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"Procédé et appareil pour l'injection de combustible dans les chambres de combustion"
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour l'injection de combustible liquide dans les chambres de combustion, et a pour but de rendre l'in- vention faisant l'objet du brevet anglais N II3.065, délivré le 7 Août 1917 à Joseph Otto FISHER, applicable aux chambres de combustion et endroits analogues devant être alimentés par un courant continu de combustible ame- né à la tuyère du brûleur et chassé à travers celle-ci, par opposition à l'alimentation intermittente requise pour les moteurs à combustion interne suivant le brevet précité.
Dans ce but, le procédé d'injection de combustible liquide dans une chambre de combustion ou autre endroit
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susceptible de brûler un courant continu de combustible consiste, selon l'aspect le plus général de la présente invention, à amener le combustible de manière continue et sous pression dans un injecteur, à communiquer au combus- tible ainsi amené un mouvement giratoire ou tourbillonnant, et à injecter de manière continue l'entièreté ou une partie seulement de ce combustible tourbillonnant dans la chambre de combustion.
L'invention comprend également un appareil sus- ceptible de permettre l'exécution du procédé en question, comprenant essentiellement un dispositif destiné à amener le combustible de manière continue et sous pression dans un injecteur, à communiquer un mouvement giratoire ou tour- billonnant au combustible, et à injecter de manière conti- nue l'entièreté ou une partie seulement de ce combustible tourbillonnant dans la chambre de combustion.
Afin de bien faire comprendre l'invention et d'en rendre aisée l'exécution, on la décrira ci-après plus en détail avec référence aux dessins annexés, desquels :
Fig. 1 est une vue d'un injecteur conforme à l'invention, en coupe longitudinale,
Fig. 2 représente, en élévation, un obturateur faisant partie de l'injecteur,
Fig. 3 est une vue de face de cet obturateur,
Fig. 4 en est une vue de derrière,
Fig. 5 représente séparément, en coupe suivant la ligne x-x de la fig. 6, un bec de tuyère,
Fig. 6 en est une vue de derrière,
Fig. 7 en est une vue de face,
Fig. 8 représente séparément une cuvette, vue de face,
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Fige 9 représente schématiquement une canalisation de circulation convenant aux fins de l'invention,
Fig. 10 est une vue analogue d'une canalisation de circulation quelque peu modifiée, et
Fig.
11 est une vue analogue d'une canalisation de circulation qu'on peut adopter lorsqu'on utilise plusieurs injecteurs ou jeux d'injecteurs.
Ces dessins montrent que l'injecteur conforme à l'invention comprend un tuyau extérieur 1, et un tuyau intérieur 2 dont le diamètre externe est tel, par rapport au diamètre interne du tuyau extérieur, qu'il subsiste un espace 3 entre ces deux éléments.
Comme c'est indiqué en 4, le métal de l'extrémité du tuyau 1 associé à la tuyère est d'épaisseur réduite, et fileté pour recevoir (Fig. 1) l'extrémité taraudée d'une cuvette 5.
Comme c'est indiqué en 6, l'extrémité correspon- dante du tuyau 2 n'affleure pas l'extrémité d'épaisseur réduite 4 du tuyau 1. Cette extrémité d'épaisseur réduite 4 est chanfreinée (Fig.l), de manière à constituer un siège contre lequel porte un obturateur 8 comprenant, de préfé- rence, un corps circulaire 9 (Fig.2) comportant une face chanfreinée 10, destinée à coopérer avec le siège 7, et une douille 11 de faible longueur, solidaire du corps 9 et faisant saillie d'une de ses faces. Le corps 9 de l'ob- turateur est percé de deux séries de canaux, les canaux intérieurs 12 étant ménagés de manière à se trouver à l'intérieur de la douille 11, et les canaux extérieurs 13 étant disposés de manière à se trouver en dehors de cette douille, dans le but qui sera exposé ci-dessous.
Il est
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à noter (Fig. 1) que la douille de l'obturateur 8 s'emboîte étroitement sur le tuyau 2., dont l'extrémité reste légè- rement ecartée de la face postérieure de l'obturateur 8, par suite du contact des sièges coopérants 7, 10. Ces sièges complémentaires constituent également un joint sensiblement étanche, par lequel le combustible ne peut fuir.
En contact étroit avec la face antérieure de l'obturateur 8, et coopérant avec celle-ci, se trouve un bec de tuyère 14 comportant (Figs. 5 à 7) un corps au centre duquel sont ménagés une cavité ou chambre conique 15 et un orifice d'éjection 16, et dans la face postérieure duquel plusieurs rainures 17 sont formées de manière à déboucher tangentiellement dans la chambre conique 15, ces rainures étant reliées entre elles à leur extrémité extérieure par un canal annulaire 18, avec lequel coin- cident les canaux 13 de l'obturateur 8.
