本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃燒設(shè)備，特別是燃燒設(shè)備的燃燒器布置。

背景技術(shù)：

包括干式低排放燃燒裝置系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)當(dāng)使用液體燃料時(shí)在滿載范圍內(nèi)點(diǎn)火和運(yùn)行方面具有困難。通常，這是因?yàn)榛旌蠚饬髦械娜剂戏胖煤秃罄m(xù)的燃料霧化造成的，特別在源自于發(fā)動機(jī)所需要的低負(fù)載下。理想地，燃料滴需要非常小，并且被注入到經(jīng)由位于燃燒器布置附近的環(huán)狀排列的主氣流旋流器進(jìn)入燃燒裝置的預(yù)燃室的氣流的適當(dāng)?shù)牟糠?，以在正確的火焰位置燃燒。另外，燃料滴不應(yīng)接觸任何壁面，但同時(shí)燃料滴需要足夠靠近點(diǎn)火器以使得點(diǎn)火器能夠在起動時(shí)點(diǎn)燃?xì)饣娜剂?。如果燃料滴接觸表面，那么這能夠?qū)е路e碳的累積或漆的形成，并且這能夠改變氣流特性或者甚至阻塞空氣和/或燃料供給孔。

液體先導(dǎo)噴槍能夠具有附加的空氣助力以幫助液體燃料在一定范圍的燃料流上霧化。該空氣助力能夠通過完全圍繞燃料孔口或燃料成膜器(filmer)的多個(gè)空氣出口來供給。這些空氣助力出口是成角度的，以產(chǎn)生沿與主燃料/空氣渦流的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)的先導(dǎo)燃料/空氣渦流。該液體先導(dǎo)噴槍處于容易與液體燃料接觸的區(qū)域，因此傾向于引起積碳。液體燃料滴的駐留時(shí)間是燃料滴保持靠近燃燒器的壁面的關(guān)鍵參數(shù)。液體燃料滴保持駐留在壁面附近的時(shí)間越長，則燃料/空氣混合物越濃，因此積碳、氮氧化物(NOx)排放越多，且先導(dǎo)燃燒器附近的表面的局部加熱越高，這繼而增加了導(dǎo)致表面裂紋的熱梯度。

這些積碳阻塞了空氣助力孔并且隨后阻礙了燃料的成功霧化。先導(dǎo)燃料的差的霧化還導(dǎo)致了與起動時(shí)燃料的點(diǎn)火相關(guān)的問題。這是燃?xì)鉁u輪機(jī)燃料噴射系統(tǒng)常見的故障，并且積聚碳是常見的問題。因此，液體先導(dǎo)噴槍被定期地更環(huán)，并且并認(rèn)為是消耗件。這是不理想的，因?yàn)檫@種更換是昂貴的，導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪機(jī)例如被離線停止供給電力或動力，并且可能是非計(jì)劃好的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是防止在部件上形成積碳。另一個(gè)目的是防止在燃燒裝置的燃料噴槍上形成積碳。另一個(gè)目的是提高燃燒裝置中的燃料的點(diǎn)火的可靠性。另一個(gè)目的是提高燃料滴在氣流中的載送。另一個(gè)目的是提高燃燒裝置中液體燃料的霧化。另一個(gè)目的是防止液體燃料接觸燃燒裝置內(nèi)的表面。另一個(gè)目的是減少或防止由于更換或清潔遭受積碳的燃燒裝置部件、特別是液體燃料噴槍而導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)的計(jì)劃好的或非計(jì)劃好的停機(jī)維護(hù)。又一個(gè)目的是減少靠近燃燒器表面的液體燃料滴的駐留時(shí)間。再一個(gè)目的是減少燃燒器表面的高局部加熱。更進(jìn)一步地，目的是減少燃燒裝置的排放。

