(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼空気流用の旋動流発生器と、燃焼空気流内へ燃料を噴射する手段とを主体とし、前記旋動流発生器の下流側に混合区が配置されており、該混合区が、流動方向で見て最初の混合区部分の内部に複数の移行通路を有し、該移行通路が、前記旋動流発生器において生成した流れを、前記移行通路の下流側に後置されてバーナ前面へ移行する混合管内へ移送させるように構成された形式の、燃焼室を作動するためのバーナにおいて、バーナ前面（７０）が、燃焼室側に少なくとも１つのトーラス状の切欠成形部（７１，７４）を有するように構成されていることを特徴とする、燃焼室を作動するためのバーナ。
【請求項２】
バーナ前面（７０）内に設けたトーラス状の切欠成形部（７１）が半円形を描いている、請求項１記載のバーナ。
【請求項３】
バーナ前面（７０）内に設けたトーラス状の切欠成形部（７４）が四半円形を描いており、該四半円形が次いで、バーナ前面（７０）からシフトバックされた終端縁（７５）へ移行している、請求項１記載のバーナ。
【請求項４】
トーラス状の切欠成形部（７１，７４）のプロフィールが、混合管（２０）の内壁とバーナ前面（７０）との間の移行部で始まっている、請求項１記載のバーナ。
【請求項５】
トーラス状の切欠成形部（７１，７４）が、二次空気（７６）及び／又は燃料（７７）を流入させるために、前記トーラス状の切欠成形部で生成されるトーラス流（７２）へ開口する少なくとも１つの通路を有している、請求項１記載のバーナ。
【請求項６】
混合区（２２０）における移行通路（２０１）の数が、旋動流発生器（１００，１００ａ）によって生成される部分流の数に等しい、請求項１記載のバーナ。
【請求項７】
移行通路（２０１）に後置された混合管（２０）が、前記混合管（２０）の内部に空気流を噴射するための複数のポート（２１）を流動方向及び周方向に有している、請求項１記載のバーナ。
【請求項８】
ポート（２１）が、混合管（２０）のバーナ軸線（６０）に対して鋭角を成して延びている、請求項７記載のバーナ。
【請求項９】
移行通路（２０１）の下流側における混合管（２０）の通流横断面が、旋動流発生器（１００，１００ａ）内で生成した流れ（４０）の横断面よりも小又は大であるか、或いは該横断面に等しい、請求項１記載のバーナ。
【請求項１０】
混合区（２２０）の下流に燃焼室（３０）が配置されており、前記の混合区（２２０）と燃焼室（３０）との間に、該燃焼室（３０）の初期流動横断面を惹起する横断面飛躍部が存在し、かつ該横断面飛躍部の流域において逆流ゾーン（５０）が作用可能である、請求項１記載のバーナ。
【請求項１１】
バーナ前面（７０）の上流にデフューザ及び／又はベンチュリ区が存在している、請求項１記載のバーナ。
【請求項１２】
旋動流発生器（１００，１００ａ）が、流動方向で相互に入り組み合った少なくとも２個の中空円錐形部分体（１０１，１０２；１３０，１３１，１３２，１３３；１４０，１４１，１４２，１４３）から成り、該中空円錐形部分体の各長手方向対称軸線（１０１ｂ，１０２ｂ；１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ；１４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ）が相互にずれて延在し、前記中空円錐形部分体の隣接した壁が該中空円錐形部分体の長手方向延在範囲にわたって、燃焼空気（１１５）用の接線方向の空気取入れスリット（１１９，１２０）を形成しており、かつ前記中空円錐形部分体によって形成された円錐中空室（１１４）内に少なくとも１つの燃料ノズル（１０３，１０３ａ）が配置されている、請求項１記載のバーナ。
【請求項１３】
接線方向の空気取入れスリット（１１９，１２０）の長手方向延在範囲内に別の複数の燃料噴射ポート（１１７）が配置されている、請求項１２記載のバーナ。
【請求項１４】
中空円錐形部分体（１４０，１４１，１４２，１４３）がブレード状の成形横断面を有している、請求項１２記載のバーナ。
【請求項１５】
中空円錐形部分体が流動方向で見て固定円錐角或いは漸増又は漸減する円錐勾配を有している、請求項１２記載のバーナ。