L'obturateur 8 et le bec de tuyère 14 sont tous deux maintenus en posi- tion par la cuvette 5, laquelle présente une forme inté- rieure telle qu'elle est susceptible de les loger, les maintenir et les centrer, ainsi que le montre clairement la Fig. 1, cette dernière fonction s'accomplissant grâce aux sièges complémentaires 7, 10, et du fait que la cuvet- te 5 et le bec de tuyère 14 s'emboîtent étroitement. La cuvette 5 présente dans sa paroi antérieure un trou central suffisamment grand pour loger la partie avant du bec de tuyère 14, tout en laissant subsister autour d'elle un interstice annulaire 21. Un interstice annulaire 22 subsiste également entre la cuvette 5, et le corps de l'obturateur 8 et celui du bec de tuyère 14.
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Si on considère maintenant l'extrémité opposée de l'injecteur, on voit que les conduits extérieur et intérieur 1, 2, ainsi que l'espace 3, sont emprisonnés dans une pièce agrandie 28, constituant une crosse vis- sée sur l'extrémité filetée et amincie 29 du conduit exté- rieur l, cette extrémité 29 et un évidement de la crosse 28 formant entre eux une chambre 30 qui communique avec l'espace 3. Un conduit 31 d'admission de combustible débouche dans cette chambre 30.
Le tuyau intérieur 2'est susceptible d'être vissé dans un conduit 32 formé dans la crosse 28, ce conduit débouchant dans une deuxième chambre 33, dont une paroi est fermée par un bouchon fileté 34, communiquant avec un orifice de retour de combustible 35.
Le fonctionnement de l'injecteur décrit ci- dessus peut se résumer comme suit:
Le combustible sous pression pénètre dans le conduit 31, traverse la chambre 30 vers l'espace 3, atteint et traverse ensuite la série extérieure de canaux 13 de l'obturateur 8, atteint le canal annulaire 18, suit les rai- nures tangentielles 17 du bec de tuyère 14 débouchant dans ce canal, et pénètre dans la chambre conique 15 avec le mouvement giratoire ou tourbillonnant que lui ont imprimé les rainures 17, disposées tangentiellement.
De la chambre 15, le combustible traverse l'orifice éjecteur 16, et est injecté dans une chambre de combustion, sous une chaudière par exemple, ou utilisé de toute autre manière voulue.
Tout excédent de combustible ne sortant pas par l'orifice d'éjection 16 est renvoyé dans la canalisation de
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circulation de combustible, ou dévié vers celle-ci, par la série intérieure de canaux 12 de l'obturateur 8, par le tuyau intérieur 2, la chambre 33 et le conduit de retour 55.
Outre le mouvement giratoire ou tourbillonnant précité, on peut communiquer au combustible pénétrant dans la chambre 15 du bec de tuyère 14 une vitesse dépassant la vitesse de circulation normale du système. La vitesse dépend de la différence entre la pression de fluide dans le canal annulaire 18 et la chambre 15, ainsi que de la super- ficie des rainures tangentielles 17.
On décrira maintenant la canalisation de circula- tion de combustible, avec référence aux figs. 9, 10 et 11.
Sur la fig. 9, 40 désigne un réservoir de combus- tible, 41 un tuyau destinéà conduire le combustible de ce réservoir à une pompe 42, 43un conduit reliant cette pompe à un dispositif de chauffage 44, et 45 un tuyau reliant le dispositif de chauffage à l'injecteur 46, ce tuyau étant raccordé au conduit 31, de la fig. l. Au conduit de retour 35 (Fig. 1) on raccorde un tuyau 48 relié à une vanne de réglage 49, d'où un tuyau 50 renvoie l'excédent de combus- tible dans le réservoir 40. Lorsque la pompe de circulation 42 est en action, elle aspire le combustible du réservoir 40 et le refoule sous pression dans la chambre 15 du bec de tuyère 14, par les canalisations précitées.
Le passage du combustible par les rainures tangentielles 17 du bec de tuyère 14 communique à celui-ci, dans la chambre 15, un mouvement giratoire ou tourbillonnant. Si on le désire, on peut donner une vitesse plus grande au combustible dans cette chambre 15, qu'ailleurs dans la canalisation.
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A l'aide de la pompe 42, on peut refouler dans le réservoir 40, par les canalisations précitées, l'excé- dent de combustible ne traversant pas l'orifice 16 de la tuyère, et il est à noter qu'à l'aide de la vanne de réglage 49, intercalée entre les tuyaux 48 et 50, on peut déterminer la quantité de combustible renvoyé dans les tuyaux de retour de la canalisation et, par conséquent, la -quantité ou le pourcentage de combustible pouvant pas- ser par l'orifice 16 de la tuyère après avoir pénétré dans la chambre 15. Le réglage de la vanne 49, de manière à renvoyer une plus ou moins grande quantité de combus- tible de la chambre 15, permet de modifier le débit dans des limites très étendues.
