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" Perfectionnements apportés aux procédés et appareils pour débiter un liquide sous pression et aux dispositifs pour alimenter ces appareils."
La présente invention est relative à des procédés et appareils pour débiter un combustible ou tout autre liqui- de, fourni sous pression et qui, si on le désire, peut être éjecté sous forme d'un jet et aux dispositifs pour alimenter ces appareils; et elle concerne plus spécialement (mais non exclusivement les brûleurs-atomiseurs de combustible.
Elle s'applique plus particulièrement à des appareils du genre de ceux pour lesquels le liquide est animé d'un mouvement tourbillonnant dans"une chambre de tourbillonnement et quitte
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celle-ci par un orifice et dans lesquels ledit mouvement est obtenu par effet centrifuge, intervenant de pair avec une forme appropriée que l'on donne à l'orifice et qui peut être telle que le courant liquide soit désagrégé en particu- les finement divisées ou "atomisé".
Il existe certaines applications de tels appa- reils pour lesquelles il est nécessaire de prévoir une lar- ge zone de fonctionnement, c'est-à-dire une variation rela- tivement grande, entre des débits minimum et maximum, ainsi qu'une atomisation satisfaisante. Pour les applications de ce genre, il est désirable que ces conditions puissent être remplies sans que l'on ait à faire intervenir des valeurs excessives pour les pressions d'alimentation respectives.
En particulier, il est désirable que l'on puisse obtenir une atomisation convenable pour la partie inférieure de cet- te caractéristique débit/pression, puisqu'elle peut être réalisée, d'une manière relativement aisée, pour la partie supérieure de cette caractéristique. Il est également dési- rable, par exemple quand l'invention est appliquée à un brû- leur pour un moteur, que le brûleur et son dispositif d'ali- mentation permettent c'écarter toute difficulté résultant de la relation quadratique existant entre la quantité de li- quide, débitée par un petit orifice, et la pression agissant sur ledit liquide afin que la relation entre la pression et le débit d'un liquide puisse être solutionnée d'une manière relativement simple et sans l'intervention d'une graduation compliquée pour l'organe d'étranglement ou autres moyens de commande.
Cette obligation est particulièrement importan- te quand il s'agit, par exemple, d'une machine avec turbine à gaz pour propulser des engins d'aviation et dans laquelle un compresseur débite de l'air comprimé dans des chambres de combustion dans lesquelles de l'air est injecté en même temps que du combustible par des brûleurs, pour permettre l'allumage du mélange, après quoi les gaz chauds entraînent
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sortie étant commandée par des moyens obturateurs consti- tuée en réalité sous forme d'un étrangleur mais dont le rô- le est inversé, cest-à-dire que l'on ouvre davantage cet obturateur pour réduire le débit du brûleur et vice-versa.
Suivant un autre mode de réalisation, plusieurs appareils de ce genre sont alimentés, en parallèle, depuis une source commune de liquide sous pression et leurs trop-pleins sont également branchés, en parallèle, sur un collecteur avec commande commune par obturateur. L'invention protège aussi l'application des deux caractéristiques susdites 4 une ins- tallation avec turbine à gaz pour avions, pour laquelle le dispositif d'alimentation comporte une pompe à combustible, des moyens appropriés pour contrôler la pression de sortie de cette pompe en fonction de la pression atmosphérique ou ambiante, des moyens régulateurs de vitesse pour contrôler, au besoin, la pression du combustible, une série de brûleurs alimentés par la pompe, un obturateur commun pour contrôler les débits de ces brûleurs et un conduit de retour,
passant par ledit obturateur vers le réservoir à combustible ou vers l'entrée de la pompe. Dans le conduit d'alimentation des brû leurs et dans certains cas, dans le conduit de retour, on établit, de préférence, une soupape, du genre de celles dénommées "soupapes de décharge", qui laisse passer seulemeni le combustible au-delà d'une certaine pression et qui, lors- qu'elle n'agit pas ainsi, met la partie de l'installation, qui se trouve en aval de cette soupape, en communication avec une vidange afin que le combustible, contenu dans cet- te partie, puisse être évacué en tant que résidu ou puisse retourner au réservoir.
Suivant un autre mode de réalisation, un appa- reil établi selon l'invention comprend plusieurs unités éta- blies dans un corps commun et disposées symétriquement au- tour d'un axe commun tout}en ayant des moyens débiteurs et trop-pleins communs.
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une turbine montée sur le même arbre que le compresseur et sont projetés dans l'atmosphère sous forme d'un jet propul- seur.
L'invention, tout en essayant de satisfaire aux exigences susindiquées, a pour but également de réaliser un dispositif d'alimentation efficace et de combustion simple qui peut être adjoint à un ou plusieurs brûleurs utilisés, par exemple, pour une installation motrice avec turbine à gaz et spécialement pour une -installation montée à bord d'un aéronef en vue de sa propulsion par réaction.
A cet effet, le procédé pour contrôler le débit d'un liquide sous pression selon l'invention consiste à fai- re passer le liquide, depuis une source d'alimentation sous pression, dans une chambre de tourbillonnement de manière à provoquer son écoulement tourbillonnant dans cette chambre, à faire sortir une quantité plus ou moins grande et contrô- lée de ce liquide hors de ladite chambre par un déversoir ou trop-plein, et à débiter le restant du liquide par un orifice, ménagé dans la paroi de ladite chambre et sensi- blement concentrique à l'axe de tourbillonnement du liquide.
On peut constituer ledit orifice de manière que la rotation du liquide qui le traverse soit conservée et que le liquide, après avoir dépassé cet orifice, soit dispersé sous forme d'un jet.
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'appareil, destiné à débiter du combustible ou tout autre liquide, fourni sous pression, peut comporter une chambre de tourbillonnement de dimensions constantes et munie d'un orifice ordinaire (qui peut toutefois être un peu plus grand qu'à l'habitude), ladite chambre ayant une deuxième sortie sousforme d'un passage de trop-plein (qui peut être constitué, de préférence, par un conduit axial orienté en sens inverse par rapport à la sortie), ladite
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Suivant un autre mode de réalisation, un appa- reil établi selon l'invention comprend plusieurs unités é- tablies dans un corps commun et disposées symétriquement au- tour d'un axe commun tout en ayant des moyens débiteurs et trop-pleins communs.
D'autres particularités apparaîtront au cours de la description de plusieurs modes de réalisation de l'in- vention, donnés à titre d'exemple et montrés sur les dessins ci-annéxés.
Les figs.l et 2 montrent, respectivement en cou- pe longitudinale et en coupe transversale selon A-B fig.l, un premier mode de réalisation de l'invention. et
Les figs.3, 4,/5 montrent, respectivement en cou. pe longitudinale, en vue en bout (avec les moyens de montage; et en coupe transversale selon C-D fig.3, un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Les figs. 6 et 7 montrent, respectivement en cou- pe longitudinale et en vue en bout depuis la gauche, un troisième mode de réalisation de l'invention.
La fig. 8 montre, schématiquement, un dispositif d'alimentation avec plusieurs brûleurs.
L'appareil montré sur la fig.l, comprend un corpi de forme générale cylindrique et constitué par une boite 1 vissée dans une¯boite 59, ce corps comportant un raccord latéral 2, en forme de banjo, pour l'entrée du liauide. Le liquide pénètre suivant les flèches dans un espace annulaire 3 et traverse un filtre 4, un espace annulaire 5 et une au- tre chambre annulaire 6 établie autour d'une chambre de tour- billonnement 7 dans laquelle le liquide entre par desorifi- ces radiaux 8 pour être soumis à un tourbillonnement tan- gentiel (fig.2). Une extrémité de la chambre 7 est fermée par une plaque perforée 9 qui occupe une position telle que son orifice central 10 soit coaxial à l'axe de la chambre de tourbillonnement 7 t à ceux des boites 1 et 59.
L'autre ex-
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trêmité de la chambre 7 communique, par l'orifice 11 d'un manchon 14 (l'orifice 11 ayant un diamètre plus grand que celui de l'orifice 10), avec un conduit central 12 qui com- munique avec un raccord 13 auquel est relié un conduit de retour ou de trop-plein 31 (fig.8.).Ce dernier aboutit à un réservoir 29 ou à l'entrée d'une pompe 26 fournissant le li- quide sous pression à l'appareil.
La pprtie terminale 60 du manchon 14 est engagée sur une extrémité du conduit 12 et le manchon 14 porte un rebord 15 sur lequel une extrémité d'un ressort 16 prend ap- pui. L'autre extrémité dudit ressort 16 est appliquée sur un épaulement 17 de la boite 1 entre l'espace annulaire 5 et la ohpmbre 6 de plus grand diamètre . Une douille 58 est intercalée entre le manchon 14 et une plaque à tuyère 9. Cet te disposition permet d'obtenir un assemblage aisé et le maintien rigide des différents organes tout en autorisant une certaine tolèrance.
L'étanchéité au fluide est assurée par des ron- delles métalliques 19,20 et 21, par exemple en aluminium, par une rondelle élastique 22, par exemple en caoutchouc, et par une rondelle semi-élastique 18, par exemple en fibre.
La fig. 8 montre un dispositif d'alimentation en combustible pour plusieurs appareils destinés à être u- tilisés comme des brûleurs d'une machine avec turbine à gaz par exemple et qui sont désignés, d'une manière générale, par 1. Les brûleurs 1 sont alimentés par une rampe 23 et les trop-pleins sont tous reliés à une deuxième rampe 24. La rampe 23 est alimentée par un conduit principal 25, provenan d'une pompe 26. Une dérivation 27, branchée sur le conduit 25, passe par une soupape de détente 28 et retourne au ré- servoir 29 ou à l'entrée de la pompe 26.
La soupape de détente 28 peut être commandée
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par la pression ambiante à l'aide d'un distributeur baro- statique, la soupape sollicitée par la pression du liqui- de à débiter étant retenue, plus ou moins, sous le contrô- le d'une servo-commande à pression d'après la valeur de la pression ambiante qui détermine le débit d'alimentation du liquide, cette servo-commande étant elle-même contrôlée par une capacité barométrique.
Un obturateur principal 30 et les filtres nécessaires sont également établis dans le conduit d'alimentation principal de même qu'une soupape de décharge 72 par laquelle le liquide ne peut être débité qu'au-dessus d'une certaine pression alors qu'en dessous de cette pres- sion la partie de l'installation qui se trouve en aval de cette sou pape 72 est mise en communication avec une vidange pour que le liquide, retenu dans cette partie, puisse s'écou 1er en tant que résidu ou retourner au réservoir de combus- tible 29. Le conduit de retour 31 relie la rampe 24 des trop-pleins des brûleurs 1 au réservoir 29.
Dans le conduit de retour 31 est établi un ro- binet étrangleur 32 commandé à la main. Quand l'installa- tion fonctionne et quand on ferme le robinet 32, on diminue la quantité de liquid.e de retour et on provoque ainsi un accroissement de la quantité de combustible débité par l'o- rifice 10. Par contre une ouverture du robinet 32 diminue le débit. Si la pression effective tombe en-dessous des mi- nima admis pour un fonctionnement satisfaisant, la soupape de décharge 72 du conduit d'alimentation principal 25 inter- vient pour interrompre tout autre débit et elle est ouverte pour permettre la vidange, ce qui évite le suintement des brûleurs. Des manomètres 73 et 74 sont branchés respective- ment sur le conduit d'alimentation 25 et sur le conduit de retour 31.
Le filtre 4 peut, dans certains cas, être suppri-
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mé sans que l'efficacité de l'appareil ait à en souffrir.
Le mouvement à tourbillonnement rapide, impo- sé au liquide dans la chambre 7, produit un courant tour- billonnant et crée un noyau d'air dans le liquide contenu dans la chambre 7, ce noyau étant coaxial,. cette chambre? et à l'orifice 10. Autour de ce noyau d'air et à proximité de l'orifice 10 se forme un mince film de liquide qui lèche le bord de l'orifice 10 et est projeté hors de cdui-ci. Si l'orifice 10 a une forme et des dimensions convenables, le liquide émerge de celui-ci sous forme d'un jet. Quand le robinet 32 est ouvert dav ntage, une plus grande quantite de liquide retourne au réservoir et le diamètre du noyau d'air augmente en réduisant l'épaisseur du film de liquide et, par conséquent, la quantité de liquide éjectée hors de l'orifice 10.
Si le robinet 32 est ouvert à un degré tel que le noyau d'air ait un-diamètre égal à celui dé l'orifi- ce 10, tout le liquide reflue vers l'arrière et aucun li- quide n'est éjecté par l'orifice 10. D'autre part, quand le robinet 32 est fermé, le diamètre du noyau d'air diminue et l'épaisseur du film liquide ainsi que la quantité de li- quide, débitée par-l'orifice 10, augmentent en conséquence.
La fig.3 montre un deuxième mode de réalisation qui convient plus particulièrement à un brûleur pour des machines avec turbines à gaz en vue d'obtenir un "réchauf- fage", c'est-à-dire dans le cas où les gaz d'échappement c chauds, après avoir quitté la turbine et avant d'arriver au conduit éjecteur final, subissent une injection additionnel- le de combustible et sont soumis à une combustion subséquen- te, le brûleur étant, dans ce cas, exposé à des températures plus élevées que les brûleurs utilisés pour la première phase de la combustion.
Pour ce mode de réalisation, le brûleur comprend deuxtubes 33 et 34,l'un (33) d'entre-eux étant le conduit
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Q'menuauon au COMOUSUlDie et i autre (4) le conduit de retour pour le trop-plein. Les tubes 33 et 54 sont sup- portés par des brides 35 de la boîte 41, par exemple par sou- dure ou brasure. Le braleur comprend une chambre de tourbil- lonnement 36 munie d'un orifice -42. Un manchon 39, vissé dani la tuyère 36 est percé d'un passage axial 38 qui sert au retour du combustible en excès. Un bouchon 81, vissé dans la 'boite 41, ferme l'extrémité du braleur opposée à la tuyè- re 36 et délimite une chambre 40 qui établit la communica- tion entre le passage 38 et le conduit de retour 34 du trop- plein.
Le fonctionnement de ce mode de réalisation est analogue à celui des figs.l et 2, le combustible s'écoulant suivant les flèches. Le combustible entre par le tube 33 passe par la chambre annulaire 37, par les trous 8 et la chambre de tourbillonnement 7, après quoi une partie du combustible retourne au réservoir de combustible 29 (fig.7) par le passage 38, la chambre 40 et le tube 34 alors que la partie restante est éjectée par le gicleur 42.
Les fige. 4 et 5 montrent un mode de montage pour ce mode de réalisation dans le conduit à tuyère d'une turbine à gaz. Le brûbeur est monté sur un support 78 établi entre deux brides 76 fixées au conduit à tuyère 79 par des boulons 77. Le brûleur est logé dans une gaine 80, de profil aérodynamique (fig.5).
Les figs. 6 et 7 montrent un troisième mode de réalisation d'un appareil à plusieurs jets et établi selon l'invention. Pour l'exemple montré, l'appareil comporte six tuyères 49 établies aux sommets d'un héxagone avec deux rac- cords transversaux 44 pour l'amenée du combustible et un conduit de trop-plein commun 46, relié à un conduit de retou 31 aboutissant au réservoir 29 (fig.8) à l'aide d'un raccord 47 vissé sur l'enveloppe 43/du brûleur.
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L'appareil comprend une enveloppe 43 en trois pièces 69, 70, 71, un tube d'amenée 45 pour chaque tuyère, le liquide passant alors.:dans une chambre annulaire 55, au- tour d'un bouchon 66 jusque dans une chambre de tourbillon- nement 7 par des passages tangentiels 8 du genre de ceux dé- crits pour la fig.2. Une partie du liquide retourne par un passage 50 ménagé dans le bouchon 66 et de là par la chambre 51, le passage 52 et le tube 46 vers le conduit de retour du trop-plein (non montré) relié au raccord 47 alors que la partie restante du combustible est éjectée pari* gicleur 48.
L'extrémité à tuyères de l'appareil est maintenue à l'aide d'un boulen 61, une rondelle élastique 68 et un organe de retenue 57, le boulon 55 comprenant.un passage axial 56 dont la paroi est percée de trous 62 afin qu'une partie du liquid puisse s'écouler en retour par les trous 62 et le passage 56.
Deux conduits annulaires analogues 67 relient tous les tubes d'amenée 45 et il résulte que, si l'un des tubes vient à se boucher, la tuyère correspondante continue néanmoins à être alimentée avec du liquide. L'étanchéité est assurée par une rondelle élastique 53, par exemple en caoutchouc et par une rondelle métallique 54, par exemple en aluminium. Chaque unité 49 fonctionne comme le brûleur des figs. 1 et 2.
Des moyens régulateurs de vitesse peuvent être utilisés, par exemple sous forme d'un étrangleur établi dans le conduit d'alimentation principal, ou comme moyen de contrôle de la pression (en provoquant une diminution de la pression quand une vitesse prédéterminée ou choisie est dépassée) dans le conduit principal ou dans le conduit de retour.
Des tubes concentriques peuvent être utilisés aux endroits où cela est possible pour le conduit d'alimen- tation principal et le conduit de retour. Dans ce cas par-
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ticulier, on peut donner à l'un de ces conduits une paroi ayant une épaisseur relativement mince à cause de la fai- ble différence existant entre les pressions agissant res- pectivement sur les faces de cette paroi. De plus on. peut ainsi profiter jusqu'à un certain degré de l'échange de cha- leur entre le combustible admis et le combustible de retour.
Parmi les avantages, obtenus par l'appareil dé- crit, on peut citer celui que l'on obtient une atomisation très efficace même aux faibles débits et un allumage aisé quand on utilise l'utilise pour le débit d'un combustible à brûler. Ceci résulte du fait que même aux débits réduits il subsiste un écoulement maximum .dans la chambre de tour- billonnement, car, puisque la plus grande partie du liquide retourne alors au réservoir, la vitesse de tourbillonnement subsiste. La contre-pression, produite par le tourbillon, est fonction de la vitesse d'alimentation de ladite chambre et la charge centrifuge du liquide tourbillonnant équilibre, pour cette raison, la pression d'alimentation.
De plus, l'appareil ne comporte aucun organe mobile et il peut $tre aisément fabriqué, assemblé et monté.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour contrôler le débit d'un liqui- de, qui consiste à faire passer le liquide, depuis une sour- ce d'alimentation sous pression, dans une chambre de tour- billonnement de manière à provoquer son écoulement tourbil- y , ' ¯¯¯¯¯, ' lonnant dans cette chambre, à faire sortir une quantité plus DU moins grande et contrôlée de ce liquide hors de ladite chambre par un déversoir ou trop-plein, et à débiter le restant du liquide par un orifice, ménagé dans la paroi de ladite chambre et sensiblement concentrique à l'axe de tour- te billonnement du liquide. ,/ -- ,- - 1.
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