燃气轮机的预混合燃烧器 本申请是申请日为 2006 年 6 月 2 日、 申请号为 200680001287.3、 发明名称为 “燃 气轮机的预混合燃烧器” 的发明专利申请的分案申请。技术领域
本发明涉及一种燃气轮机的预混燃烧器。 本发明设计为能有效地将燃料与空气预 混， 以形成均匀浓度的可燃气体， 且使可燃气体的流速均匀一致， 由此可靠地防止回火。 背景技术 用于发电等的燃气轮机由压缩机、 燃烧室和涡轮作为主要构件。燃气轮机通常具 有多个燃烧室， 且将被压缩机压缩的空气与提供至燃烧室的燃料混合， 并在每个燃烧室中 燃烧该混合物， 以产生高温燃烧气体。该高温燃烧气体被提供至涡轮， 以旋转地驱动涡轮。
参见图 11 对传统燃气轮机的燃烧室的例子进行描述。
如图 11 所示， 燃气轮机的多个燃烧室 10 环状地布置在燃烧室壳体 11 中 ( 在图 11 中仅显示了一个燃烧室 )。 该燃烧室壳体 11 和燃气轮机壳体 12 充满压缩空气， 以形成壳体 13。已经被压缩机所压缩的空气被引入该壳体 13 中。被引入的空气通过空气入口 14 进入 燃烧室 10 的内部， 该空气入口 14 设置在燃烧室 10 的上游部分。在燃烧室 10 内管 15 的内 部， 从燃料喷嘴 16 供应的燃料与压缩空气混合并燃烧。由燃烧所产生的燃烧气体经过大小 头接管 17， 向涡轮室供应， 以旋转涡轮转子。
图 12 为燃料喷嘴 16、 内管 15 和大小头接管 17 处于分离状态下的透视图。如该图 所示， 燃料喷嘴 16 具有多个预混合燃料喷嘴 16a 和一个引导燃料喷嘴 16b。多个旋流器 18 设置在内管 15 中。该多个预混合燃料喷嘴 16a 穿过旋流器 18 并随后插入内管 15 中。
由此， 从预混合燃料喷嘴 16a 喷入的燃料与空气预混合， 并在内管 15 中燃烧， 该空 气通过旋流器 18 被转换为涡旋式气流。
专利文献 1 ： 日本未审查专利申请 No.1999-14055
专利文献 2 ： 日本未审查专利申请 No.2004-12039
发明内容 本发明要解决的技术问题
如图 12 所示的传统技术的一类燃烧器 ： 具有设置在内管 15 中的旋流器 18， 且在 预混合燃料喷嘴 16a 的侧面未设置旋流器 ( 涡旋叶片 ： 旋流叶片 )。
本发明开发了一种不同类型的燃烧器， 即燃气轮机的预混合燃烧器， 该燃烧器在 预混合燃料喷嘴的外周表面上具有涡旋叶片 ( 旋流叶片 )。
至此， 已经提出了在预混合燃料喷嘴的外周表面上具有涡旋叶片的预混合燃烧 器， 但并未出现具有令人满意性能的预混合燃烧器， 能够 ：
(1) 将燃料完全混合以形成具有均匀浓度的可燃气体， 和
(2) 使可燃气体的流速一致， 以可靠地防止回火。
本发明旨在对一种具有涡旋叶片的预混合燃烧器进行研究， 该涡旋叶片设置在预 混合燃料喷嘴的外周表面上， 并开发一种燃气轮机的预混合燃烧器， 具有独特的特征和优 异的效果， 能填补传统技术的空白。本发明人决定基于已获得的成果来提交专利申请。
解决问题的手段
用于解决上述问题的本发明的构成为一种燃气轮机的预混合燃烧器， 该预混合燃 烧器包括 ：
燃料喷嘴 ；
燃烧器管， 设置为围绕燃料喷嘴， 用于在燃烧器管和燃料喷嘴之间形成空气通路 ； 和
涡旋叶片， 其布置在沿燃料喷嘴外周表面的周缘方向上的多个位置， 所处状态是 沿燃料喷嘴的轴线方向延伸， 且该涡旋叶片从上游侧朝向下游侧逐渐弯曲， 用于使从上游 侧朝向下游侧流过空气通路的空气涡旋， 其特征是
