾消音器19吸入空氣泵入裝置18，在此處它的壓力增大到6磅/平方英寸?？諝鈴目諝獗萌胙b置18流入燃燒器安裝室24，在此處它通過(guò)輻射罩189的內(nèi)部。助燃室氣接著進(jìn)入旋轉(zhuǎn)閥78，再到達(dá)燃燒室81。燃燒室在吹洗循環(huán)中接受至少五次徹底換氣。
當(dāng)吹洗完成后，火焰安全系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)助燃空氣控制擋17，進(jìn)口葉板控制擋638和進(jìn)口葉板控制擋646到達(dá)點(diǎn)火位置。當(dāng)各擋板被證實(shí)已經(jīng)到達(dá)點(diǎn)火位置時(shí)，火焰安全系統(tǒng)使這兩個(gè)(或多個(gè))點(diǎn)火器187點(diǎn)火，并打開(kāi)燃?xì)獍踩刂归y528，530同時(shí)關(guān)閉葉板閥532。這系統(tǒng)也還開(kāi)啟燃?xì)怆姶陪曡F閥540，閥540供應(yīng)燃?xì)饨o這兩個(gè)(或多個(gè))燃料噴咀186，噴咀186都靠近這兩個(gè)(或多個(gè))點(diǎn)火器187。此刻，點(diǎn)火計(jì)時(shí)開(kāi)始，安全截止閥528，530保持開(kāi)啟10秒嘗試點(diǎn)火。
當(dāng)從旋轉(zhuǎn)閥78來(lái)的空氣脈沖混合著從兩個(gè)噴咀186來(lái)的燃?xì)?，這混合物被點(diǎn)火器187發(fā)出的點(diǎn)火能量引爆后，脈沖燃燒循環(huán)就開(kāi)始了。當(dāng)燃料和空氣爆炸時(shí)，燃燒室81中的壓力增加，在室中造成一個(gè)向著關(guān)閉的旋轉(zhuǎn)閥78的空氣回流。當(dāng)空氣回流流經(jīng)空氣二極管160時(shí)，空氣二極管160中的表面168使得空氣流沿著返回的方向橫向地流向表面164?？諝饬鞯姆祷貏?dòng)量和表面164的粗糙形狀相組合，造成一個(gè)人為的收縮斷面，它能限止氣流通過(guò)空氣二極管160并減小作用于關(guān)閉的旋轉(zhuǎn)閥78上的回流壓力。
如果火焰安全系統(tǒng)用火焰指示器570檢測(cè)到燃料的正常點(diǎn)火情況，它讓安全閥打開(kāi)，并允許操作者開(kāi)啟其余燃料噴咀的燃?xì)怆姶陪曡F閥540。另一方面，如果火焰指示器570不能夠在10秒嘗試點(diǎn)火期間測(cè)到一個(gè)肯定的火焰信號(hào)，安全閥528，530都被關(guān)閉，系統(tǒng)回到它的起動(dòng)程度中的吹洗前的狀態(tài)。
當(dāng)所有的燃料噴咀186都進(jìn)行工作了，火焰安全系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)正?；鹧鏁r(shí)，系統(tǒng)就把各擋板17，638和646交給燃燒控制系統(tǒng)，在此處程序控制設(shè)定脈沖燃燒點(diǎn)火速度。
火焰安全系統(tǒng)也包括邏輯裝置和控制裝置，允許從一種燃料換為另一種燃料。燃料噴咀186都被設(shè)計(jì)成噴射燃?xì)饣蛞后w燃料或兩用。當(dāng)正常工作時(shí)，噴咀都被設(shè)定于由空氣霧化油引燃?？諝忪F化油比先有技術(shù)系統(tǒng)的要優(yōu)越，先有技術(shù)系統(tǒng)采用壓力霧化的機(jī)械地噴射的燃油，而空氣霧化的油產(chǎn)生更小的油滴，所以氣化也快些。這也保證了初次燃燒后的及時(shí)爆炸，這種爆炸是當(dāng)油和霧化空氣的混合物被排入熱的燃燒室中，在油和霧化空氣之間產(chǎn)生的。
