方式】
[0023] 以下結合附圖中所示的幾個實施方式對本發明進行更詳細的描述。在描述實施方 式時，所敘述的各種具體細節是為了透徹地理解本發明。但是，對本領域技術人員顯而易見 的是，本發明可以在沒有這些具體細節中的一些或全部的情況下實施。在其它情況中，為了 不使本發明難理解，沒有詳細描述眾所周知的特征和/或工藝步驟。此外，類似或相同的附 圖編號用于標識共有或類似的零件。
[0024] 如圖2-4所示，本發明的第一實施方式的SCM的渦旋燃燒器100包含空心的第一 管或中心管12以及空心的第二管或外管14,在中心管和外管之間限定環狀空間16。中心 管可在外管內居中。中心管12可具有封閉的底端13,其密封了中心管的底部。在底端13 附近，內管12包含端口 15,其與中心管的內部連通。氣體的外源（未顯示），例如，燃料源 可與端口 15連接以向中心管供應氣體。在其他實施方式中，封閉的底端17可包含用于向 內膛108導入氣體的端口。外管14具有部分封閉的底端17,底端17具有從中通過的開口 以接受內管12。底端17通過在外管14和內管12之間延伸來密封環形空間16的底部。在 圖2、5和6所示的示例中，包含端口 15的內管12的底部13延伸到外管14的底端17之下。 內管12能夠相對于所述開口滑動，使得可能相對于外管14的位置調節內管12的位置。在 底端17附近，外管14包含端口 19,其與環形空間16連通。氣體的外源（未顯示），例如， 氧化劑源可與端口 19連接以向環形空間16供應氣體。或者，底端17可包含用于向環形空 間16中導入氣體的端口。
[0025] 可在中心管12的頂端上提供噴嘴18。該噴嘴可具有以環狀排列在中心管12的 中軸周圍的多個氣體出口洞24 (例如，6個出口）。噴嘴中通向氣體出口 24的通道25 (參 見圖3)可以約25°的出口角相對于中心管12的中軸向外傾斜。通過將渦旋環120連接 到中心管12的頂端上來將渦旋環120固定在外管14的內部。4個螺旋葉片121、122、123 和124在環120的外周表面中形成，限定在渦旋環120和外管14之間的環形空間中的4個 螺旋通道131、132、133和134。螺旋葉片和螺旋通道誘導通過外管并排出SCM燃燒器100 進入玻璃熔體的氧產生渦旋運動，從而使排出燃燒器的氧在排出燃燒器的氣體周圍產生渦 旋。螺旋葉片121、122、123和124的外端接觸或緊緊靠近外管14的內表面，以確保渦旋環 上的葉片使通過第二管的氧產生渦旋。在另一個實施方式中，噴嘴可包含中心氣體出口，如 圖1中的氣體出口 22。中心出口可用作氣流的開口或用作儀器（如UV安全傳感器）的容 器或通道。
[0026] 參考圖2-4,通過端口 19向環形空間16供應氧化劑（如氧）0,并通過端口 15向 內膛15供應燃料氣體G。燃料氣體通過噴嘴18排出內管并且與排出環形空間頂部的氣體 混合以形成火焰（未顯示）。當燃燒器100操作時，向冷卻夾套13中供應冷卻流體F。在 浸沒的燃燒熔融中，燃燒器設備100的火焰在玻璃熔體中形成。
[0027] 使氧在氣體周圍產生渦旋促進了氣體和氧的混合以更高效地燃燒。氧的渦旋流動 也向排出噴嘴18的氧的速度施加橫向分量，這導致由燃燒器100產生的火焰向外擴展或展 開，而不是像圖1所示的一般現有技術SCM燃燒器中那樣主要集中于垂直方向。與一般現 有技術的SCM燃燒器相比，這種火焰的展開使燃燒氣體的動量更為彌散，并在玻璃熔體中 鋪展，從而與一般SCM燃燒器相比，降低通過玻璃熔體的燃燒氣體的垂直速度和動量，并減 少玻璃的猛沖。短而寬的火焰可有助于降低或消除在將火焰注射到玻璃熔體中的位點處的 凍結。這最終可有助于避免在熔融槽中形成冷指（cold finger)。為了實現由渦旋燃燒器 產生的火焰的最大渦旋，可使最大體積的氣體（以及由此最大的動量）進料通過外管14并 通過渦旋環的葉片和螺旋通道。在所示的示例中，可以比燃料氣體大的體積供應氧，因此可 通過外管供應氧并且可通過中心管供應燃料氣體。不過，也可向中心管供應氧而向外管供 應燃料氣體。