由与涡旋叶片后边缘处的涡旋叶片的平均脊线相切的切线和沿燃料喷嘴的轴线 方向延伸的轴线所形成的角度， 在涡旋叶片后边缘的内周侧上为 0 度至 10 度， 且在涡旋叶 片后边缘的外周侧上的角度大于涡旋叶片后边缘的内周侧上的角度。
本发明的另一构成是一种燃气轮机的预混合燃烧器， 该预混合燃烧器包括 ： 燃料喷嘴 ； 燃烧器管， 设置为围绕燃料喷嘴， 用于在燃烧器管和燃料喷嘴之间形成空气通路 ；和 涡旋叶片， 其布置在沿燃料喷嘴外周表面的周缘方向上的多个位置， 所处状态是 沿燃料喷嘴的轴线方向延伸， 且该涡旋叶片从上游侧朝向下游侧逐渐弯曲， 用于使从上游 侧朝向下游侧流过空气通路的空气涡旋， 其特征是
由与涡旋叶片后边缘处的涡旋叶片的平均脊线相切的切线和沿燃料喷嘴的轴线 方向延伸的轴线所形成的角度， 在涡旋叶片后边缘的内周侧上为 0 度至 10 度， 且在涡旋叶 片后边缘的外周侧上的角度为 25 度至 35 度。
本发明的另一构成是一种燃气轮机的预混合燃烧器， 该预混合燃烧器包括 ：
燃料喷嘴 ；
燃烧器管， 设置为围绕燃料喷嘴， 用于在燃烧器管和燃料喷嘴之间形成空气通路 ； 和
涡旋叶片， 其布置在沿燃料喷嘴外周表面的周缘方向上的多个位置， 所处状态是 沿燃料喷嘴的轴线方向延伸， 且该涡旋叶片从上游侧朝向下游侧逐渐弯曲， 用于使从上游 侧朝向下游侧流过空气通路的空气涡旋， 其特征是
在涡旋叶片的外周侧末端表面和燃烧器管的内周表面之间设置间隙。
本发明的另一构成是根据以上任何一种构成的燃气轮机的预混合燃烧器， 其特征 是
在涡旋叶片的外周侧末端表面和燃烧器管的内周表面之间设置间隙， 且
涡旋叶片的叶片高度与间隙长度之间的比例 ( 间隙长度 / 叶片高度 ) 设置为 1％ 至 10％。
本发明的另一构成是根据以上任何一种构成的燃气轮机的预混合燃烧器， 其特征
是 为使涡旋叶片的外周侧末端表面和燃烧器管的内周表面之间的间隙为常数， 在涡 旋叶片外周侧末端表面的一部分处设置间隙设定肋， 该肋能造成与燃烧器管内周表面的紧 密接触。
本发明的另一构成是根据以上任何一种构成的燃气轮机的预混合燃烧器， 其特征 是
涡旋叶片的叶片弦长与叶片高度之间的横纵比 ( 叶片高度 / 叶片弦长 ) 设置为 0.2 至 0.75。
本发明的另一构成是根据以上任何一种构成的燃气轮机的预混合燃烧器， 其特征 是
涡旋叶片的叶片厚度为一长度， 该长度为涡旋叶片的叶片弦长的 0.1 至 0.3 倍。
本发明的另一构成是根据以上任何一种构成的燃气轮机的预混合燃烧器， 其特征 是
涡旋叶片的后边缘处的叶片厚度小于喉管长度的 0.2 倍。
本发明的另一构成是根据以上任何一种构成的燃气轮机的预混合燃烧器， 其特征 是
在涡旋叶片中形成燃料喷射孔， 用于将经过燃料通路从燃料喷嘴提供的燃料喷射 出， 和
形成在相邻涡旋叶片的对置的叶片表面中的燃料喷射孔如此定位 ： 形成在其中一 个叶片表面中的燃料喷射孔的位置， 和形成在另一个叶片表面的燃料喷射孔的位置相对于 彼此移置。
本发明的有益效果
根据本发明， 由与涡旋叶片后边缘处的涡旋叶片的平均脊线相切的切线和沿燃料 喷嘴的轴线方向延伸的轴线所形成的角度， 在涡旋叶片后边缘的内周侧上为 0 度至 10 度， 且在涡旋叶片后边缘的外周侧上的角度 (25 度至 35 度 ) 大于涡旋叶片后边缘的内周侧上 的角度。由此， 无论是在空气通路的内周侧或外周侧， 空气流速都变得一致， 能防止回火的 发生且燃料浓度也变得均匀。
而且， 根据本发明， 在涡旋叶片的外周侧末端表面和燃烧器管的内周表面之间设 置间隙。 由此， 通过泄漏流的作用产生旋涡空气流， 该旋涡空气流经过间隙并从叶片背侧面 向叶片腹侧面流动， 且轴线方向的流动和该旋涡空气流能促进燃料与空气的混合。