【請求項１６】
中空円錐形部分体がスパイラル状に相互に入り組み合っている、請求項１２記載のバーナ。
【請求項１７】
燃料ノズル（１０３）が接線方向の空気取入れスリット（１１９，１２０）の始端部に対して距離（１２６）分だけシフトバックされている、請求項１２記載のバーナ。
【請求項１８】
距離（１２６）の区間に、二次空気を流入させるための複数の半径方向又はほぼ半径方向のポート（１２４）が設けられている、請求項１７記載のバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１に発明の上位概念として記載したように、燃焼空気流用の旋動流発生器と、燃焼空気流内へ燃料を噴射する手段とを主体とし、前記旋動流発生器の下流側に混合区が配置されており、該混合区が、流動方向で見て最初の混合区部分の内部に複数の移行通路を有し、該移行通路が、前記旋動流発生器において生成した流れを、前記移行通路の下流側に後置されてバーナ前面へ移行する混合管内へ移送させるように構成された形式の、燃焼室を作動するためのバーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
流れ到達側が旋動流発生器から成っているバーナは欧州特許第０７０４６５７号明細書に基づいて公知になっており、この場合前記旋動流発生器において生成された流れはスムーズに混合区内へ移流するようになっている。このスムーズな移流は、そのために混合区始端部に形成された、複数の移行通路から成る幾何学的移行形状部に基づいて行われ、該移行通路は、旋動流発生器の作用部分体の数に相応して混合区の端面セクタをカバーしかつ流動方向にヘリカル状に延在している。前記移行通路の下流側では混合区は、任意の数の膜形成孔（Filmlegungs-bohrungen 又は prefilming bores）を有しており、該膜形成孔は管壁に沿った流速を高めることを保証する。混合区には燃焼室が続いているが、この場合混合区と燃焼室との間の移行部は横断面飛躍部によって形成され、該横断面飛躍部の平面内に逆流ゾーン又は逆流バブルが形成される。
【０００３】
従って旋動流発生器における旋動強さは、渦の崩壊が混合区の内部では行われず、ずっと下流で、つまり前記の横断面飛躍部の領域で行われるように選ばれる。混合区の長さは、全ての燃料種に対して充分な混合品質を保証するように設計されている。
【０００４】
当該公知バーナがこれに先行する技術のバーナに対比して、火炎安定性の強化、環境汚染物質の低放出量、低脈動、完全燃焼、大きな運転使用範囲、諸バーナ間の良好なクロス点火、コンパクトな構造、改善された混合等々の点で顕著な改善をもたらしたとは云え、最近の予混合燃焼方式においては摩擦のない円滑な最高レベルの運転を得るためには、火炎安定性の更なる強化並びに、燃焼室の予め規定された幾何学的形状に対する火炎の適合改善を必要としていることが明らかになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式のバーナにおいて、公知のバーナの作用効果を何等低下させることなしに、火炎安定性の強化並びに燃焼室の規定の幾何学的形状に対する火炎の適合を生ぜしめる改良策を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の構成手段は、混合区の終端部におけるバーナ前面が、横断面飛躍部の平面内で燃焼室側に少なくとも１つのトーラス状の切欠成形部を有するように構成されている点にある。
【０００７】
この構成手段に基づいて、混合区を通って流れる燃焼空気は、トーラス状又はドーナツ状の切欠成形部において生成するトーラス流に接触し、これによって主流の旋動係数（スワール係数）が著しく増大することになる。トーラス部なしに流動する流れに対比して、横断面飛躍部の領域で生成する逆流バブルが強力に拡大される。この拡大は半径方向の拡がりと軸方向の緊密さとによって特性づけられている。これによって火炎安定性が強化され、かつ、トーラス部の相応の構成によって燃焼室の予め規定された幾何学的形状に火炎を所期のように適合させることが可能になる。
【０００８】
