專利名稱:脈沖燃燒能量系統(tǒng)的制作方法
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替懸浮或溶解于流體中的固體材料除濕。典型地說，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?，通過旋流器和氣分離開來。
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.Raymond Lockwood)發(fā)展出來的空氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)，并被公開于他的許多專利中，例如美國專利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)口管和出口管噴出。當(dāng)這兩個(gè)沖擊波從燃燒室出來時(shí)爆炸釋放的能量就提供推力或動(dòng)力。在第二個(gè)沖擊波從尾管出來之前，一個(gè)沖擊波就從短的燃燒室進(jìn)口管出來了。
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)來的燃料以及在尾管中回流來的熱氣混合?；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，這種過程在一秒鐘內(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谱骱唵斡譀]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程中得到的能量來抽吸隨后的燃料爆炸所需的助燃空氣。即使這種系統(tǒng)可以通過增加推力和力器來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)口管噴出的燃燒物的回流。閥在燃料/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)開閉，每秒種達(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。試圖用陶材料來造這些另件卻遭失敗，因?yàn)橛矛F(xiàn)有的工藝來造，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，它由排氣管長度決定。因此，工作頻率(也即干燥速度)的改變需要通過昂貴的系統(tǒng)改建才行。這是對(duì)特定類型材料進(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。現(xiàn)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)(OSHA standards)。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120分貝。
最后，由于工作中的過熱，起動(dòng)時(shí)的過多燃料積聚，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，允許燃燒器的自燃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，即充入旋轉(zhuǎn)閥的空氣流向燃燒室，穿過一個(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了閥的壽命。旋轉(zhuǎn)閥也消除了從燃燒過程中消耗大百分比的能量來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，通過把空氣抽吸經(jīng)過空氣進(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?？烧{(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(star valves)62，63，各自用來把加工了的產(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)來通過接受部分12抽出濕氣和燃燒產(chǎn)品，然后把它們推送通過排氣消音器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)說明書和權(quán)利要求
書中，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，它用來防止來自燃燒室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?？諝饬飨虿⑼ㄟ^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)燃燒噴咀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)回脈沖燃燒過程中以提高效率。
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，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制造。也可以用催化金屬例如鉑(或其他金屬)來金屬化陶瓷另件的內(nèi)表面以改善燃燒過程和減少污染。
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金屬化以改善燃燒過程。
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200°F。
除了用制造出不帶應(yīng)力生成形狀的另件來消除熱應(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238滑配地穿過架232，236和支持架240。銷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，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^多個(gè)穿過多個(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。火焰安全系統(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)低油壓開關(guān)506和高油壓開關(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由高氣壓開關(guān)524和低氣壓開關(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由低霧化空氣壓開關(guān)554監(jiān)控。霧化空氣管路522穿過由截止電磁銜鐵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)高溫開關(guān)562被連接到工作管以檢測(cè)系統(tǒng)中的過熱。