附图说明
图 1 为根据本发明实施例 1 的燃气轮机的预混合燃烧器的结构图 ；
图 2 为根据实施例 1 的预混合燃烧器的燃料喷嘴和涡旋叶片的透视图 ；
图 3 为从上游侧观察的根据实施例 1 的预混合燃烧器燃料喷嘴和涡旋叶片的结构 图；
图 4 为从下游侧观察的根据实施例 1 的预混合燃烧器燃料喷嘴和涡旋叶片的结构 图；
图 5 为涡旋叶片弯曲状态的示意图 ；图 6 为涡旋叶片高度与空气流速之间关系的特征图 ；
图 7 为燃料浓度分布与涡旋叶片外周侧上的角度之间关系的特征图 ；
图 8(a) 为浓度分布与比例 ( 间隙长度 / 叶片长度 ) 之间关系的特征图， 图 8(b) 为损失与比例 ( 间隙长度 / 叶片长度 ) 之间关系的特征图 ；
图 9(a) 至 9(d) 为具有不同横纵比的涡旋叶片与旋涡空气流之间关系的示意图 ；
图 10 为根据实施例 2 的预混合燃烧器的燃料喷嘴和涡旋叶片的透视图 ；
图 11 为传统燃气轮机燃烧室的结构图 ；
图 12 为处于分解状态下的传统燃气轮机的燃烧室的燃料喷嘴、 内管和大小头接 管的透视图。
附图标记说明
100 预混合燃烧器
110 燃料喷嘴
111 空气通路
120 燃烧器管
121 间隙
130 涡旋叶片 131 间隙设定肋 132a 叶片腹侧面 132b 叶片背侧面 133a、 133b 喷射孔 200 引导燃烧器 A 压缩空气 a 涡旋空气流 u 旋涡空气流具体实施方式
基于以下所示的实施例， 对本发明的实施例进行详细描述。
实施例 1
根据本发明实施例 1 的燃气轮机的多个预混合燃烧器 100 设置在引导燃烧器 200 的周围， 如图 1 所示。引导燃烧喷嘴， 尽管未示出， 构建在引导燃烧器 200 中。
预混合燃烧器 100 和引导燃烧器 200 设置在燃气轮机的内管中。
预混合燃烧器 100 由燃料喷嘴 110、 燃烧器管 120 和涡旋叶片 ( 旋流叶片 )130 作 为主要构件。
燃烧器管 120 设置在与燃料喷嘴 110 同心且环绕燃料喷嘴 110。 由此， 环状空气通 路 111 形成在燃料喷嘴 110 外周表面和燃烧器管 120 内周表面之间。
压缩空气 A 从空气通路 11 的上游侧 ( 图 1 中的左手侧 ) 通过空气通路 111 流至 其下游侧 ( 图 1 中的右手侧 )。
如图 1 所示， 图 2 为透视图， 图 3 为从上游侧观察的视图， 而图 4 为从下游侧观察 的视图， 涡旋叶片 130 设置在沿燃料喷嘴 110 周缘方向的多个位置 ( 本实施例中为六个位置 )， 并沿燃料喷嘴 110 的轴线方向延伸。
在图 1 中， 为了易于理解， 仅显示了两个设置为 0 度和 180 度的涡旋叶片 130( 在 图 1 的状态中， 实际上可以看到总共四个涡旋叶片 )。
每个涡旋叶片 130 设计为向流过空气通路 111 的压缩空气 A 赋予涡旋力， 由此将 压缩空气 A 转换为涡旋空气流 a。 为达到此目的， 每个涡旋叶片 130 逐渐从其上游侧朝向其 下游侧弯曲 ( 沿周缘方向倾斜 )， 以便能使压缩空气 A 涡旋。涡旋叶片 130 的弯曲状态的详 细情况将随后描述。
在每个涡旋叶片 130 的外周侧末端表面 ( 梢部 ) 与燃烧器管 120 的内周表面之间 设置间隙 ( 空隙 )121。
进而， 间隙设定肋 131 固定到每个涡旋叶片 130 的外周侧末端表面 ( 梢部 ) 的前 边缘侧。每个间隙设定肋 131 具有这样的高度 ( 直径长度 ) 以使得当配备了涡旋叶片 130 的燃料喷嘴 110 装配到燃烧器管 120 内部时， 能紧密接触燃烧器管 120 的内周表面。