更に本発明の構成は、接線方向の空気取入れスリットを有する円錐形に構成された旋動流発生器内へ流入する燃焼空気の流入口に対してバーナヘッド側の燃料ノズルをシフトバックすることにも関している。このシフトバックによって燃料ノズルの開口は流入域の上流に位置するので、従って燃料ノズルから噴射される燃料スプレー円錐体は、一層大きなスプレー半径をもって主流内へ噴入されることになる。この構成手段に基づいて、燃料スプレーは、最初に燃焼空気と接触する際に、膜から霧滴に崩壊されており、かつ、この燃料スプレーの円錐周面はこの領域において係数１つ分だけ拡大されており、これによって燃料スプレーの拡がりが改善され、かつ燃焼空気の流入が妨げられることもなくなる。
【０００９】
燃料ノズルをそのシフトバックによって固定ジャケットの領域内に位置させた場合には、燃料ノズルの開口をめぐって複数のポートを設けて、該ポートを介して掃気を、燃料ノズルによって惹起される横断面内へ流入させることが可能になる。この掃気用ポートの通流横断面並びに燃料ノズルのシフトバック距離は、ガス運転では前記ポートを通流する掃気が前記の逆流バブルを更に下流側にシフトさせるのには不充分であるように選ばれる。液状燃料運転では燃料スプレーは事実上ジェットポンプとして作用し、これによって前記ポートを通流する掃気流は増大し、ひいては逆流バブルを更に下流側にシフトする、より大きな軸方向運動量が発生することになる。
【００１０】
本発明の更なる利点は、燃料ノズルの開口域に設けたポートを通流する掃気が、円錐形の旋動流発生器の内壁濡れを防止する点にある。
【００１１】
本発明の課題を解決する更に有利な解決手段は、請求項２以降に記載した通りである。
【００１２】
【実施例】
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。なお本発明を直接理解する上で重要でない構成部分はすべて省略した。また諸図面において同一の構成エレメントには同一の符号を付した。媒体の流動方向は矢印で表示した。
【００１３】
図１にはバーナの全体構造が図示されている。最初に作用する旋動流発生器１００の詳細な構成については、図２乃至図５に基づいて追って説明する。この旋動流発生器１００は、接線方向に流入する燃焼空気流１１５によって接線方向で複数回負荷される円錐形構造体である。この円錐形構造体内で生成する流れは、旋動流発生器１００の下流側に設けられた幾何学的移行形状部に基づいて支障無く円滑に、しかも剥離領域を発生させることがないように移行部材２００内へ導かれる。この幾何学的移行形状部の構成については図６に基づいて詳細に説明する。前記移行部材２００は幾何学的移行形状部の下流側で混合管２０によって延長されており、しかも前記移行部材２００と混合管２０は本来の混合区２２０を形成する。勿論この混合区２２０は単一の部材から成ることもでき、すなわち、移行部材２００と混合管２０は溶着されて１つの連繋した成形体を形成し、しかもこの場合各部分の特性は維持されたままである。移行部材２００と混合管２０が２つの部材から製作される場合には、両者は１つのスリーブリング１０によって結合されており、しかも同一のスリーブリング１０の頂面側は、旋動流発生器１００のための定着面として役立てられる。このようなスリーブリング１０は更に又、諸種の混合管を使用できるという利点を有している。混合管２０の下流側には本来の燃焼室３０が位置している。但し該燃焼室３０は図１では単に１本の炎管によって具象化されているにすぎない。混合区２２０は、旋動流発生器１００の下流側に、異種の燃料の完璧な予混合を達成できる限定区間を提供するという役目を充分に果たしている。更にこの混合区、要するに主として混合管２０は、損失無く流れを導くことを可能にするので、幾何学的移行形状部とも作用結合して第１に逆流ゾーン又は逆流バブルが形成することがなく、これによって混合区２２０の全長にわたってあらゆる燃料種のための混合品質に影響を及ぼすことが可能になる。しかも該混合区２２０は別の特性も有している。この別の特性は、混合区２２０自体において軸方向速度プロフィールが軸線上で顕著な最大値を有しているので、燃焼室３０からの火炎の逆着火（逆火）が不可能である点にある。このような構成の場合、前記の軸方向速度が壁寄りでは低下するのは勿論のことである。