這些優(yōu)點(diǎn)和目的通過設(shè)置用于燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒裝置的燃燒裝置的燃燒器而實(shí)現(xiàn)，該燃燒器包括：具有表面和燃燒器軸線的主體、燃料噴槍、點(diǎn)火器以及一個(gè)或多個(gè)主氣流通道，所述一個(gè)或多個(gè)主氣流通道相對于燃燒器軸線成角度并且在第一旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生圍繞燃燒器軸線的主渦流，主渦流在沿著燃燒器軸線并且遠(yuǎn)離所述表面的方向上行進(jìn)，燃料噴槍關(guān)于主渦流的第一旋轉(zhuǎn)方向位于點(diǎn)火器的下游，使得主氣流的一部分沖洗燃料噴槍，然后沖洗點(diǎn)火器，其中燃料噴槍包括燃料噴槍軸線、具有燃料出口的液體燃料頂端、以及具有圍繞所述燃料出口布置的出口的空氣助力通道陣列，其中空氣助力通道相對于燃料噴槍軸線成角度以在與第一旋轉(zhuǎn)方向相同的旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生圍繞燃料噴槍軸線的空氣助力渦流。

所述一個(gè)或多個(gè)主氣流通道可以相對于燃燒器軸線切線地成角度。

空氣助力通道可以相對于燃料噴槍軸線徑向地成角度。

空氣助力通道可以相對于燃料噴槍軸線徑向地成15°至60°之間并且包括15°和60°的角度。

空氣助力通道可以相對于燃料噴槍軸線的切線徑向地成近似30°的角度。

空氣助力通道可以相對于燃料噴槍軸線的切線具有+45°至-45°之間的切向角。

空氣助力通道可以相對于燃料噴槍軸線的切線具有近似0°的切向角。

燃料噴槍和點(diǎn)火器可以位于距離燃燒器軸線相同徑向距離處。

燃料噴槍和點(diǎn)火器可以位于距離燃燒器軸線不同徑向距離處，并且優(yōu)選地，點(diǎn)火器位于燃料噴槍的徑向內(nèi)側(cè)。

燃料噴槍的燃料出口可以位于所述表面處或所述表面附近。

點(diǎn)火器可以至少部分地容納在主體內(nèi)并且具有端面，其中端面位于所述表面處或所述表面附近。

燃燒器可以包括圍繞燃燒器軸線布置并且形成主氣流通道的旋流器葉片的環(huán)狀陣列。

主氣流通道可以相對于在表面上的視角在逆時(shí)針方向上傾斜，并且空氣助力通道可以在逆時(shí)針方向上傾斜。

主氣流通道可以相對于在表面上的視角在順時(shí)針方向上傾斜，并且空氣助力通道可以在順時(shí)針方向上傾斜。

在一個(gè)示例中，燃料出口是預(yù)成膜器，并且可以朝其端面發(fā)散且能夠產(chǎn)生燃料錐。在另一個(gè)示例中，燃料出口是孔口且能夠產(chǎn)生燃料噴霧。在又一個(gè)示例中，燃料出口是多個(gè)孔口，并且每個(gè)孔口均能夠產(chǎn)生燃料噴霧。

附圖說明

本發(fā)明的另外的特征、屬性和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖對實(shí)施方式的描述中變得清楚，在附圖中：

圖1以截面圖示出了結(jié)合有本發(fā)明的渦輪發(fā)動機(jī)的一部分；

圖2示出了渦輪發(fā)動機(jī)的燃燒裝置單元的一部分的示意性透視圖，并且詳細(xì)示出了包括被主燃燒器圍繞的先導(dǎo)燃燒器的根據(jù)本發(fā)明的燃燒器布置，其中先導(dǎo)燃燒器具有液體燃料噴槍和點(diǎn)火器；

圖3示出了先導(dǎo)燃燒器的一部分的示意性透視和剖切視圖，并且詳細(xì)示出了根據(jù)本發(fā)明的液體燃料噴槍；

圖4是沿著燃燒裝置軸線并其在如圖2所示燃燒器的表面上的視圖，其中先導(dǎo)燃燒器基本上被具有旋流器葉片的環(huán)狀陣列的主燃燒器圍繞，先導(dǎo)燃燒器具有根據(jù)本發(fā)明的液體燃料噴槍；