由此， 形成在每个涡旋叶片 130 和燃烧器管 120 之间的每个间隙 121 的长度 ( 直 径长度 ) 都相等。还有， 易于执行将配备了涡旋叶片 130 的燃料喷嘴 110 装配到燃烧器管 120 内部的装配操作。 间隙 121 的长度与涡旋叶片 130 的叶片高度之间的关系将随后描述。
喷射孔 133b( 由图 1 和图 2 中的虚线圆表示 ) 形成在每个涡旋叶片 130 的叶片背 侧面 132b 中， 且喷射孔 133a( 由图 1 和图 2 中的实线圆表示 ) 形成在每个涡旋叶片 130 的 叶片腹侧面 132a 中。 在这种情况下， 喷射孔 133b 与喷射孔 133a 的形成位置是交错布置的。
由此， 当观察相邻的涡旋叶片 131 时， 形成在其中一个相邻涡旋叶片 131 的叶片腹 侧面 132a 中的喷射孔 133a 的位置以及形成在另一个相邻涡旋叶片 131 背侧面 132b 中的 喷射孔 133b 的位置相对于彼此移置。
燃料通路， 尽管未示出， 形成在燃料喷嘴 110 和每个涡旋叶片 130 中， 且燃料经由 燃料喷嘴 110 和每个涡旋叶片 130 的燃料通路而被供应到各个喷射孔 133a、 133b。
由此， 燃料通过各个喷射孔 133a、 133b 朝向空气通路 111 喷射。 此时， 喷射孔 133a 的布置位置和喷射孔 133b 的布置位置相对于彼此移置， 以使得通过喷射孔 133a 喷射的燃 料和通过喷射孔 133b 喷射的燃料不会干涉 ( 碰撞 )。
所喷射的燃料与空气 A(a) 混合， 以形成可燃气体， 其被送入内管的内部空间， 用 于燃烧。
接下来， 参考图 1 至 4 对涡旋叶片 130 的弯曲状态进行描述。
(1) 简要地， 每个涡旋叶片 130 都从其上游侧朝向其下游侧逐渐地弯曲， 以便能使 压缩空气 A 涡旋。
(2) 只要涉及轴线方向 ( 燃料喷嘴 110 的纵向方向 )， 曲率就可以从上游侧较远处 增加直至达到下游侧较近处。
(3) 在涡旋叶片 130 的后边缘， 与内周侧相比， 关于直径方向 ( 燃料喷嘴 110 的径 向方向 ( 放射方向 )) 曲率朝向外周侧增加。
参考图 5 对涡旋叶片 130 后边缘的上述曲率作进一步描述。
在图 5 中， 虚线代表涡旋叶片 130 内周侧 ( 最内部的周缘表面 ) 上的叶片轮廓 ( 叶 片截面形状 )， 而实线代表涡旋叶片 130 外周侧 ( 最外部的周缘表面 ) 上的叶片轮廓 ( 叶片
截面形状 )。
在由虚线代表的内周侧上的叶片轮廓中， 平均脊线 ( 轮廓线 ) 设定为 L11， 且在涡 旋叶片后边缘的、 与平均脊线 L11 相切的切线设定为 L12。
在由实线代表的外周侧上的叶片轮廓中， 平均脊线 ( 轮廓线 ) 设定为 L21， 且在涡 旋叶片后边缘的、 与平均脊线 L21 相切的切线设定为 L22。
沿燃料喷嘴 110 轴线方向的轴线设定为 L0。
根据本发明， 如图 5 所示， 在涡旋叶片 130 的后边缘， 内周侧上的切线 L12 与轴线 L0 形成的角度设为 0 度， 而外周侧上的切线 L22 与轴线 L0 形成的角度设为比内周侧上的角 度大。
根据本发明人的研究， 当由轴线和在涡旋叶片后边缘、 与平均脊线相切的切线形 成的角度， 从内周侧朝向外周侧增加时， 这种情况认为是 “最佳的” 。
(a) 将内周侧上的角度设置为 0 度至 10 度， 且
(b) 将外周侧上的角度设置为 25 度至 35 度。
此处， 用语 “最佳的” 意思是 ：