この領域においても逆火を抑えるために混合管２０には流動方向及び周方向で多種多様の横断面と方向とをもった任意の数の孔２１が規則的又は不規則的に配分して穿設されており、この孔を通って空気量が混合管２０の内部に流入し、かつ膜を形成するように壁に沿って速度の増大化を惹起する。同等の作用を達成するための別の手段は、混合管２０の通流横断面が、すでに述べた幾何学的移行形状部を形成する移行通路２０１の下流側で狭窄され、これによって混合管２０の内部の全速度レベルが高められる点にある。図１では前記孔２１はバーナ軸線６０に対して鋭角を成して延びている。更に移行通路２０１の出口は、混合管２０の最も狭い通流横断面に等しい。従って前記移行通路２０１は各横断面差をカバーし、その場合、生成した流れにネガティブな影響を及ぼすことはない。混合管２０に沿って管流４０をガイドする場合に選ばれた手段が、許容不能の圧力損失を惹起する場合には、該混合管の端部に、図面には図示しなかったデフューザを設けることによって対処することが可能である。次いで混合管２０の端部には燃焼室３０が接続しており、しかも混合管２０の通流横断面と燃焼室３０の通流横断面との間には、バーナ前面７０によって形成された横断面飛躍部（図８乃至図１１参照）が設けられている。ここで始めて中央の逆流ゾーン５０が形成され、該逆流ゾーンは、実体のない保炎器の特性を有している。運転中に前記横断面飛躍部の内部で流体力学的縁域が形成され、該流体力学的縁域において、其処で支配する負圧によって渦剥離が生じると、これに基づいて逆流ゾーン５０の環状安定化が強化されることになる。燃焼室３０は端面側に任意数のポート３１を有し、該ポートを通って空気量が横断面飛躍部内へ直接流入し、就中、逆流ゾーン５０の環状安定化を強化するために寄与する。ここで看過する訳にはいかないことは、安定的な逆流ゾーン５０を発生させるためには管内において充分に高いスワール（旋動）係数を必要とする点である。このような高いスワール係数が当初は所望されていなかった場合でも、管端部において例えば接線方向のポートを介して強く旋動される小さな空気流を供給することによって、安定的な逆流ゾーンを発生させることが可能である。その場合の条件は、この安定的な逆流ゾーン発生のために必要とする空気量が総空気量の約５〜２０％であることである。逆流ゾーン又は逆流バブル５０を安定化させるために混合管２０の端部のバーナ前面７０を構成することに関しては、図８乃至図１１に就いての説明を参照されたい。
【００１４】
旋動流発生器１００の構造を一層良く理解するためには、図２に図３を同時に関係づけるのが有利である。更にこの図２を、概観できないほど必要以上に詳細に作図しないようにするために、図３に略示した誘導プレート１２１ａ，１２１ｂは図２では示唆する程度に作図されているにすぎない。以下の図２についての説明において、必要に応じて前記の諸図面を参照することにする。
【００１５】
図１に示したバーナの第１の部分が、図２に示した旋動流発生器１００を形成している。該旋動流発生器１００は２つの中空円錐形部分体１０１，１０２から成り、両中空円錐形部分体は、互いにずらして互いに入り組むように配置されている。中空円錐形部分体の個数は、図４及び図５に示したように２個より多くてもよいのは勿論である。この個数は、追って詳説するように、バーナの運転方式にそれぞれ関連している。或る特定の運転状況にあっては、ただ１つのスパイラルから成る旋動流発生器を設けることを排除するものではない。各中空円錐形部分体１０１，１０２の中心軸線つまり長手方向対称軸線１０１ｂ，１０２ｂの相互ずれによって、鏡面対称に配置された隣接壁では、それぞれ接線方向の通路、つまり空気取入れスリット１１９，１２０（図３）が形成され、該空気取入れスリットを通って燃焼空気１１５が旋動流発生器１００の内室へ、つまり旋動流発生器の円錐中空室１１４内へ流入する。図示の中空円錐形部分体１０１，１０２の円錐形状は流動方向で、所定の固定角度を有している。勿論また運用条件に応じて中空円錐形部分体１０１，１０２は流動方向で、トランペット状又はチューリップ状に、漸増又は漸減する円錐勾配を有することもできる。たった今述べた形状は、当業者には容易に追感かつできる推考できることなので、その図示は省いた。