火焰安全系統(tǒng)還有一個(gè)火焰指示器570用來指示燃燒過程。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)出超過助燃空氣鼓風(fēng)機(jī)的供氣壓，所以它將只測(cè)量出沖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)來開啟，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)來檢查過程中的各設(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)通過系統(tǒng)的被處理的產(chǎn)品，處理的速度，等等來進(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可被改用來測(cè)量進(jìn)入燃燒室81的空氣脈沖率?？刂破?02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)分開的控制環(huán)被用來建立產(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。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各閥被開或關(guān)到什么程度。這個(gè)系統(tǒng)也可被用來設(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)的高溫開關(guān)562(圖5所示)就動(dòng)作，使系統(tǒng)停車。
還有一個(gè)控制環(huán)用來控制工作管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。控制環(huán)有一個(gè)差壓變送器640，它檢測(cè)通過工作管的壓降，這接著又反映相當(dāng)?shù)乃俣?。變送?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的速度下降直至到達(dá)設(shè)定點(diǎn)。然后控制器642開始開啟進(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)督下運(yùn)動(dòng)，工作和停車。這個(gè)系統(tǒng)有邏輯裝置來控制點(diǎn)火-熄火程序的時(shí)間，檢查所有可調(diào)的行程開關(guān)，并在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)按適當(dāng)?shù)某绦蜷_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程的可接受范圍內(nèi)。這系統(tǒng)也用來適當(dāng)?shù)厥姑}沖燃燒器停車，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)。火焰安全系統(tǒng)就檢查和核實(shí)所有的行程開關(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)全開位置。此刻，發(fā)動(dòng)機(jī)吹洗時(shí)刻開始了。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)過空氣進(jìn)口過濾消音器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)開始，安全截止閥528，530保持開啟10秒嘗試點(diǎn)火。
當(dāng)從旋轉(zhuǎn)閥78來的空氣脈沖混合著從兩個(gè)噴咀186來的燃?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，并允許操作者開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)程序中的吹洗前的狀態(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關(guān)以保證它們?cè)谝?guī)定范圍內(nèi)，然后開啟燃燒室排油閥580。操作者打開截止閥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秒鐘內(nèi)，燃燒室排油閥580關(guān)閉，操作者打開霧化空氣閥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，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)專門的，和可變速旋轉(zhuǎn)閥78同步地定時(shí)開閉的閥。
初次爆炸釋放出熱并產(chǎn)生一個(gè)壓力波。熱開始加熱燃燒室套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的開啟同步。這就又把一部分空氣和燃?xì)庾蚤y和燃燒料噴咀186吸出來并很快地混合。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，在此它和來自脈沖燃燒過程的熱和聲能接觸。各噴咀246被布置成能形成規(guī)定的噴灑形狀，以便泥漿3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)一步減小蒸氣流中中載運(yùn)的粉塵。大部分留下來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)。蒸氣流向上通過第二旋流收集器56，穿過織物袋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濾作用的反方向通過織物袋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)用來把系統(tǒng)停車，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)正常停車需要時(shí)。正常停車開始于把全部送進(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)將被開著直至霧化空氣能被通過打開閥556用來吹洗燃料噴咀186為止。空氣流將燒光任何留下的燃料和冷卻熱的脈沖燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)另件。經(jīng)過一段短時(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。
盡管上面是本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例的完整的說明，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，從脈沖燃燒器出來的排氣和從干燥過程中釋放出來的蒸氣被用來傳送質(zhì)點(diǎn)以通過系統(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)馑俣取＿@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?；厥障到y(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)，它們或是來自送進(jìn)物，或是當(dāng)干燥過程中從大顆粒上脫落下來，被排氣和氣流托起，被傳送通過消減裝置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，任何物質(zhì)它的氧化是通過取得電子以形成新的分子并在過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，通過相應(yīng)于燃?xì)夥治銎?未示出)來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)品來抽樣。