(i) 无论是在空气通路 111 的内周侧上或外周侧上， 空气 A(a) 的流速都是一致的， 且可以防止逆燃 ( 回火 ) 的发生， 且 (ii) 无论是在空气通路 111 的内周侧上或外周侧上， 燃料的浓度都是均匀的。
对 (i) 的原因进行描述。
假定在内周侧上由与平均脊线相切的切线和轴线所形成的角度设置为与外周侧 上的角度相等。在这种情况下， 产生从内周侧朝向外周侧的流线 ( 空气流 )。结果， 在空气 通路 111 内周侧上经过的空气 A(a) 的流速 ( 沿轴线方向流过 ) 变低， 同时在空气通路 111 外周侧上经过的空气 A(a) 的流速 ( 沿轴线方向流过 ) 变高。如果内周侧上的空气流速以 这种方式降低， 则很可能在内周侧发生逆燃。
然而， 在本发明中， 由与平均脊线相切的切线和轴线所形成的角度从内周侧朝向 外周侧增加。由此， 可以抑制从内周侧朝向外周侧的流线的产生。因此， 无论是在空气通路 111 的内周侧上或外周侧上， 空气 A(a) 的流速都是一致的， 且能防止逆燃 ( 回火 ) 的发生。
对 (ii) 的原因进行解释。
空气通路 111 的周缘长度在内周侧上较短， 在外周侧上较长。在本发明中， 由与平 均脊线相切的切线和轴线形成的角度从内周侧朝向外周侧增加。由此， 向压缩空气 A 赋予 涡旋的力 ( 效应 )， 在具有较大周缘长度的外周侧上强于具有较小周缘长度的内周侧。由 此， 不仅是在内周侧上而且在外周侧上， 向压缩空气 A 赋予涡旋的力在每个单位长度上都 是一致的。由此， 在外周侧以及内周侧上燃料浓度都是均匀的。
进而， 参见图 6 和 7 对于形成以下角度的原因进行解释 ： 在涡旋叶片后边缘、 由与 平均脊线相切的切线和轴线形成的角度为
(a) 设为 0 度至 10 度， 作为内周侧上的角度， 和
(b) 设为 25 度至 35 度， 作为外周侧上的角度
这两幅图为显示实验结果的特征视图。图 6 和 7 中所示的 “角度” 为在涡旋叶片 后边缘、 由轴线和与平均脊线相切的切线所形成的角度。
图 6 为特征视图， 其中纵坐标代表涡旋叶片 130 的高度 (％ )， 而横坐标代表空气
A(a) 的流速。 涡旋叶片的 100％高度为涡旋叶片的最外周缘位置， 而涡旋叶片的 0％高度为 涡旋叶片的最内周缘位置。
图 6 显示的是内周侧上的角度为 0 度而外周侧上的角度为 5 度的特征， 内周侧上 的角度为 0 度而外周侧上的角度为 30 度的特征， 内周侧上的角度为 0 度而外周侧上的角度 为 35 度的特征， 以及内周侧上的角度为 20 度而外周侧上的角度为 20 度的特征。
图 7 为特征视图， 其中以燃料浓度分布绘制为纵坐标， 而外周侧上的角度绘制为 横坐标。燃料浓度分布指示了最大燃料浓度和最小燃料浓度之间的差， 而燃料浓度分布的 较小值意味着浓度为常数。
图 7 显示的是内周侧上的角度为 20 度而外周侧上的角度为 20 度的特征， 内周侧 上的角度为 0 度而外周侧上的角度为可变角度的特征。
如从显示了燃料浓度分布的图 7 中可见， 当外周侧上的角度为 25 度或更大时燃料 浓度分布变得均匀。
而且， 如从图 6 所示， 在内周侧上的角度为 0 度至 10 度且外周侧上的角度为 25 度 至 35 度， 在这种情况下， 叶片高度方向上的流速分布在外周侧上的角度为 25 度或更大时才 一致。
如上所述， 图 6 和图 7 的特征显示 ：
(a) 通过将内周侧上的角度设置为 0 度至 10 度， 和
(b) 通过将外周侧上的角度设置为 25 度至 35 度，
(i) 无论在空气通路 111 的外周侧或内周侧， 空气 A(a) 的流速变得一致， 且能防止 逆燃 ( 回火 ) 的发生， 和