両中空円錐形部分体１０１，１０２はそれぞれ円筒形始端部分１０１ａ，１０２ａを有し、両円筒形始端部分は、両中空円錐形部分体１０１，１０２のように矢張り互いにずらされて延びているので、接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０は旋動流発生器１００の全長にわたって存在している。円筒形始端部分の領域内に、特に液状燃料１１２用のノズル１０３が収容されており、該ノズルの燃料噴射口１０４は、中空円錐形部分体１０１，１０２によって形成された円錐中空室１１４の最狭横断面にほぼ合致している。ノズル１０３の噴射能と噴射方式は各バーナの規定のパラメータに依存している。勿論また旋動流発生器１００は純然たる円錐形に、要するに円筒形始端部分１０１ａ，１０２ａなしに構成することもできる。各中空円錐形部分体１０１，１０２は更にまた夫々１本の燃料導管１０８，１０９を有し、該燃料導管は前記の接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０に沿って配置されて複数の噴射ポート１１７を有しており、該噴射ポートを通って特にガス状燃料１１３が、矢印１１６で示したように、そこを通流する燃焼空気１１５内へ噴射される。前記燃料導管１０８，１０９は、最適の空気／燃料混合気を得るために殊に有利には、遅くとも接線方向の空気取入れスリットの終端部において、しかも円錐中空室１１４への入口の手前に配置されている。ノズル１０３を通って導かれる燃料は、すでに述べた通り通常の場合は液状燃料１１２であり、その場合、別の媒体との混合気形成も容易に可能である。この液状燃料１１２は鋭角を成して円錐中空室１１４内へ噴射される。ノズル１０３から次いで燃料スプレー円錘体１０５つまり燃料噴射流プロフィールが形成され、該燃料スプレー円錐体は、接線方向に流入して旋回する燃焼空気１１５によって包囲される。噴射された液状燃料１１２の濃度は軸方向で見て、混合のために流入する燃焼空気１１５によって、気化する方向に連続的に減少される。ガス状燃料１１３が噴射ポート１１７を介して装入される場合には、燃料／空気混合気の形成は、空気取入れスリット１１９，１２０の終端部で直接行われる。燃焼空気１１５が付加的に予熱されているか、又は例えば戻される煙道ガス又は排ガスによって富化されている場合には、これは、前記混合気が下流側の後置段へ流入する以前に、液状燃料１１２の気化を持続的に助成する。燃料導管１０８，１０９を介して液状燃料を供給しようとする場合も同等のことが当て嵌まる。円錐角及び接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０に関して中空円錐形部分体１０１，１０２を構成する場合、燃焼空気１１５の所望の流動フィールドが旋動流発生器１００の出口で生じ得るようにするために、本来狭い限界範囲が厳守されねばならない。一般的に云えば、接線方向の空気取入れスリット１１９．１２０の縮小化は、旋動流発生器の領域においてすでに逆流ゾーンのより迅速な形成を促進する。旋動流発生器１００の内部における軸方向速度は、軸方向燃焼空気流を適当に供給すること（図示せず）によって変化することができる。適正な旋動流の発生は、旋動流発生器１００に後置された混合管の内部における流れ剥離の生成を阻止する。更にまた旋動流発生器１００の構成は、接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０の大きさを変化させるのに殊に適しており、ひいては旋動流発生器１００の構造長を変化させること無しに比較的大きな運転帯域幅をカバーすることが可能になる。勿論また中空円錐形部分体１０１，１０２は別の平面内においても互いに相対的にシフト可能であり、これによって両者をオーバーラップさせるようにすることもできる。更に両中空円錐形部分体１０１，１０２を、逆向きの回転運動によってスパイラル状に相互に入り込ませることも可能である。従って接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０の形状、大きさ及び構成配置を任意に変化させ、ひいては旋動流発生器１００を、その構造長を変化させないままで万能的に使用することが可能である。