圖5和圖6示出了分別沿著如圖4所示的路徑A-A和B-B的主氣流的截面圖，并且圖示了從液體燃料噴槍流出的燃料滴的相應(yīng)的分布；

圖7是本發(fā)明的液體燃料噴槍的實(shí)施方式的頂端并且大體沿著其軸線的視圖，示出了圍繞燃料出口布置的出口陣列，所述出口陣列將先導(dǎo)氣流引導(dǎo)為撞擊在液體燃料膜上，剪切液體燃料膜并使其霧化；

圖8A是液體燃料噴槍的等軸測視圖，示意性示出了其中一個(gè)空氣通道的相對徑向角度μ，其他的空氣通道為了清楚起見而被省略；

圖8B是在圖3中看到的液體燃料噴槍的頂端72的暴露表面的視圖；

圖9是燃燒器的表面并且沿著燃燒器的中心軸線的視圖，并且示出了根據(jù)本發(fā)明的液體燃料噴槍相對于來自主燃燒器的主氣流并且相對于燃燒器的中心軸線的定向。

具體實(shí)施方式

圖1以截面圖示出了大致圍繞縱向軸線20布置的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的示例。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10按照流動順序包括入口12、壓氣機(jī)部分14、燃燒裝置部分16和渦輪機(jī)部分18，這些部分通常沿流動順序布置并且大體沿縱向或旋轉(zhuǎn)軸線20的方向。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10還包括軸22，軸22能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線20旋轉(zhuǎn)并且縱向地延伸穿過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10。軸22將渦輪機(jī)部分18驅(qū)動性地連接至壓氣機(jī)部分12。燃燒裝置部分16包括燃燒裝置單元16的環(huán)狀陣列，圖中僅僅示出了一個(gè)燃燒裝置單元16。

在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的操作中，通過空氣入口12攝入的空氣24被壓氣機(jī)部分14壓縮并被輸送至燃燒裝置部分或燃燒裝置單元16。燃燒裝置單元16包括燃燒器充氣室26、預(yù)燃室29、由雙壁筒27限定的燃燒室28以及固定至每個(gè)燃燒室28的至少一個(gè)燃燒器30。預(yù)燃室29、燃燒室28以及燃燒器30位于燃燒器充氣室26的內(nèi)部。經(jīng)過壓氣機(jī)12的壓縮空氣31進(jìn)入擴(kuò)散器32并且從擴(kuò)散器32排出到燃燒器充氣室26中；從燃燒器充氣室26開始，一部分空氣進(jìn)入燃燒器30中并與氣態(tài)和/或液態(tài)燃料混合?？諝?燃料混合物然后燃燒，并且產(chǎn)生的燃燒氣體34或工作氣體從燃燒室通過過渡管35被引導(dǎo)至渦輪機(jī)部分18。

渦輪機(jī)部分18包括附接至軸22的多個(gè)葉片承載轉(zhuǎn)子盤36。在本示例中，兩個(gè)盤36各自承載渦輪機(jī)葉片38的環(huán)狀陣列。然而，葉片承載轉(zhuǎn)子盤的數(shù)量可以不同，即，可以是僅一個(gè)盤或者是多于兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤。此外，固定至燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的定子42的導(dǎo)葉40設(shè)置在渦輪機(jī)葉片38之間。在燃燒室28的出口與前列的渦輪機(jī)葉片38之間設(shè)置有入口導(dǎo)葉44。

來自燃燒室28的燃燒氣體34進(jìn)入渦輪機(jī)部分18并且驅(qū)動渦輪機(jī)葉片38，渦輪機(jī)葉片38繼而使軸22旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動壓氣機(jī)部分12。導(dǎo)葉40、44起到使燃燒氣體或工作氣體到渦輪機(jī)葉片38上的角度最優(yōu)化的作用。壓氣機(jī)部分12包括軸向系列的導(dǎo)葉級46和轉(zhuǎn)子葉片級48。

除非另有說明，詞語“上游”和“下游”指的是經(jīng)過發(fā)動機(jī)的氣流和/或工作氣流的流動方向。詞語“向前”和“向后”指的是經(jīng)過發(fā)動機(jī)的氣體的大致流動。除非另有說明，詞語“軸向”、“徑向”和“周向”是參照發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線20而言的。