燃料的變更開(kāi)始于用天然氣點(diǎn)燃所有的燃料噴咀186?；鹧姘踩到y(tǒng)檢測(cè)油和霧化空氣行程開(kāi)關(guān)以保證它們?cè)谝?guī)定范圍內(nèi)，然后開(kāi)啟燃燒室排油閥580。操作者打開(kāi)截止閥514，讓油流到兩個(gè)(或多個(gè))噴咀186，它們是點(diǎn)燃天然氣的。天然氣霧化了油，混合物立即點(diǎn)火。在10秒種內(nèi)，燃燒室排油閥580關(guān)閉，操作者打開(kāi)霧化空氣閥556并關(guān)上天然氣系統(tǒng)中的截止閥540。霧化空氣把余下的天然氣吹出燃料噴咀186，并接替霧化燃油的功能，操作者重復(fù)這過(guò)程，把余下的兩個(gè)(或多個(gè))噴咀186改為點(diǎn)燃油。
這種用同一噴咀燒兩種燃料的能力比起先有技術(shù)系統(tǒng)來(lái)，在選擇燃料和點(diǎn)火模式方面給脈沖燃燒系統(tǒng)額外的方便。新系統(tǒng)能被設(shè)定工作如下A)全部噴咀點(diǎn)燃空氣霧化油B)全部噴咀點(diǎn)燃燃?xì)忪F化油C)一半噴咀點(diǎn)燃空氣霧化油一半噴咀點(diǎn)燃燃?xì)忪F化油D)一半噴咀點(diǎn)燃空氣霧化油一半噴咀點(diǎn)燃燃?xì)釫)一半噴咀點(diǎn)燃燃?xì)忪F化油一半噴咀點(diǎn)燃燃?xì)?br> F)全部噴咀點(diǎn)燃燃?xì)馊紵褂玫娜剂嫌玫蛪?低于15磅/平方英寸表壓)供送入燃燒室81，所以它的流動(dòng)將會(huì)被燃燒室81中燃燒峰壓所阻。這意味著燃料流由燃燒室81的脈沖頻率自動(dòng)地定時(shí)，燃料系統(tǒng)不需要一個(gè)專門(mén)的，和可變速旋轉(zhuǎn)閥78同步地定時(shí)開(kāi)閉的閥。
初次爆炸釋放出熱并產(chǎn)生一個(gè)壓力波。熱開(kāi)始加熱燃燒室套80，內(nèi)尾管84，和外尾管86，而壓力波阻止燃?xì)饬鲃?dòng)并送出一個(gè)壓力脈沖給內(nèi)和外尾管84和86。燃燒產(chǎn)物的動(dòng)量隨著波進(jìn)入尾管，在燃燒室中產(chǎn)生部分真空，這和旋轉(zhuǎn)閥78的開(kāi)啟同步。這就又把一部分空氣和燃?xì)庾蚤y和燃料噴咀186吸出來(lái)并很快地混合。此刻，旋轉(zhuǎn)閥78關(guān)閉，混合物和上一循環(huán)留下來(lái)的燃燒產(chǎn)物接觸，它們?cè)跓岬娜紵冶谏?，造成新的燃料點(diǎn)火。脈沖燃燒器28典型地以每秒100至200次進(jìn)行循環(huán)和爆炸。每次脈沖送出一個(gè)壓力波，跟著是一個(gè)部分真空，進(jìn)入尾管84和86。
當(dāng)裝置起動(dòng)和當(dāng)燃料更換時(shí)，燃燒器內(nèi)的溫度也相應(yīng)地變換。這將改變工作頻率。在助燃空氣系統(tǒng)上的可變速旋轉(zhuǎn)閥78能被設(shè)定于跟隨頻率變化。這改善了系統(tǒng)的安全性和適應(yīng)性。
系統(tǒng)一旦起動(dòng)后，一團(tuán)可能含有99%濕度的泥漿被噴灑入外尾管86中，在此它和來(lái)自脈沖燃燒過(guò)程的熱和聲能接觸。各噴咀246被布置成能形成規(guī)定的噴灑形狀，以便泥漿以這樣的狀態(tài)被暴露在熱的燃?xì)饷}沖下，即，使它的干燥效率為最大。當(dāng)混合物流經(jīng)工作管32，聲沖擊波把送進(jìn)的固體質(zhì)點(diǎn)中的水份機(jī)械性地趕出或剝除，同時(shí)，熱把濕氣蒸發(fā)，這樣，干燥過(guò)程在幾分之一秒中就完成了。
被處理的質(zhì)點(diǎn)接著進(jìn)入第一旋流收集器52，由此通過(guò)星形閥62而排入干產(chǎn)品傳送系統(tǒng)64。蒸氣，載運(yùn)一小部分初始的粒子，走出第一旋流收集器52，通過(guò)消音器54，進(jìn)入第二旋流收集器56。第二旋流收集器56進(jìn)一步減小蒸氣流中載運(yùn)的粉塵。大部分留下來(lái)的粉塵粒子將落到第二旋流收集器56的底部，由此，它們通過(guò)星形閥63被排入干產(chǎn)品傳送系統(tǒng)64。