(ii) 无论是在空气通路 111 的内周侧上或外周侧上， 燃料的浓度都是均匀的。
在本实施例中， 如上所述， 在每个涡旋叶片 130 外周侧末端表面 ( 梢部 ) 与燃烧器 管 120 的内周表面之间故意设置间隙 ( 空隙 )121。
涡旋叶片 130 的叶片背侧面 132b 处于负压下， 同时涡旋叶片 130 的叶片腹侧面 132a 处于正压下， 以使得在叶片背侧面 132b 和叶片腹侧面 132a 之间存在压力差。 由此， 产 生空气泄漏流， 该泄漏流流过间隙 121 并从叶片腹侧面 132a 流到叶片背侧面 132b。这种 泄漏流和在轴线方向流过空气通路 111 的压缩空气 A 能产生旋涡空气流。这种旋涡空气流 将通过喷射孔 133a、 133b 喷入的燃料与空气更为有效地混合， 由此促进可燃气体的均匀一 致。
在本实施例中， 涡旋叶片 130 的叶片高度和间隙 121 的长度之间的比例 ( 间隙长 度 / 叶片高度 ) 设置为 1％至 10％。通过这样做， 可以促进燃料浓度分布的一致性， 而不会 增加压力的损失。
参考显示了实验结果的图 8(a)、 8(b)， 对于通过将比例 ( 间隙长度 / 叶片高度 ) 设 置为 1％至 10％， 而使燃料浓度分布一致性可以得到促进而不会增加压力损失的原因进行 解释。
图 8(a) 为特征视图， 其中燃料浓度分布绘制为纵坐标， 而比例 ( 间隙长度 / 叶片 高度 ) 绘制为横坐标。燃料浓度分布指示了最大燃料浓度和最小燃料浓度之间的差， 而燃 料浓度分布的较小值意味着浓度为常数。
图 8(b) 为特征视图， 其中损失绘制为纵坐标， 而比例 ( 间隙长度 / 叶片高度 ) 绘制为横坐标。
如从图 8(a)、 8(b) 可见， 当比例 ( 间隙长度 / 叶片高度 ) 小于 1％时， 燃料与空气 的混合效果不足， 这是微小间隙的结果， 且装配误差的影响很大。另一方面， 当比例 ( 间隙 长度 / 叶片高度 ) 超过 10％时， 这是严重损失的结果， 通过使叶片呈叶栅状来控制流动变得 困难。
最终， 优选地是比例 ( 间隙长度 / 叶片高度 ) 为 1％至 10％， 以便通过旋涡空气流 来促进混合， 同时控制流动， 而不会增加压力损失， 由此使燃料的浓度分布均匀化。
理想地， 比例 ( 间隙长度 / 叶片高度 ) 应为 7％至 10％。
而且， 在本实施例中， 涡旋叶片 130 的叶片弦长 ( 弦长 )c 与叶片高度 h 之间的横 纵比 ( 叶片高度 h/ 叶片弦长 c) 设置为 0.2 至 0.75( 见图 9(a))。
在本实施例中， 如较早叙述的， 流过间隙 121 并从叶片背侧面 132b 流到叶片腹侧 面 132a 的空气泄漏流以及在轴线方向流动的压缩空气 A， 能产生旋涡空气流 u。
当横纵比 h/c 设置为 0.2 至 0.75 时， 通过旋涡空气流 u 进行混合的区域对应叶片 高度 h 的 50％或更多， 如图 9(b) 所示。结果， 可令人满意地执行燃料与空气的混合。
约 0.5 的横纵比 h/c 是最佳的。 如果横纵比 h/c 大于 0.75， 则通过旋涡空气流 u 进行混合的区域小于叶片高度 h 的 50％， 如图 9(c) 所示。结果， 燃料与空气的混合效率降低。而且， 弦长 c 太小以致于不能 为创建涡旋叶片 130 的内部结构 ( 燃料通路等 ) 提供空间。
如果横纵比 h/c 小于 0.2， 如图 9(d) 所示， 则空气损失增加且通过旋涡空气流 u 进 行混合的效率很低。而且， 副流 ( 旋涡空气流 u) 在主流中占据的区域很大， 以使得对流动 的控制很困难。