圖2是燃燒裝置16的一部分的立體圖，示出了燃燒器30、預(yù)燃室29以及燃燒室28的一部分。燃燒室28通過雙壁筒27(在圖1中示出)而形成為管狀形狀，其中雙壁筒27具有燃燒裝置軸線50并沿著燃燒裝置軸線50延伸。燃燒裝置16沿著燃燒裝置軸線50延伸并且包括預(yù)燃室29和主燃燒室28，其中主燃燒室28繞燃燒裝置軸線50沿周向方向61并且大致在預(yù)燃室空間29氣流方向下游延伸。

燃燒器30包括先導(dǎo)燃燒器52和主燃燒器54。先導(dǎo)燃燒器52包括燃燒器主體53、液體燃料噴槍56和點(diǎn)火器58。主燃燒器54包括具有旋流器葉片60的環(huán)狀陣列的旋流器裝置55，旋流器葉片60之間限定有通道62。旋流器葉片60的該環(huán)狀陣列大致圍繞燃燒器軸線50布置，燃燒器軸線50在本示例中以常規(guī)的方式與燃燒裝置軸線50重合。旋流器裝置55包括主燃料噴射口，主燃料噴射口未示出但在本領(lǐng)域是公知的。主燃燒器54限定預(yù)燃室29的一部分。先導(dǎo)燃燒器52位于孔57中并且關(guān)于燃燒器/燃燒裝置軸線50大致位于主燃燒器54的徑向內(nèi)側(cè)。先導(dǎo)燃燒器52具有限定預(yù)燃室29的端壁的一部分的表面64。端壁進(jìn)一步由主燃燒器54限定。

液體燃料噴槍56至少部分地容納在限定于先導(dǎo)燃燒器52的燃燒器主體53中的第一孔66中。先導(dǎo)氣流通道69形成在液體燃料噴槍56與第一孔66的壁之間。液體燃料噴槍56包括細(xì)長的燃料噴槍主體86以及液體燃料頂端72。細(xì)長的燃料噴槍主體86為大致圓筒形并且限定燃料流動通道70。液體燃料頂端72安裝在細(xì)長的燃料噴槍主體86的一端并且位于表面64附近或表面64處。將參照圖3更詳細(xì)地描述液體燃料噴槍56。點(diǎn)火器58容納在限定于先導(dǎo)燃燒器52的燃燒器主體53中的第二通道74中。點(diǎn)火器58的端部位于表面64附近或表面64處。點(diǎn)火器58是本領(lǐng)域公知的裝置并且無需進(jìn)一步描述。在其他燃燒裝置16中，可以設(shè)置多于一個(gè)的液體燃料噴槍和/或多于一個(gè)的點(diǎn)火器。

在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的操作期間，更具體地是在發(fā)動機(jī)起動時(shí)，起動器馬達(dá)通過曲柄開動發(fā)動機(jī)，使得壓氣機(jī)14和渦輪機(jī)16與軸22一起旋轉(zhuǎn)。壓氣機(jī)14產(chǎn)生被輸送至燃燒裝置單元16中的一個(gè)或多個(gè)的壓縮空氣34的氣流。壓縮空氣34的第一部分或大部分是主氣流34A，主氣流34A被強(qiáng)迫通過旋流器裝置55的通道62，其中旋流器葉片60向壓縮空氣34施加如箭頭所示的旋流。壓縮空氣31的第二部分或小部分是先導(dǎo)氣流34B，先導(dǎo)氣流34B被強(qiáng)迫通過先導(dǎo)氣流通道69。先導(dǎo)氣流34B也能夠稱為空氣助力氣流。液體燃料76被迫通過燃料流通道70并與先導(dǎo)氣流34B和主氣流34A混合以使液體燃料霧化。液體燃料霧化成非常小的燃料滴增大了表面面積，從而增強(qiáng)了后續(xù)的氣化。