在第二旋流收集器56頂部的是一個(gè)袋形罩60，它有織物袋61，袋61被設(shè)計(jì)用來(lái)從蒸氣流中除去細(xì)微和最小的質(zhì)點(diǎn)。蒸氣流向上通過(guò)第二旋流收集器56，穿過(guò)織物袋61。粉塵質(zhì)點(diǎn)沉淀在織物袋61的外側(cè)，清潔的蒸氣流通過(guò)煙囪71被排出。為了保持織物袋61的多孔性，大量低壓蒸氣由回吹風(fēng)機(jī)66間斷地吹送逆流以過(guò)濾作用的反方向通過(guò)織物袋61。積聚在織物袋61上的粉塵被抖落到第二旋流收集器56的底部，在此通過(guò)星形閥63被排入干產(chǎn)品傳送系統(tǒng)64。
當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，控制系統(tǒng)維持適當(dāng)?shù)拈y速，產(chǎn)品送進(jìn)速，系統(tǒng)點(diǎn)火速和蒸氣速以保證最佳工作狀態(tài)。
火焰安全系統(tǒng)用來(lái)把系統(tǒng)停車(chē)，這是當(dāng)燃燒火焰熄滅時(shí)，或當(dāng)工作溫度接近危險(xiǎn)水平時(shí)，或當(dāng)正常停車(chē)需要時(shí)。正常停車(chē)開(kāi)始于把全部送進(jìn)材料運(yùn)出泥漿送進(jìn)系統(tǒng)。接著脈沖燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)28被設(shè)定于低發(fā)火點(diǎn)，安全截止閥510和或528都被關(guān)閉。全部的系統(tǒng)馬達(dá)將被關(guān)閉除了空氣泵入裝置18，旋轉(zhuǎn)閥78和感應(yīng)通風(fēng)機(jī)69。如果系統(tǒng)是點(diǎn)燃油的話，霧化空氣系統(tǒng)將被開(kāi)著直至霧化空氣能被通過(guò)打開(kāi)閥556用來(lái)吹洗燃料噴咀186為止?？諝饬鲗馊魏瘟粝碌娜剂虾屠鋮s熱的脈沖燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)另件。經(jīng)過(guò)一段短時(shí)間，火焰安全系統(tǒng)也將關(guān)掉余下的馬達(dá)，系統(tǒng)將完全地停車(chē)。
盡管上面是本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例的完整的說(shuō)明，脈沖燃燒能量系統(tǒng)的快而有效的脫水能力也能被用來(lái)處理各種各樣的產(chǎn)品，如果這個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)造被改型以符合該產(chǎn)品的特殊需要的話。本申請(qǐng)的圖1中所示的水平結(jié)構(gòu)圖將適用于帶有小尺寸質(zhì)點(diǎn)的泥漿型產(chǎn)品。在這種結(jié)構(gòu)中，從脈沖燃燒器出來(lái)的排氣和從干燥過(guò)程中釋放出來(lái)的蒸氣被用來(lái)傳送質(zhì)點(diǎn)以通過(guò)系統(tǒng)。
如果，然而，需要處理大的顆粒時(shí)，它就不能被脈沖燃燒器的排氣傳送通過(guò)工作管，所以可以采用垂直的和逆流型的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)示于圖7中。在此場(chǎng)合，送進(jìn)由工作管32的垂直部分的上端引入，工作管32對(duì)著脈沖燃燒器28。產(chǎn)品的送進(jìn)由重力拖向脈沖燃燒器，而聲能和熱向上通向工作管32的頂部。