On a constaté en pratique, que sans qu'on change le bec de la tuyère, cette modification peut atteindre 90% du débit maximum de l'injecteur, lorsque la vanne de dérivation est fermée.
Le dispositif selon l'invention supprime donc les limitations très nettes auxquelles est soumis le rendement du pulvérisateur mécanique ordinaire, lequel ne peut fonctionner de manière satisfaisante à un débit faible, s'il est réalisé en vue d'un rendement élevé.
Le mouvement giratoire du combustible continue sans s'affaiblir, dans la chambre centrale de la tuyère de l'appareil selon l'invention quel que soit le débit voulu du brûleur; autrement dit, au lieu de chasser par l'orifice de la tuyère tout le combustible pénétrant dans la chambre centrale, comme c'est le cas dans tous les autres pulvéri- sateurs mécaniques, on fait dévier ou dériver de la chambre centrale une partie du courant d'huile pour la refouler
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dans le réservoir, et le débit effectif, ou la quantité d'huile injectée dans la chambre de combustion dépend simplement du rapport existant entre le pourcentage d'huile ainsi renvoyé par dérivation, et la quantité totale d'huile pénétrant dans l'appareil.
De même donc que la quantité d'huile pénétrant dans la chambre centrale par les rainures tangentielles est toujours à son maximum, le tourbillonne- ment de l'huile et l'effet de pulvérisation restent à leur maximum également, ce qui se différencie radicalement du cas des pulvérisateurs mécaniques ordinaires.
La figure 10 représente une forme quelque peu modifiée de la canalisation de circulation de la fig. 9, la modification consistant en ce qu'au lieu d'être raccordé au réservoir 40, le tuyau de retour du combustible débouche directement dans le tuyau d'amenée 41.
Il n'est pas essentiel d'inclure le dispositif de chauffage 44 dans les deux canalisations de circulation qu'on a décrites, et on peut le supprimer si les circnns- tances le permettent.
La fig. 11 représente la disposition qu'on adopte lorsqu'on désire incorporer deux batteries d'injecteurs A, B dans la canalisation de circulation. Dans ce cas, le conduit d'amenée principal 45 du combustible comporte deux séries de tuyaux d'amenée secondaires 60, 61, embranchés sur lui, dont les premiers alimentent individuellement les injecteurs de la batterie A, et les seconds ceux de la batterie B. Au tuyau principal 63 de retour de com- bustible sont raccordés deux embranchements 64, 65,dont un pour chacune des batteries,, et d'autres embranchements
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66, 67 sont reliés à chaque injecteur individuellement les embranchements 66 partant des injecteurs de la batte- rie A, et les embranchements 67 Les injecteurs de la batte- rie B.
Entre ces embranchements 66, 67 et le tuyau princi- pal 63 de retour de combustible, c'est-à-dire dans les embranchements 64, 65, sont intercalés respectivement les vannes 68,69 de réglage des batteries, grâce auxquelles on peut régler et doser à volonté la quantité de combus- tible renvoyée de chaque batterie et, par conséquent, la quantité de combustible que celle-ci consomme. 70 est une vanne de commande principale, située dans le tuyau principal 63 de retour de combustible, grâce à laquelle on peut commander les deux batteries simultanément, lors- que les vannes 68,69 sont large ouvertes.
Comme on le voit aisément, cette disposition permet de commander simultanément les deux batteries d'injecteurs, en action- nant et en réglant la vanne principale 70, ou de commander séparément les batteries A, B en actionnant et en réglant les vannes 68 ou 69 suivant les besoins.
Bien entendu, on peut étendre cette disposition à tout nombre voulu d'injecteurs ou de batteries d'injec- teurs.
Il a déjà été proposé d'amener du combustible liquide sous pression dans un injecteur, de manière conti- nue, d'imprimer un mouvement giratoire ou tourbillonnant au combustible dans l'injecteur, et d'injecter dans une chambre de combustion l'entièreté du combustible amené dans l'injecteur, des moyens étant prévus pour dériver ou faire dévier une partie du combustible, si nécessaire, avant que celui-ci n'atteigne l'injecteur. Il est donc bien
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entendu que l'expression "l'entièreté ou une partie seulement de ce combustible tourbillonnant" employée ci-dessus et dans les revendications ne s'applique pas aux procédés ou appareils destinés à injecter du combustible liquide de manière continue , qui sont seulement susceptibles d'injecter l'entièreté du combustible amené dans l'injec- teur.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'injection de combustible liquide dans une chambre de combustion, consistant à amener le com- bustible de manière continue et sous pression dans un injec- teur, à imprimer au combustible ainsi amené un mouvement gi- ratoire ou tourbillonnant, puis à injecter de manière con- tinue l'entièreté ou une partie seulement de ce combustible tourbillonnant dans la chambre de combustion.