主氣流34A大體繞燃燒裝置軸線50旋流。旋流器葉片60向主氣流34A施加切向分量，從而導(dǎo)致大部分主氣流34具有周向流動方向。該周向流方面對于沿著燃燒裝置軸線50從表面64或表面64附近朝向過渡管35(見圖1)的空氣和燃料混合物的大致方向而言是附加的。燃料和空氣混合物經(jīng)過預(yù)燃室29并且進(jìn)入燃燒室28。主氣流34A迫使先導(dǎo)氣流34B和夾載的燃料靠近點(diǎn)火器58，點(diǎn)火器58然后點(diǎn)燃燃料/空氣混合物。

為了起動發(fā)動機(jī)，當(dāng)先導(dǎo)燃料被供給并點(diǎn)燃時(shí)，起動器馬達(dá)使軸22、壓氣機(jī)14和渦輪機(jī)18旋轉(zhuǎn)至預(yù)定的速度。一旦被點(diǎn)燃，燃燒裝置的內(nèi)部幾何構(gòu)型和氣流樣式便使先導(dǎo)火焰存在。當(dāng)發(fā)動機(jī)變?yōu)樽詣恿r(shí)，起動器馬達(dá)便能夠關(guān)閉。當(dāng)發(fā)動機(jī)需求或負(fù)荷從起動開始增大時(shí)，燃料被供給至主燃料噴射口并與主氣流34A混合。主火焰在燃燒室28中產(chǎn)生并位于先導(dǎo)火焰的徑向向外處。

現(xiàn)在參照圖3，其示出了先導(dǎo)燃燒器52的一部分并且詳細(xì)示出了液體燃料噴槍56的示意性透視和剖切視圖。液體燃料噴槍56包括細(xì)長的燃料噴槍主體86和液體燃料頂端72，燃料噴槍主體86和液體燃料頂端72是可以成一體的或分開的元件。液體燃料頂端72位于第一孔66的端部的窄部78處并且被窄部78捕獲并與窄部78形成緊密配合。在燃料流動通道70的端部，液體燃料頂端72包括旋流板80，旋流板80限定具有入口和出口的燃料導(dǎo)管82陣列。燃料導(dǎo)管82(僅僅示出了其中一個(gè))相對于液體燃料噴槍56的縱向或燃料噴槍軸線79傾斜。在旋流板80的下游的是燃料旋流室84，然后是燃料出口86，燃料出口86在本示例中是燃料成膜器。該燃料成膜器86是發(fā)散的(divergent)并且產(chǎn)生液體燃料錐。在其他示例中，燃料出口86可以是產(chǎn)生燃料噴霧的孔口，或者可以是多個(gè)孔口，其中每個(gè)孔口均產(chǎn)生燃料噴霧。

液體燃料頂端72形成先導(dǎo)氣流導(dǎo)管88陣列，先導(dǎo)氣流導(dǎo)管88具有與先導(dǎo)氣流通道69連通的入口以及圍繞燃料成膜器86的出口90。在本示例性實(shí)施方式中，先導(dǎo)氣流導(dǎo)管88在周向方向上以及在相對于液體燃料噴槍56的縱向軸線79徑向向內(nèi)的方向上都是傾斜的或成角度的。在其它實(shí)施例中，先導(dǎo)氣流導(dǎo)管88可以是軸向排列的，或者僅僅在周向方向上或者在相對于縱向軸線79徑向向內(nèi)的方向上是傾斜的。在本示例性實(shí)施方式中，具有8個(gè)先導(dǎo)氣流導(dǎo)管88，但在其他實(shí)施方式中可以具有更多的或更少的導(dǎo)管。

在燃料流動通道70中流動的先導(dǎo)液體燃料進(jìn)入燃料導(dǎo)管82的入口并且離開出口，向燃料旋流室84中的燃料施加旋流。旋流的燃料形成燃料成膜器86上的薄膜，這使燃料以相對較薄的錐狀流出。先導(dǎo)氣流34B沖擊燃料錐并將燃料打碎成小滴。來自出口90的空氣的旋流渦流使燃料與主氣流34A一起霧化。