當(dāng)產(chǎn)品穿過(guò)聲波和熱時(shí)，濕氣就變成氣流這就增加了工作管中的燃?xì)馑俣?。這種速度改變并不影響大的顆粒，它們繼續(xù)落到工作管的底部，在此，它們被大顆粒回收系統(tǒng)300所回收，系統(tǒng)300包括星形閥304和大顆粒傳送系統(tǒng)308。粉塵或小些的質(zhì)點(diǎn)，它們或是來(lái)自送進(jìn)物，或是當(dāng)干燥過(guò)程中從大顆粒上脫落下來(lái)，被排氣和氣流托起，被傳送通過(guò)消減裝置46，到達(dá)接受部分12上面以備回收。
垂直結(jié)構(gòu)也可以用作平行流動(dòng)裝置，如果用延伸穿入外尾管86的噴咀把泥漿導(dǎo)入脈沖燃燒器排氣部分，如圖1的水平結(jié)構(gòu)所示。
垂直結(jié)構(gòu)也有一個(gè)選用的再循環(huán)部分72，其理論和結(jié)構(gòu)和水平裝置的再循環(huán)部分相似，以及一個(gè)控制環(huán)，和圖6中所示的相似，以在工作管中建立排氣和氣流速度。這個(gè)速度可以改變以便建立質(zhì)點(diǎn)的散布，即或是落到工作管的底部，或是被帶往接受部分12，即，這個(gè)控制環(huán)作為一個(gè)初級(jí)分離器。這個(gè)控制環(huán)也決定產(chǎn)品呆在工作管中的時(shí)間，這決定最終產(chǎn)品的干燥度。
垂直系統(tǒng)的其余部分和本系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)的功能相同。
脈沖燃燒能量系統(tǒng)可用于多種不同的場(chǎng)合，例如燒鍋爐，煅燒礦石，蒸餾產(chǎn)品，以及其他化學(xué)過(guò)程。在這些場(chǎng)合中，脈沖燃燒器能用液體氧化劑工作，以代替氣體氧化劑，例如空氣，流入旋轉(zhuǎn)閥78。事實(shí)上，用旋轉(zhuǎn)閥78和脈沖燃燒器28使用任何氧化劑都屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)，那就是說(shuō)，任何物質(zhì)它的氧化是通過(guò)取得電子以形成新的分子并在過(guò)程中釋放能量的形式是熱和壓力。根據(jù)本申請(qǐng)，脈沖燃燒器可以工作于富氧，氧正好符合化學(xué)反應(yīng)式，或減少的模式，通過(guò)相應(yīng)于燃?xì)夥治銎?未示出)來(lái)改變助燃空氣控制擋17的設(shè)定，分析器從外尾管86噴出的燃燒產(chǎn)品來(lái)抽樣。
這里所敘述的各系統(tǒng)都用來(lái)脫水的，所以顯示的各收集系統(tǒng)都是專門(mén)設(shè)計(jì)于脫水的設(shè)備。如果脈沖燃燒能量系統(tǒng)被用于另外的操作，那么下游的設(shè)備將被相應(yīng)地選用。因此，前面的說(shuō)明不應(yīng)該被用來(lái)限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍專門(mén)地在權(quán)利要求書(shū)中設(shè)定。
權(quán)利要求
1.一個(gè)閥包括一個(gè)帶有徑向地布置的孔的外套；一個(gè)可轉(zhuǎn)的中間套同心地布置在外套之中，其徑向地布置的孔當(dāng)中間套處于規(guī)定的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，大致和外套上的孔對(duì)準(zhǔn)；連接在中間套上的裝置，用來(lái)把中間套在外套中旋動(dòng)；一個(gè)內(nèi)套同心地布置于中間套之中，用一個(gè)上游端和一個(gè)下游端形成一個(gè)室，并有一個(gè)徑向地布置的孔大致和外套上的孔對(duì)準(zhǔn)；用來(lái)密封內(nèi)套上游端的裝置，以使流出室的流體介質(zhì)流經(jīng)下游端。