【００１６】
ところで図３から明らかになる幾何学的形態をもった誘導プレート１２１ａ，１２１ｂは流れ導入機能を有し、しかも該誘導プレートはその長さに応じて、中空円錐形部分体１０１，１０２の各端部を、燃焼空気１１５に対して流れ到来方向に延長している。円錐中空室１１４内への燃焼空気１１５の誘導通路作用は、円錐中空室１１４への該通路の入口域に配置された旋回支点１２３を中心とする誘導プレート１２１ａ，１２１ｂの開閉によって最適化することができ、この誘導プレートの開閉は特に、接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０の元のギャップ寸法をダイナミックに変化させようとする場合に必要である。勿論また、前記の動的な手段を静的手段に構成することも可能であり、その場合、要求される誘導プレートは、中空円錐形部分体１０１，１０２と共に１つの固定的な一体構成部分を形成する。また旋動流発生器１００は誘導プレート無しに運転することもでき、或いは該誘導プレートに代わる別の補助手段を設けることも可能である。
【００１７】
図３に対比して図４に図示した旋動流発生器１００は、４個の中空円錐形部分体１３０，１３１，１３２，１３３から構成されている。各中空円錐形部分体１３０，１３１，１３２，１３３に所属する長手方向対称軸線は、符号１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａで表されている。この実施形態について云えることは、この構成によって発生する旋動強さがより小さいことに基づいて、かつ相応に拡大されたスリット幅と相俟って、旋動流発生器の下流側の混合管内で渦流が崩壊するのを防止するのに最も適しており、この渦流崩壊防止によって、混合管に課された役割を混合管は最良に果たすことができる。
【００１８】
図４に対する図５の相違点は、中空円錐形部分体１４０，１４１，１４２，１４３がブレード断面形状を有していることであり、該ブレード断面形状は或る流れを生成するために設けられる。因みに旋動流発生器の作動方式は等しい。燃焼空気流１１５内への燃料１１６の混加は、ブレード断面形状の内部から行われる。すなわち燃料導管１０８は本実施形態では、個々のブレード内に一体に組込まれている。図５においても個々の中空円錐形部分体１４０，１４１，１４２，１４３に所属する長手方向対称軸線は、符号１４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａで表されている。
【００１９】
図６では移行部材２００が三次元作図法で立体的に図示されている。幾何学的移行形状部は、図４又は図５に相応して４個の中空円錐形部分体を備えた旋動流発生器１００のために構成されている。従って幾何学的移行形状部は、上流で作用する中空円錐形部分体の自然な延長部として４つの移行通路２０１を有しており、これによって前記中空円錐形部分体の円錐四半面は、混合管の壁に交わるまで延長される。同等の事項は、旋動流発生器が、図２について記載した原理とは異なった原理に基づいて構成されている場合にも当て嵌まる。個々の移行通路２０１の、下方へ向かって流動方向に延びる面は、流動方向にスパイラル状に延びる形状を有し、該スパイラル形状は、この場合移行部材２００の通流横断面が流動方向で円錐形に拡張しているという事実に相応して、鎌形状の曲線経過を描いている。流動方向での移行通路２０１の旋動流角度は、管流に続いて燃焼室入口の横断面飛躍部に至るまでに、噴射された燃料との完璧な予混合を実現するのに充分大きな距離が残されているように選ばれている。更に又、前記の構成手段によって、旋動流発生器の下流側の混合管壁に沿った軸方向速度も増速される。幾何学的移行形状部と、混合管域における構成手段とに基づいて、混合管の中心点寄りの軸方向速度の顕著な上昇が得られるので、早期着火の危険が決定的に阻止される。
【００２０】