先導(dǎo)氣流34B在發(fā)動機(jī)起動以及低動力需求下特別有用，此時(shí)先導(dǎo)氣流34B與較高的動力需求相比具有相對較低的質(zhì)量流，這是因?yàn)榈唾|(zhì)量流不太能夠使液體燃料霧化。有利地，先導(dǎo)氣流34B向先導(dǎo)燃料噴槍提供了冷卻并且有助于防止燃料焦化和先導(dǎo)燃料噴槍上積碳。

圖4是沿著燃燒裝置軸線50并且在燃燒器30的表面64上的視圖，其中先導(dǎo)燃燒器52基本上被主燃燒器54圍繞。液體燃料噴槍56和點(diǎn)火器58示出為安裝在先導(dǎo)燃燒器52的燃燒器主體53中。主燃燒器54的旋流器裝置55圍繞表面64并且通過通道62的環(huán)狀陣列來引導(dǎo)主氣流34B。旋流器葉片60和通道62的環(huán)狀陣列布置成向主氣流34A施加切向流分量，使得當(dāng)來自每個(gè)通道62的氣流部分合并時(shí)，這些氣流部分形成基本上圍繞燃燒器軸線50的渦流34C。在本實(shí)施方式中，渦流34C如圖4所示基本上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；渦流34C也可以說是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因?yàn)闇u流34C沿從表面64到過渡管35的方向行進(jìn)通過預(yù)燃室29，然后到達(dá)燃燒室28。

在本示例性實(shí)施方式中，渦流34C是單個(gè)渦流，但在其他示例中，先導(dǎo)燃燒器52和主燃燒器54的布置可以產(chǎn)生在同一個(gè)方向或不同的方向并且以不同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的多個(gè)渦流。

液體燃料噴槍56和點(diǎn)火器58的位置布置成使得旋流或旋轉(zhuǎn)的主氣流34A在液體燃料噴槍56上方或周圍經(jīng)過，然后到達(dá)點(diǎn)火器58。由于主氣流圍繞軸線50形成渦流34C，所以液體燃料噴槍56和點(diǎn)火器58定位在距離軸線50近似相同的徑向距離處。因此，當(dāng)燃料噴槍56將液體燃料噴射或噴灑到預(yù)燃室29中時(shí)，主氣流34C夾載燃料并將燃料朝向點(diǎn)火器58輸送，在點(diǎn)火器58處能夠發(fā)生點(diǎn)火。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，燃料噴槍56和點(diǎn)火器58能夠位于距離燃燒器軸線50的不同徑向距離處，并且優(yōu)選地點(diǎn)火器58位于燃料噴槍56的徑向內(nèi)側(cè)，這是因?yàn)橥蛐D(zhuǎn)的渦流與反向旋轉(zhuǎn)的渦流相比將先導(dǎo)渦流吸向徑向內(nèi)側(cè)。

渦流34C在其質(zhì)量流內(nèi)具有很多不同的流速。在本示例中，渦流的用箭頭34Cs表示的一部分正在以比渦流的用箭頭34Cf表示的一部分低的速度行進(jìn)。主氣流部分34Cs相關(guān)于軸線50位于主氣流部分34Cf的徑向內(nèi)側(cè)。主氣流部分34Cs處于與先導(dǎo)燃料噴槍56的徑向內(nèi)部近似相同的徑向位置處，并且主氣流部分34Cf處于與先導(dǎo)燃料噴槍56的徑向外部近似相同的徑向位置處。

圖5和圖6分別示出了沿著如圖4所示的路徑A-A和B-B的主氣流的截面圖以及燃料滴的分布。在圖4中，流動路徑B-B位于燃料噴槍56和點(diǎn)火器58的徑向外側(cè)，而流動路徑A-A位于與燃料噴槍56和點(diǎn)火器58的至少一部分近似相同的半徑處。

在圖6中，燃料噴槍56和點(diǎn)火器58為了參照的目的用虛線示出。如圖所示，離開每個(gè)通道62的主氣流的每個(gè)部分均直接跨表面64流動短距離，然后離開表面64并沿著軸線50行進(jìn)離開表面64，同時(shí)主氣流的另一部分從周向相鄰的通道62加入進(jìn)來。因此，能夠看到，夾載在主氣流長流動路徑B-B的該部分中的任何燃料滴92都快速地抬離表面64并且因此離開點(diǎn)火器58。