2.如權(quán)利要求1中的閥，還包括流體流動(dòng)二極管裝置，它有一個(gè)進(jìn)口端和室的下游端流體連通，有一個(gè)出口端用來(lái)把流體從二極管裝置排出，二極管裝置包括裝置用來(lái)使流體流從出口端到進(jìn)口端的阻力大大超過(guò)流體流從進(jìn)口端到出口端的阻力。
3.如權(quán)利要求2中的閥，其中的二極管裝置包括一個(gè)外部;一個(gè)內(nèi)部同心地布置于外部之中并和它徑向地隔開(kāi)，形成了一個(gè)環(huán)形通路，用來(lái)對(duì)流體流施加阻力的裝置就置于這個(gè)環(huán)形通路中。
4.如權(quán)利要求3中的閥，其中的兩個(gè)部分各有表面來(lái)形成這個(gè)環(huán)形通路，其中的二極管裝置至少由這些表面中之一個(gè)所形成。
5.如權(quán)利要求4中的閥，其中的表面包括一個(gè)部分把一部分從出口流向進(jìn)口的流體沿著不同于其余流體自出口流向進(jìn)口的方向偏折。
6.如權(quán)利要求5中的閥，其中的表面部分包括一個(gè)波形的表面。
7.如權(quán)利要求6中的閥，其中對(duì)著這波形表面的表面是一個(gè)粗糙形狀的表面。
8.如權(quán)利要求3中的閥，包括一個(gè)位于內(nèi)部之中的冷卻室。
9.如權(quán)利要求8中的閥，還包括使流體流入冷卻室的裝置;使流體自冷卻室流出的裝置，使流體流經(jīng)該室以冷卻閥。
10.如權(quán)利要求1中的閥，還包括基本上密封住中間套旋轉(zhuǎn)裝置的裝置。
11.如權(quán)利要求10中的閥，其中的密封裝置包括吸收中間套旋轉(zhuǎn)裝置膨脹的裝置。
12.如權(quán)利要求1中的閥，還包括裝置，使流體流經(jīng)由外套的內(nèi)表面和中間套的外表面所形成的環(huán)腔。
13.如權(quán)利要求1中的閥，其中外套孔包括裝置，當(dāng)中間套孔和外套孔進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)或退出對(duì)準(zhǔn)時(shí)，用來(lái)使流體以規(guī)定的流速進(jìn)入室中。
14.如權(quán)利要求1中的閥，其中中間套的孔包括裝置，當(dāng)中間套孔和外套孔進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)或退出對(duì)準(zhǔn)時(shí)，用來(lái)使流體以規(guī)定的流速進(jìn)入室中。
15.如權(quán)利要求1中的閥，其中內(nèi)套的孔包括裝置，當(dāng)中間套孔和外套孔進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)或退出對(duì)準(zhǔn)時(shí)，用來(lái)使流體以規(guī)定的流速進(jìn)入室中。
16.如權(quán)利要求1中的閥，還包括裝置用來(lái)調(diào)節(jié)中間套的旋轉(zhuǎn)速度。
17.一個(gè)用來(lái)在下游方向產(chǎn)生高頻流體流脈沖的閥包括第一和第二同心地安裝的閥件，緊緊靠近，彼此可作相對(duì)旋轉(zhuǎn)，各件有一個(gè)孔以讓流體流過(guò)，兩個(gè)孔是這樣布置的，即當(dāng)兩件作相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們可被移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)和不對(duì)準(zhǔn);有裝置用來(lái)在兩件之一的一側(cè)上形成一個(gè)液體室;流體流動(dòng)二極管裝置，它和室作流體連通并在該處形成一個(gè)流體出口，用來(lái)幫助流體從室中經(jīng)出口流出，和阻止流體通過(guò)出口流入室中，因此每當(dāng)兩孔相互重疊時(shí)就建立起一個(gè)通過(guò)閥的流體流脈沖，而當(dāng)兩孔不處于重疊位置時(shí)通過(guò)出口進(jìn)入室的流體回流就被阻止。