図７に概略図で示した旋動流発生器１００ａは、図２乃至図５との関連において詳細に説明された。図７における重要な点は、燃料ノズル１０３ａが中点に配置されていることであり、しかも該燃料ノズルは円錐形通流横断面の始端部１２５に対して上流側へシフトバックされており、その場合該シフトバック距離１２６は、選択した燃料スプレー円錐角度１０５に関連しており、かつ該シフトバック距離１２６は、前記始端部における横断面の直径にほぼ等しい長さである。このシフトバックによって燃料ノズル１０３ａの燃料噴射口１０４は、頭部側の固定的な円筒形始端部分１０１ａ，１０２ａの領域内に位置することになる。燃料ノズル１０３ａのシフトバックによって生じる燃料スプレー円錐体１０５は、より大きな円錐半径でもって、バーナの円錐中空室１１４内への燃焼空気の主流によって被覆される領域内へ流入するので、燃料スプレー円錐体１０５はこの領域では最早固定的な緊密体としては挙動せず、むしろすでに霧滴に崩解されており、従って燃焼空気によって容易に侵透可能である。燃料スプレー円錐体１０５への燃焼空気１１５の合流はもはや阻止されず、これは、燃料スプレー円錐体１０５が一層容易に燃焼空気によって侵透され得ることによって、混合品質を改善するプラスの方向に作用する。更に又、燃料噴射口１１４の平面域には、半径方向又はほぼ半径方向に配置した複数のポート１２４が設けられており、該ポートを通って掃気が、燃料ノズル１０３ａのサイズによって規定される横断面内へ流入する。前記ポート１２４の通流横断面は、ガス状燃料の使用時には前記ポートを通流する空気質量流が逆流ゾーン（図１参照）を更に下流寄りにシフトさせるのには不充分であるように選ばれる。液状燃料の使用時には燃料スプレー円錐体１０５は事実上ジェットポンプとして作用し、これによって前記ポート１２４を通る空気質量流は増加する。その結果、逆流ゾーンを更に下流寄りにシフトさせる、より大きな軸方向運動量が生じ、これは、火炎の逆着火を防止する良好な対処手段として作用する。略示した中空円錐形部分体１０１，１０２並びに接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０の形態と作用については、図２乃至図５に基づいてすでに詳説した通りである。
【００２１】
図８では、混合管２０の終端部の燃焼室側に、バーナ前面７０を形成する半径方向終端縁に沿ってトーラス（ドーナツ状）部７１がどの様に切欠成形されているかが図示されている。原則として該トーラス部７１のサイズは、混合区に所属する混合管２０の内部における主流又は管流４０に関連している。すなわち：トーラス部７１は、主流４０がトーラス部によって生成されるトーラス流７２に接触して、これによって旋動（スワール）係数が著しく増大するように選ばれる。前記接触に基づいて同時に、バーナ軸線６０に対して斜めに偏向された主流７３が生じ、この偏向された主流は前記トーラス流７２に対して接線方向に進展する。このトーラス部７１に起因して生じる流体動特性は、図１において示唆したように、逆流バブルつまり逆流ゾーン５０をトーラス部のない流れに対比して強力に拡大し、ひいてはこの領域における火炎安定性の強化を惹起する責務を負っている。この図８から判るトーラス部７１は、混合管２０の内縁を起点として半円形を描いている。半径方向に残留する半径方向終端縁、つまり残留するバーナ前面７０はトーラス部７１の半円形トーラスプロフィールを経たのち変化しない元の状態を維持する。
【００２２】
図９にはトーラス部の別の実施態様が図示されている。該トーラス部は四半円形トーラスプロフィール７４から半径方向終端縁７５へ移行し、該半径方向終端縁は、図８に示した元のバーナ前面７０からシフトバックされている。この場合も旋動係数の強力な増大化が生じ、かつ前述の理由に基づいて逆流バブル５０の強化が生じる。
【００２３】
前記の２つの実施例から既に明らかなように、トーラス部の形成は種々様々な形式によって可能であり、この場合以下のことが重要である。すなわち、トーラス流７２は、主流４０によって駆進され、該主流４０は図示の方向に偏向される。
【００２４】
図１０は、トーラス部７１のプロフィールに関しては、図８に示した構成に相当している。図１０において意図されている改良手段は、主流４０に加えて更に二次流７６によって駆進されるトーラス流７２に関する。この二次流７６は、バーナ前面を形成する半径方向終端縁７０のための冷却空気流を同時に形成している。
【００２５】