這里所敘述的各系統(tǒng)都用來脫水的，所以顯示的各收集系統(tǒng)都是專門設(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，前面的說明不應(yīng)該被用來限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍專門地在權(quán)利要求
書中設(shè)定。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用來在下游方向產(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，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，用來幫助流體從室中經(jīng)出口流出，和阻止流體通過出口流入室中，因此每當(dāng)兩孔相互重疊時(shí)就建立起一個(gè)通過閥的流體流脈沖，而當(dāng)兩孔不處于重疊位置時(shí)通過出口進(jìn)入室的流體回流就被阻止。
2.如權(quán)利要求
1中的閥，還包括用來檢測(cè)通過閥的流體流脈沖頻率的裝置;用來規(guī)定通過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。
3.一個(gè)脈沖燃燒器包括一個(gè)形成燃燒室的第一管形部分;使燃料和氧化劑以相對(duì)地高的頻率，脈沖地流入燃燒室中的裝置;使燃料燃燒以產(chǎn)生高頻熱氣脈沖的裝置;在燃燒室下游和燃燒室作流體連通的第二管形部分，熱氣脈沖通過它來傳播;使第一和第二管形部分連接的裝置，在縱長方向壓它們時(shí)它們基本上以整個(gè)長度壓在一起。
4.如權(quán)利要求
3中的脈沖燃燒器，包括裝置用以限制管形部分的連接端面間的接觸力，使它小于把兩部分彼此壓在一起的力。
5.一個(gè)干燥裝置包括一個(gè)脈沖燃燒器有一個(gè)燃燒室和一個(gè)大體上管形的出口，該出口和燃燒室作流體連通以發(fā)出高溫脈沖;一個(gè)工作管用來流送被處理材料，工作管有一根軸線，包括上游端和下游端，上游端和脈沖燃燒器的出口作流體連通以接受由此發(fā)出的高溫脈沖;有裝置用來把被處理材料流送入工作管的上游端;有裝置和工作管的下游端作流體連通，以接受由此流送來的材料。
6.如權(quán)利要求
5中的干燥裝置，包括一個(gè)縮口靠近工作管的下游端，用來把來自脈沖燃燒器的脈沖向工作管的上游端反射回去，以在工作管中產(chǎn)生壓力駐波，使材料外部的濕氣被機(jī)械性地除去，從而使材料干燥。
7.如權(quán)利要求
5中的干燥裝置，還包括可選擇地把工作管從脈沖燃燒器的出口退耦合的裝置。
8.如權(quán)利要求
5中的干燥裝置，還包括連接在工作管上用來抑制聲響的裝置。
9.如權(quán)利要求
8中的干燥裝置，其中的抑制聲向的裝置包括一個(gè)和工作管作流體連通的罩;多個(gè)布置于罩中的隔板在此形成了多個(gè)室。
10.如權(quán)利要求
5中的干燥裝置，還包括裝置用來使流體在靠近上游端處流入工作管。
11.如權(quán)利要求
10中的干燥裝置，還包括有裝置用來在接受裝置中檢測(cè)規(guī)定的壓力;有裝置應(yīng)答壓力檢測(cè)裝置，以調(diào)制進(jìn)入工作管上游端的流體的流速。
12.如權(quán)利要求
5中的干燥裝置，其中的材料接受裝置包括裝置，用來把其中的溫度維持在超過212°F。
13.如權(quán)利要求
5中的干燥裝置，還包括裝置用來調(diào)制被處理材料在工作管中的流速。
14.如權(quán)利要求
5中的干燥裝置，還包括有裝置用來把燃料流送入燃燒室;有裝置用來把氧化劑流送入燃燒室;有裝置用來檢測(cè)從脈沖燃燒器發(fā)出的熱的燃?xì)饷}沖;有裝置用來檢測(cè)在接受裝置中的規(guī)定的溫度;有裝置連接到燃料流送裝置，用來檢測(cè)燃料流送的規(guī)定的壓力;有裝置連接到氧化劑流送裝置，用來檢測(cè)氧化劑流送的規(guī)定的壓力;有裝置應(yīng)答脈沖檢測(cè)裝置，溫度檢測(cè)裝置，燃料壓力檢測(cè)裝置，和氧化劑壓力檢測(cè)裝置，用來在當(dāng)沒有熱的燃?xì)饷}沖被檢測(cè)到時(shí)，當(dāng)在接受裝置內(nèi)檢測(cè)到規(guī)定的溫度時(shí)，當(dāng)在燃料流送裝置中檢測(cè)到規(guī)定的燃料壓力時(shí)，或當(dāng)在氧化劑流送裝置中檢測(cè)到規(guī)定的壓力時(shí)，該裝置就阻止燃料流入燃燒室。
15.一個(gè)干燥裝置包括一個(gè)長形的燃燒管有一個(gè)上游端和一個(gè)下游端;一個(gè)氧化劑進(jìn)入閥位于上游端，和該管作流體連通，用來把氧化劑以單個(gè)氧化劑脈沖的形式供應(yīng)給管，該閥包括第一和第二同心地安裝的閥件，緊緊靠近，并可作相對(duì)旋轉(zhuǎn)，各件有一個(gè)孔以供氧化劑流過，兩孔是這樣布置的，即當(dāng)兩件作相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩孔進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)和退出對(duì)準(zhǔn);有裝置在兩件之一的一側(cè)上形成一個(gè)室;流體流動(dòng)二極管裝置和該室作流體連通并在此形成一個(gè)流體出口，用來幫助室中的流體通過出口流出，以及用來阻止流體經(jīng)過出口流入室中;有裝置用來在靠近該管的上游端把燃料加入氧化劑脈沖，因此燃料能被燃燒而產(chǎn)生熱的燃?xì)饷}沖，該熱的燃?xì)饷}沖傳播通過該管，并從該管的下游端出去;一個(gè)工作管用來流送被處理的材料，該工作管有上游端和下游端，該上游端被可工作地連接到該燃燒管的下游端，用來接受由此發(fā)出的熱的燃?xì)饷}沖;有裝置用來把被處理材料流送入工作管的上游端;有裝置連接到工作管的下游端，用來接受由此流出的材料。
16.如權(quán)利要求
15中的干燥裝置，還包括裝置用來調(diào)制從脈沖燃燒器發(fā)出的脈沖。
17.如權(quán)利要求
16中的干燥裝置，其中的氧化劑流速調(diào)制裝置包括裝置用來改變閥件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度。
18.如權(quán)利要求
3中的脈沖燃燒器，其中的燃料和氧化劑流送裝置包括裝置，用來把富氧化劑的燃料和氧化劑脈沖流送入燃燒室。
19.一種燃料系統(tǒng)包括一個(gè)噴咀;有裝置用來把燃料流送經(jīng)過噴咀;有裝置連接到流送裝置，用來選擇地把氣體燃料流送經(jīng)過噴咀;有裝置用來選擇地用燃?xì)忪F化液體燃料，燃?xì)庖部梢愿臑榭諝?有裝置連接到流送裝置，用來選擇地把燃?xì)忪F化的液體燃料流送通過噴咀;因此，選擇地流送通過噴咀的燃料包括氣體燃料，氣體燃料霧化的液體燃料，或空氣霧化的液體燃料。
專利摘要
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。控制系統(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)F26B23/02GK87102874SQ87102874
公開日1988年3月30日 申請(qǐng)日期1987年4月15日
發(fā)明者漢福德·N·洛克伍德 申請(qǐng)人:Nea技術(shù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan