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Procédé pour la pulvérisation du carburant liquide par l'air dans des chambres de combustion.
Il est connu de pulvériser des carburants liquides par l'air.
Lorsque l'air est dirigé sur le jet de carburant suivant l'axe de symétrie de celui-ci, avec axes parallèles, de façon à former une nappe conique dont ce jet occupe l'axe, le jet s'allonge et s'amincit, ce qui détermine une flamme d'une longueur indésirable. En outre, le jet comporte un noyau qui n'est que grossièrement divisé.
Ces inconvénients persistent quel que soit l'angle au sommet du cône. On connaît l'emploi de volutes et autres dispositifs pour pro - duire un courant d'air tournant autour du jet de carburant et destiné à envelopper celui-ci et à le diviser en l'enta-
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ruant par sa surface externe. Toutefois lorsqu'il s'agit de charges élevées]. 'emploi de tels dispositifs oblige le plus souvent de subdiviser le flux de carburant en plusieurs fractions, avant son entrée en contact avec l'air comburante à l'aide de canaux de petite section., afin d'empêcher la formation d'un jet à noyau insuffisamment pulverisé.
Un tel fractionnement du canal d'admission de carburant en plusieurs canaux présente toutefois le désavantage que ceux-ci offrent de faibles sections et peuvent être aisément obstrués par des impuretés.
L'invention vise à éliminer ces défauts des cons- tructions connues. Elle consiste en ce que le courent d'air comburant est décomposé au moins en partie en courante partiels ou filets dirigés,lesquels frappent le jet de carburant en dehors de son centre, chacun de ces. filets croisant au moins un filet voisin avant et après son contact avec le jet de carburant.
La dessin annexé représente schématiquement deux exemples de réalisation de l'objet de l'invention destinés à la mise en oeuvre du procédé établi par celle-ci, ainsi qu'un schéma, de fonctionnement.
Les figures 1 et 2 sont respectivement une coupe longitudinale et une coupe transversale de la première variante .
Les figures 3 et 4 sont respectivement une coupe longitudinale et une coupe transversale de la deuxième variante.
La figure 5 est un schéma de fonctionnement.
La figure 6 est une coupe de la figure 5 (le long du filet 13).
Dans les figures 1 et 2, la référence 1 désigne l'enveloppe de 1a tuyère à air,, laquelle porte des segments
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3 quiensemble avec les canaux intermédiaires 3, forment un cylindre. Le ssections transversales des canaux 3 présentent des lignes médianes situées excentriquement par rapport à l'axe de l'ensemble du jet. Ces axes des canaux d'admission d'air 3 peuvent être parallèles à l'axe de la tuyère ou former un certain angle avec celui-ci.
Ils ne doivent pas. nécessairement être situés sur l'aire latérale d'un cylindre, comme montré dans le dessin, mais peuvent être prévus dans n'importe quelle autre surface symétrique par rapport à l'axe du jets par exemple un plan perpendi- culaire à cet axe.
La tuyère d'injection des carburants 5 détermine la limite intérieure des canaux -3 d'une part et, conjointe- ment avec la tuyère à air 1,une chambre annulaire 4 ayant la forme d'une nappe conique. Le centre de la tuyère 5 est occupé par le canal d'injection des carburants 6 à débou- ché 7. La tuyère à carburant 5 a été omise dans la figure 2
Le flua suit la direction de la flèche et se dirige d'abord le long de l'axe des canaux 3; il dévie ensuite et se dirige suivant la ligne médiane excentrique de la sec- tion transversale à travers l'espace annulaire conique 4 jusqu'au débouché 7.
Il importe que le flux ne soit pas dirigé contre l'axe du jet de carburants mais qu'il passe à une certaine distance de cet axe. Les figures 5 et 6 indiquent la ma- nière dont les différents filets se croisent au débouché de la tuyère à carburant.
Comme on le voit, l'air, dans cette variante , est divisé en plusieurs filets par les canaux 3 avant de passer dans la chambre annulaire 4.
Par contre,, dans la deuxième variante, (figures 3 et 4),le fractionnement du flux d'air se produit sur 1a
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partie de son trajet située sur la nappe conique. Une enve- loppe 8 détermine la limite extérieure de la nappe conique.
Les canaux d'arrivée d'air 9 sont pratiqués dans la surface conique du boîtier 8. Ils pourraient tout aussi bien être prévus dans la surface conique qui constitue l'autre limite de la tuyère à carburant 10, ou encore dans les deux sur- faces à la fois. Ce qui importe c'est que ces canaux soient orientés de façon que leurs axes passent à proximité de l'axe du jet de carburant conformément à la figure 4. Le centre de la tuyère à carburant 10 est occupé par le cernai d'arrivée de carburant 11 à débouché 12. La tuyère à car- burant 10 a été omise dans la figure 4.
Dans chacun de ces exemples, le nombre de canaux peut être quelconque et peut être adapté aux dimensions du brûleur.
Le principe du procédé et le fonctionnement du brû- leur ressortent de la représentation schématique des figures 5 et 6 . La figure 5 est une vue prise dans l'axe du jet, tandis que la figure 6 est une coupe suivant l'axe ou filet 13.
On considérera le filet 13 qui, dans la figure 5 se dirige verticalement de haut en bas. Ce filet suit la direc- tion générale de la génératrice de la nappe conique, tout en passant à une certaine distance de l'axe vertical. En croisant le filet 16, le filet 13 nerencontre pas l'axe de c celui-ci mais passe au-dessous de ce dernier filet, comme indiqué dans la figure 5 (en regardant dans le plan de cette figure). (Ceci se traduit dans la figure 6 par le passage du filet 13 à gauche de la section du filet 16).
Par conséquent, et vu que les filets d'air ne se rencontrent pas directement, le filet 13 parvient à traverser sans grande difficulté le jet de carburant 17 sur une moitié de la section de celui-ci,
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tout en entraînant une partie de ce jet. La rencontre di- recte des filets 13 et 16 aurait pour effet leur déviation réciproque et leur réunion en un seul je t à direction moyenne, de sorte que le noyau de carburant ne serait pas . frappé et donc pas divisé.Lorsque ensuite les filets 13 et 14 se croisent:, le carburent entraîné par le filet 13 est déchiqueté et finement divisé au point de rencontre des deux filets.
L'avantage de ce procédé réside en ce que:, grâce à cet entrelacement des filets d'air individuels, ceux-ci peuvent traverser et déchiqueter complètement le jet de car- burant sans se gêner mutuellement dans cette action et en ce que le croisement renouvelé de ces filets après leur con- tact avec le carburant permet de pulvériser finement celui- ci. Le carburant peut être amené par un canal de section suffisamment importante, de façon que les impuretés, contenues dans le carburant ne puissent pas affecter le fonctionnement du brûleur.
Le fait que chaque filet d'air frappe le jet de carburant suivant une direction excentrique lui permet de traverser ce jet en entraînant une partie du carburant, lequel est déchiré et divisé en petites gouttelettes lors du croisement suivant avec un autre filet d'air. On évite ainsi la présence d'un noyau de carburant insuffisamment pulvérisé dans l'axe du jet. Ce procédé a pour résultat un jet court et large.
Un déplacement axial relatif des éléments 8 et 10 du brûleur de l'exemple de la figure 1- permet de régler la forme du jet, vu ouïe cette disposition,. tout en tirant parti des canaux orientés excentriquement, met à jour aussi la partie restante de le nappe conique. Dans ce cas, la cham-
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bre conique annulaire livre passage à un flux d'air d'une intensité variable avec le déplacement relatif des éléments, et qui se dirige vers l'axe du c6ne suivant le centre de symétrie* Ce flux supplémentaire confère à l'ensemble du flux une plus grande composante axiale, d'où un jet plus long.
Le même effet de réglage du jet peut être obtenu dans l'exemple de la figure 1 par un déplacement axial re- latif des deux éléments 1 et 5 du brûleur, déplacement qui a pour résultat de modifier la section de passage du canal annulaire 4. Plus cette section sera grande par rapport à la section constante du débouché de la tuyère à air 1, moins bien pourra se former le flux excentrique déterminé par les canaux, c'est-à-dire plus ce flux sera parallèle à l'axe et plus le jet sera allongé.
Le déplacement axial relatif des deux éléments du brûleur, à savoir, 1 et 5 ou 8 et 10 permet également de régler l'arrivée de carburant. La modification de la section de passage du canal annulaire 4 par rapport à la section de sortie de la. tuyère à air déterminera une pression va- riable au débouché du cenal d'errivée de combustible en raison d'un effet d'accumulation. Lorsque la vitesse de sortie du carburant n'est pas élevée, c'est-à-dire lorsque la chute de pression dans la canalisation d'arrivée de car- burent ne doit compenser que les pertes dans le flux, cette variation de la pression au débouché de la tuyère à carburent peut être utilisée pour le réglage de l'alimentation.
Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué dans une installation à turbine à gaz, l'air nécessaire à la pulvérisation du carburant peut être prélevé directement sur le circuit de la turbine. Dans ce cas, on peut utiliser, pour produire la vitesse de sortie requise, la chute de
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pression qui résulte de toute façon des pertes de pression de l'air d'injection sur son trajet entre Le point de prise d'air comburant et la, chambre de combustion. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir un étranglement supplémen- taire dans le circuit de l'air- d'injection.
REVENDICATIONS.
1.-Procède pour la pulvérisation du carburant liquid par de l'air dans des chambres de combustions notamment celles des turbines à gaz, caractérisé en ce que le courant d'air comburant est décomposé au moins en partie en courants partiels ou filets dirigés lesquels rencontrent le jet de carburant en dehors de son centre, chacun de ces filets croisant au moins un filet voisin avant et après son contact avec le jet de carburant.