最终， 为了通过旋涡空气流 u 来使喷入的燃料与空气混合， 由此促进可燃气体的 均匀一致， 并确保用于内部结构的足够空间， 由此控制流动， 可取的是横纵比 h/c 为 0.2 至 0.75。
而且， 在本实施例中， 涡旋叶片 130 的厚度设置为涡旋叶片 130 的弦长 c 的 0.1 至 0.3 倍。通过这样作， 可以减少压力损失， 确保叶片中具有足够的燃料通路。
如果涡旋叶片 130 的叶片厚度小于一长度， 该长度为涡旋叶片 130 的叶片弦长 c 的 0.1 倍， 则不能在涡旋叶片 130 中确保足够的燃料通路。由此， 用于燃料供应的压力损失 会增加， 且燃料喷出量会不均匀。
相反地， 如果涡旋叶片 130 的叶片厚度大于一长度， 该长度为涡旋叶片 130 的叶片 弦长 c 的 0.3 倍， 则涡旋叶片 130 的叶片表面边界层变厚， 导致很大的空气压力损失。取决 于具体条件， 空气流从叶片表面分开。
进而， 根据本实施例， 在涡旋叶片 130 后边缘的叶片厚度小于一长度， 该长度为喉 管 (throat) 长度的 0.2 倍。
如上所述， 在涡旋叶片 130 后边缘的叶片厚度小， 由此产生薄的浅尾流。这样， 可 以防止逆燃发生。
实施例 2
在上述实施例 1 中， 如图 2 上述， 涡旋叶片 130 如此设置 ： 由与涡旋叶片 130 后边 缘的涡旋叶片 130 的平均脊线相切的切线和沿燃料喷嘴 100 的轴线方向延伸的轴线形成的
角度， 在涡旋叶片 130 后边缘的内周侧上为 0 度至 10 度， 而在涡旋叶片 130 后边缘的外周 侧上为 25 度至 35 度。
在实施例 2 中， 采用涡旋叶片 130， 如图 10 所示， 其如此配置 ： 由与涡旋叶片 130 后 边缘的涡旋叶片 130 的平均脊线相切的切线和沿燃料喷嘴 110 的轴线方向延伸的轴线所形 成的角度， 在涡旋叶片 130 后边缘的内周侧上和外周侧上相同。
由与涡旋叶片 130 后边缘的涡旋叶片 130 的平均脊线相切的切线和沿燃料喷嘴 110 的轴线方向延伸的轴线所形成的角度， 在涡旋叶片 130 后边缘的内周侧上和外周侧上 相同， 如此配置的涡旋叶片 130 设置在燃料喷嘴 110 的外周表面上， 且以图 1 中相同的模式 将这种组合件装配到燃烧器管 120 的内部。
其他的特征与实施例 1 中相同， 且可以获得如实施例 1 中相同的效果。
也就是， 在实施例 2 中
涡旋叶片 130 的叶片高度和间隙长度之间的比例 ( 间隙长度 / 叶片高度 ) 设置为 1％至 10％，
间隙设定肋 131 设置在涡旋叶片 130 外周侧末端表面的一部分上， 该肋 131 能造 成与燃烧器管 120 内周表面的紧密接触， 涡旋叶片 130 的叶片弦长和叶片高度之间的横纵比 ( 叶片高度 / 叶片弦长 ) 设置 为 0.2 至 0.75，
涡旋叶片 130 的叶片厚度设置为一长度， 该长度为涡旋叶片 130 的叶片弦长的 0.1 至 0.3 倍，
涡旋叶片 130 后边缘的叶片厚度小于喉管长度的 0.2 倍， 且
喷射孔 133a 和喷射孔 133b 形成在涡旋叶片 130 的移置位置上。
除了由与涡旋叶片 130 后边缘的涡旋叶片 130 的平均脊线相切的切线和沿燃料喷 嘴 110 的轴线方向延伸的轴线所形成的角度， 在涡旋叶片 130 后边缘的内周侧上和外周侧 上相同之外， 实施例 2 的特征与实施例 1 的特征相同。这些与实施例 1 中相同的特征和部 件可获得与实施例 1 相同的效果。