在圖5中，主氣流34A經(jīng)過燃料噴槍56上方并繼續(xù)朝點(diǎn)火器58行進(jìn)。圍繞燃料噴槍56的燃料成膜器86的出口90將先導(dǎo)氣流34B引導(dǎo)為撞擊在離開燃料成膜器86的燃料錐上并將燃料膜破碎成小滴92。用94示意性示出的來自出口90的先導(dǎo)空氣的旋流渦流在燃料與主氣流34A混合時(shí)使燃料霧化。先導(dǎo)空氣94的旋流渦流有效地形成了液體緩沖器(buffer)并使得在其下風(fēng)側(cè)或下游側(cè)形成再循環(huán)區(qū)域或低壓區(qū)域96。該再循環(huán)區(qū)域或低壓區(qū)域96將主氣流34A吸向燃料噴槍56與點(diǎn)火器58之間的表面64。燃料滴92的一部分也被吸向表面64并且因此靠近點(diǎn)火器58，使得燃料/空氣混合物的良好的點(diǎn)火是可能的。

現(xiàn)在參照圖7，為燃料噴槍56的頂端72并且大致沿著其軸線79的視圖，其中出口90陣列引導(dǎo)具有切向分量和徑向分量兩者的先導(dǎo)氣流34B。這些切向分量和徑向分量將在下面參照圖8A和8B更詳細(xì)地論述。當(dāng)來自每個(gè)出口90的先導(dǎo)氣流34B的部分融合時(shí)，它們合并成先導(dǎo)渦流94。先導(dǎo)渦流94如圖7所示沿大致逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；該渦流94也可以說是沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，因?yàn)槠溲貜捻敹?2的表面朝過渡管35的方向行進(jìn)通過預(yù)燃室29，然后到達(dá)燃燒室28。這是與主渦流相同的大體旋轉(zhuǎn)方向。在本示例中，具有繞燃料噴嘴的軸線79并且繞燃料成膜器86對稱布置的8個(gè)出口90。出口的這種布置至少在一開始產(chǎn)生對稱的先導(dǎo)渦流94。在其他示例中，出口90可以繞燃料成膜器86非對稱地布置，并且出口90中的一個(gè)或每一個(gè)都可以具有不同的尺寸。

在已知的燃料噴槍56和主旋流器裝置的情況下，當(dāng)存在反向旋轉(zhuǎn)的渦流時(shí)，在使用中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，出口90變得被落在燃料噴槍56的表面上的液體燃料形成的積碳堵塞。此外，積碳能夠形成在燃燒器布置的其他表面上。這種堵塞減少了先導(dǎo)氣流34B的量，這繼而減小了先導(dǎo)氣流34B剪切和破壞燃料膜的有效性。結(jié)果，燃料/空氣混合物的點(diǎn)燃變得更加困難和不可預(yù)測。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)的主渦流和先導(dǎo)渦流94導(dǎo)致特定的氣流特性，該特定的氣流特性導(dǎo)致液體燃料與燃料噴槍的表面接觸并且然后形成堵塞出口90的積碳。

反向旋轉(zhuǎn)的先導(dǎo)氣流34B的輸送和反向旋轉(zhuǎn)的先導(dǎo)渦流94保持足夠強(qiáng)以有效地形成液體緩沖器94并使得在其下風(fēng)側(cè)或下游側(cè)形成再循環(huán)區(qū)域96或低壓區(qū)域96。因此，再循環(huán)區(qū)域96或低壓區(qū)域96仍然將主氣流34A吸向燃料噴槍56與點(diǎn)火器58之間的表面64。燃料滴92的一部分也被吸向表面64并且因此靠近點(diǎn)火器58，使得燃料/空氣混合物的良好的點(diǎn)燃同樣是可能的。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將燃料噴槍56和主旋流器裝置布置成使得各自的渦流沿相同的旋轉(zhuǎn)方向(即均為順時(shí)針方向或均為逆時(shí)針方向)旋轉(zhuǎn)，防止或者基本上防止了積碳，這是因?yàn)檩^少的液體92接觸燃料噴槍56和燃燒器的表面。