[0028] 所示的環120有各自呈90°排列的4個螺旋葉片121-124,形成如圖4中最佳呈 現的各自呈90°排列的4個螺旋通道。然而，螺旋葉片和螺旋通道的數量可以變化。例如， 可以有2-6個螺旋葉片和2-6個螺旋通道。此外，可以不采用與中心管12連接的單獨的螺 旋環120,螺旋葉片121-124也可在中心管12的外周表面中整體形成（未顯示），從而形成 單一的整體形成的組件，其包含中心管、螺旋葉片和噴嘴。所示的渦旋環120通常是圓柱體 形式，具有光滑圓柱表面，并在其外周表面上具有向外延伸的螺旋葉片。或者，渦旋環可具 有光滑的圓柱形外周表面，其固定在外管14的內表面，或者可在外管的內周表面上整體形 成向內延伸的螺旋葉片。
[0029] 內管12、外管14、噴嘴18、渦旋環120和螺旋葉片121-124可由任意合適的耐 熱材料制成，如不銹鋼，例如304、312或其他高溫不銹鋼、奧氏體鎳-鉻-鐵合金，例如 丨nconel?。噴嘴18中氣體出口通道25相對于中心管的縱軸的角度可變化55°。例如，出 口角的范圍可以是與中心管的中心軸（例如，相對于垂直方向）呈約0°至約75°，約15° 至約70°，約45°至50°，約25°至約65°，或約45°。
[0030] 如圖5所示，在本發明的渦旋燃燒器110的替代性實施方式中，外管14的上部144 的內周表面收斂接近噴嘴18,使渦旋的氧在其與燃料氣體混合之前集中。渦旋環120上部 的螺旋葉片121、122、123和124的外端相應收斂或漸縮，使葉片保持僅僅靠近外管的內表 面或使葉片與外管的內表面接觸，并確保渦旋環上的葉片使通過第二管的氧產生渦旋。使 渦旋的氧集中往往增加了氧的角速度，其方式與滑冰者或跳水者開始向外旋轉其手臂然后 收回其手臂以加速旋轉相同。
[0031] 收斂部分144可與外管14整體形成。在圖6所示的一個替代性的實施方式中，具 有上收斂截頭圓錐部分234的圓柱形罩214可固定在外管14的上端。也可不用罩，而在外 管的上端固定僅包含圖6中罩214的收斂頂部的收斂環（未顯示）。
[0032] 在本發明的一個替代性方面（未顯示），可使氧和燃料氣體都產生渦旋。在該替代 性方面的第一實施方式中，氧在其通過本文之前所述和圖2-5中所示的螺旋通道和螺旋葉 片排出外管時產生渦旋。第二組螺旋葉片和螺旋通道可固定在中心管的頂部內側，代替圖 2-5所示的噴嘴18。以這種方式，由第二組螺旋葉片和螺旋通道（未顯示）使排出中心管 的燃料氣體產生渦旋，并且如本文之前所述使排出外管的氧產生渦旋。
[0033] 在本發明使兩種氣體都產生渦旋的這一替代性方面的第三實施方式中，不是向中 心管內添加第二渦旋環來使燃料氣體產生渦旋，而是噴嘴內的氣體排出通道可在遠離中心 管的中軸的方向上和在與噴嘴中的氣體出口限定的圓相切的方向上均相對于垂直方向傾 斜，這樣同時向排出氣體出口的氣體的動量施加外徑向分量和切向分量（未顯不）。如本文 之前所述，氣體出口通道25的角A可以是0°，使得僅向排出氣體出口的氣體的動量施加切 向分量。在另一個替代性實施方式中，氣體出口通道可以沿著近似于或等同于螺旋的一部 分的路徑形成，以向氣體施加渦旋動力。可擴展螺旋路徑，以將渦旋氣體向外導出，