図１１に示した実施形態は、図１０の別の変化態様であり、ここではトーラス流７２の形成に関連して燃料パイロット段７７を一緒に構成することを可能にする原理的手段が図示されている。燃料パイロット段７７に所属しかつ軸方向に延びる通路は、燃料をトーラス流７２内へ導入し、かつ燃料にパイロット処理を施すために役立てられ、しかも該通路はトーラス部７１のほぼ最高部位に開口している。
【図面の簡単な説明】
【図１】旋動流発生器の下流側に混合区を有する予混合バーナとして構成されたバーナの概略断面図である。
【図２】複数の殻板から成る旋動流発生器を一部破断して示した斜視図である。
【図３】２枚殻板形旋動流発生器の横断面図である。
【図４】４枚殻板形旋動流発生器の横断面図である。
【図５】案内ブレード形断面に成形された４枚の殻板から成る旋動流発生器の概略図である。
【図６】旋動流発生器と混合区との間の移行部材の幾何学的形状の立体図である。
【図７】シフトバックされた燃料ノズルを備えた図２相当の旋動流発生器の概略断面図である。
【図８】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面に形成されたトーラス流発生手段の第１実施態様の概略図である。
【図９】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面に形成されたトーラス流発生手段の第２実施態様の概略図である。
【図１０】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面に形成されたトーラス流発生手段の第３実施態様の概略図である。
【図１１】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面に形成されたトーラス流発生手段の第４実施態様の概略図である。
【符号の説明】
１０    スリーブリング、  ２０    混合区部分を形成する混合管、  ２１  ポート、  ３０    燃焼室、  ３１    ポート、  ４０    混合管内の管流又は主流、  ５０    逆流ゾーン又は逆流バブル、  ６０    バーナ軸線、  ７０半径方向終端縁としてのバーナ前面、  ７１    トーラス部、  ７２    トーラス流、  ７３    偏向された主流、  ７４    四半円形トーラスプロフィール、  ７５    シフトバックされた半径方向終端縁、  ７６    二次流又は冷却空気流、  ７７    燃料パイロット段、  １００，１００ａ    旋動流発生器、１０１，１０２    中空円錐形部分体、  １０１ａ，１０２ａ    円筒形始端部分、  １０１ｂ，１０２ｂ    長手方向対称軸線、  １０３，１０３ａ    燃料ノズル、  １０４    燃料噴射口、  １０５    燃料スプレー円錘体又は燃料スプレー円錐角度、  １０８，１０９    燃料導管、  １１２    液状燃料、  １１３    ガス状燃料、    １１４    円錐中空室、  １１５    燃焼空気又は燃焼空気流、  １１６    燃料導管から噴射される燃料を示す矢印、  １１７  噴射ポート、  １１９，１２０    接線方向の空気取入れスリット、  １２１ａ，１２１ｂ    誘導プレート、  １２３    誘導プレートの旋回支点、  １２４    ポート、  １２５    円錐形通流横断面の始端部、  １２６    円錐形通流横断面始端部に対する燃料ノズルのシフトバック距離、  １３０，１３１，１３２，１３３    中空円錐形部分体、  １３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ    長手方向対称軸線、  １４０，１４１，１４２，１４３    ブレード断面形状の中空円錐形部分体、  １４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ    長手方向対称軸線、  ２００  混合区部分を成す移行部材、  ２０１    移行通路、２２０    混合区
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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