圖8A是液體燃料噴槍56的等軸測視圖，示出了其中一個(gè)空氣通道88的相對徑向角度μ，其他的空氣通道為了清楚起見而被省略。空氣助力通道88具有入口91和中心軸線92。空氣助力通道一般被鉆孔，但可以是激光鉆孔或者通過電子束來形成。燃料噴槍的頂端可以通過分層沉積技術(shù)例如直接激光沉積來形成，因此空氣助力通道的形狀可以在任何方向上彎曲，并且在本示例中所述角度能夠涉及的是氣流流出方向。

空氣助力通道88相對于燃料噴槍軸線79徑向地成角度μ。在該優(yōu)選實(shí)施方式中，空氣助力通道88相對于燃料噴槍軸線79徑向地成近似45°的角度μ。然而，角度μ最小為相對于燃料噴槍軸線79成近似5°。為了獲得最佳效果，空氣助力通道88相對于燃料噴槍軸線79徑向地成30°至60°之間的角度μ(包括30°和60°)。在本發(fā)明的某些示例中，空氣助力通道88甚至可以相對于燃料噴槍軸線79徑向地成15°至60°之間的角度μ(包括15°和60°)。

圖8B是例如在圖3中看到的液體燃料噴槍的頂端72的暴露表面的視圖。為了清楚起見示出了僅僅其中一個(gè)空氣助力通道88。這里，空氣助力通道的中心軸線92具有相對于燃料噴槍軸線79的切線93為近似30°的切向角δ。近似+30°的該切向角δ是相對于切線93而言的，也就是說，中心軸線92“向內(nèi)”成角度的。這里，出口90相對于軸線79位于入口91的徑向內(nèi)側(cè)。通過使空氣通道向內(nèi)成角度，產(chǎn)生了更密集的渦流，并且該渦流能夠有利地使從燃料噴嘴86流出的燃料霧化。在其他實(shí)施方式中，切向角δ可以相對于切線93在25°至45°之間，并且這能夠取決于從燃料出口流出的燃料的噴射角或液體錐角。

可替代地，切向角δ相對于切線93為-45°，也就是說，中心軸線92“向外”成角度。這里，出口90相對于軸線79位于入口91的徑向外側(cè)。這能夠?qū)е螺^弱或不太密集的渦流形成，并且該渦流在大量的空氣用于空氣助力或者寬或平的燃料錐從燃料孔口86產(chǎn)生的情況下更為有利。在其他示例中，空氣助力通道88可以相對于燃料噴槍軸線79的切線具有近似0°的切向角δ。

現(xiàn)在參照圖9，為燃燒器30的表面64并且沿著軸線50的視圖，徑向線102從軸線50開始并且穿過燃料噴槍56的軸線78。燃料噴槍56和點(diǎn)火器58連同從主氣流通道62流出的主氣流箭頭34A一起示出。如前所述，渦流的用箭頭34Cf表示的一部分正在以大體比渦流的用箭頭34Cs表示的一部分高的速度行進(jìn)。相對較慢的流基本上位于相對較快速度的空氣的徑向內(nèi)側(cè)。

如前所述的燃料噴槍56至少部分地容納在燃燒器30的燃燒器主體53內(nèi)，并且出口90和燃料成膜器86位于表面64處或表面64附近。在本示例中，出口90和燃料成膜器86位于燃燒器主體53中的表面64的下方。點(diǎn)火器58也至少部分地容納在燃燒器主體53內(nèi)并且具有剛好位于表面64的下方的端面59，但是端面59可以位于表面64處或表面64附近。

燃燒器30還包括氣體噴射口122陣列，氣體噴射口122大體形成在燃燒器30的徑向外部中并且形成在如圖2所示的周向唇部124的下方。這些氣體噴射口122能夠供給先導(dǎo)氣體-燃料，這是本領(lǐng)域公知的。

術(shù)語“順時(shí)針”和“逆時(shí)針”是關(guān)于如圖9所示的燃燒器30的表面64上的視角而言的。