18.如權(quán)利要求17中的閥，包括一個(gè)第三閥件，它和第二閥件同心并緊緊靠近，其中第二件可相對(duì)于第一和第三件旋轉(zhuǎn)，第三件有一個(gè)孔，其位置大體上對(duì)準(zhǔn)第一件上的孔。
19.如權(quán)利要求17中的閥，其中各閥件圓筒形的外形，其中的室在第二件的徑向向內(nèi)處。
20.如權(quán)利要求17中的閥，還包括用來(lái)檢測(cè)通過(guò)閥的流體流脈沖頻率的裝置;用來(lái)規(guī)定通過(guò)閥的流體流脈沖頻率的裝置;應(yīng)答檢測(cè)裝置和規(guī)定裝置的裝置，用來(lái)調(diào)節(jié)各閥件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度，使檢測(cè)到的頻率基本上等于規(guī)定的頻率。
21.一個(gè)把高頻流體脈沖供應(yīng)給脈沖燃燒器的閥包括第一，第二，和第三圓筒緊緊靠著同心的圓筒，形成了一個(gè)同心的內(nèi)室，各圓筒有徑向地布置的，基本上對(duì)準(zhǔn)的孔，它們形成了穿過(guò)圓筒的流體進(jìn)入通路;有裝置用來(lái)旋轉(zhuǎn)第二圓筒，使孔循環(huán)地移動(dòng)，從而和第一以及第三圓筒上的孔進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)和退出對(duì)準(zhǔn)，造成通路周期性地開(kāi)啟和關(guān)閉;有裝置用來(lái)封閉室的第一軸向端;有裝置用來(lái)在室的第二軸向端上形成一個(gè)基本上軸向地布置的出口，這出口裝置包括一個(gè)表面其表面斷面適宜于允許相對(duì)地平滑地流體流自室通過(guò)出口流出，和阻止平滑的流體流通過(guò)出口流向室中，從而造成通過(guò)出口的流體流基本上是單方向的;因此，每當(dāng)各圓筒上的孔對(duì)準(zhǔn)時(shí)，流體脈沖從通路流經(jīng)室和出口，而當(dāng)燃燒器中燃料燃燒，產(chǎn)生出口外側(cè)相對(duì)高壓時(shí)，流體通過(guò)出口進(jìn)入室中的回流被基本上阻止。
全文摘要
脈沖燃燒能量系統(tǒng)的脈沖燃燒器連接流送被處理材料的工作管，該管又連接一對(duì)旋流收集器。選用的再循環(huán)部分把收集器中的蒸氣送回工作管上游端。脈沖燃燒器有旋轉(zhuǎn)閥，燃燒室和內(nèi)、外尾管。燃燒室和內(nèi)尾管是錐形和管形斷面，縱向壓著安裝用定位板連接。旋轉(zhuǎn)閥由三個(gè)緊配的圓筒形成一內(nèi)部空室。圓筒上都有形成空氣進(jìn)口的徑向?qū)?zhǔn)孔?？諝庥煽帐医?jīng)單向性環(huán)形通路進(jìn)入燃燒室?？刂葡到y(tǒng)控制產(chǎn)品送進(jìn)、系統(tǒng)點(diǎn)火、系統(tǒng)流送和燃燒器的工作頻率。
文檔編號(hào)F02G1/02GK1071500SQ9211066
公開(kāi)日1993年4月28日 申請(qǐng)日期1992年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1986年4月16日
發(fā)明者漢福德·N·洛克伍德 申請(qǐng)人:Nea技術(shù)公司