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1!GIc;LEURIt La présente invention concerne généralement connue indiqué un
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gicleur et, plus particulièrement un gicleur d'injection de Çoik- bustible pour turbine & b&z et similaires comportant des chambres de combustion dans lesquelles il est introduit du combustible liqui i nous forme d'un jet finement divisa (jette demande de brevet est
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une cuite partielle de là demande de brevet introduite aux xtsts- Unis la S4 Août 13 0 ho. 51 413.
,ir6sertawaxt une forue populaire de gicleur pour ce but est le ' gicleur à orifice réglable comportant une soupape à broche sous tension de ressort, forcée avec une tête conique adaptée pour coopérer avec le bord aigu ou siège de l'orifice de décharge for- mé dans le corps de gicleur, en vue de constituer un passade annulaire d'étendue variable à travers duquel le combustible est
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rbsux et pulvérisé. Avec pareil gicleur, l'angle de cône d'injec- tien est déterminé par la tête conique de la soupape à pointeau,
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le film conique de combustible étant roepu en un jet pulvérisé au-delà de la base de la tête conique.
Généralement les bords de l'orifice de déenarge et ue la base de la tête de soupape à
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pointeau doivent être sans bavures ou autres imperfections, sinon la qualité de l'injection n'est pas aussi bonus que désirable. De même les axes de ;'-orifice de décharge et de la tête conique de la soupape à pointeau doivent être co-ïncidents à précision, ou tout au si près, afin d'obtenir la qualité appropriée du jet nécessaire pour la combustion efficiente du combustibel dans le moteur.
La présence de bavures, imperfections, excentrictés etc., aont d'autant plus critiquée dans les gicleurs connus à flux de combustible faible quand la soupape à pointeau ne s'est déplacée que d'une très petite distance à l'écart de se position de contact abec le bord de l'ori- fice de décharge.
Tenant courte de oe qui précède, un but principal de cette inven- tion est de produire un gicleur qui donne une meilleure qualité de jet pulvérisé au cours de toute la gamme de flux de combustible qu'il fournit à côté de ce qui est obtenable avec les formes de gicleurs connues.
Un autre but de cette invention est de produire une construction de gicleur perfectionnée, dont le fonctionnement supérieur n'est guère affecté par la présence de lèpres bavures, imperfections et excentricités de l'orifice de décharge et tête de soupape à pointeau.
Un autre but de l'invention est de produire un gicleur Cans le- quel le combustible en est éjecte à travers un orifice d'étendue variable, lequel est compose par des surfaces annulaire. planes parallèles du corps de gicleur et de la soupspe à pointeau respec- tivement, et dans lequel le film de combustible plane circuleire qui en résulte est converti en un cône de jet de fines gouttelettes par impact du combustible sur la face interne d'un déflecteur qui entou- re ledit orifice d'étendue variable.
Un autre but de la présente invention est de construire un gicleur ayant un déflecteur conique contre lequel le flux de fluide sortant du gicleur fait impact pour rompre le flux en fines gouttelettes et pour contrôler l'angle du cône de jet pulvérisé.
Un autre but encore de aette invention est de construire un gi- oleur ayant un céflecteur conique 4 angle double en vue d'augmenter
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l'efficacité de briser le fluide qui y fait impact en particules finement divisées et pour le contrôle précis du jet d'angle conique
D'autres buta et avantages de la présente invention seront claire- ment exposes au cours de la description suivante.
Pour la mise en oeuvre de ce qui précède et en rapport aux buts envisagés, l'invention comprend donc les détails caractéristiques décrits amplement ci-après et plus particulièrement exposés dans les revendications, la description suivante et les dessins annexés expli- quant en détail certaines formes illustratives de l'invention, celles- ci étant cependant indicatives de quelques des méthodes variées par lequelles le principe de l'invention peut âtre employé.
Dans ces dessins:
La figure 1 est une section longitudinale axiale à travers une forme de gicleur Incorporant la présente invention;
La figure 8 est une vus en coupe prise pratiquement selon la ligne 2-2 de la figure 1, et
La figure 3 est une vue en coupe fragmentaire sur plus grande échelle montrant le flux de combustible qui émerge radialement d'an- tre les sièges de la soupape à pointeau, et du corps de gicleur et fait impact contre les parois internes coniques du déflecteur les entoure, pour produire le cône d'injection désiré.
héférsnt maintenant plus particulièrement aux dessins, et d'abord à la figure 1, le gicleur y illustre comporte un corps de gicleur 8 pourvu d'un manchon à orifice 3 qui s'y trouve monté à son extrémité avant, ce manchon étant façonné comme guide 4 pour la soupape à pointeau 5.
La soupape à pointeau 5 comporte une tête cylindrique molletée ou dentelée 5 sur laquelle il est fixé une douille 7 en carbure de tungstène ou similaire soit par brasage. Adjacent à cette tête de soupape à pointeau 6il est prévu une partie étranglée 8 qui déter- mine avec le manchon à orifice 3 un passage annulaire 9. Les bouts juxtaposés des manchons 3 et 7 sont façonnés en sièges annulaires planes 10 et 11, qui peuvent être de diamètres égaux extérieurement et intérieurement.
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L'extrémité arrière ae la soupape à pointeau 5 porte exlslement monté de façon réglable un contacter à ressort 12 pour le ressort 14 qui est comprimé de façon réglable entre oe contacteur/et le corps de gicleur 2, soit en appliquant des cales en forme de C d'épaisseur différente dans la rainure 16 de la tige 17 de la aoupa- pe à pointeau 5, un organe de retenue en oupule 18 étant utilisé avec une gouaille 19 pour maintenir la cale sélectionne 15 en place en vue de comprimer le ressort 14 de façon prédéterminée.
De préfé- rence le ressort 14 est fabriqué d'une longueur de pièce tubulure qui pré santé une ou plusieurs fentes hélicoïdales 20 à travers la paroi et se terminant à courte distance des extrémités et disposées pour éliminer la tendance de dévoiement des extrémités par rapport de 'l'une à l'autre et par rapport à l'axe de la soupape à pointeau.
On peut se rendre compte que quand la pression de combustible agissant dans l'espace A de la soupape à pointeau 5 dépasse la char- ge initiale du ressort 14, la soupape à pointeau sera déplacée vert l'avant dans le corps 2, de façon à déplacer ainsi le siège 11 à l'écart du siège 10 en vue de permettre l'éjection de combustible au dehors entre les siégea. Quand la pression de combustible aug- mente l'écartement entre les sièges 10 et 11 augmentera progressi- vement pour permettre un flux plus grand de combustible à partir du gicleur.
Il convient de remarquer que l'orifice et les manchons de soupape à pointeau 3 et 7 sont coaxiaux et de préférence de mêmes diamètres à l'intérieur et à l'extérieur, que la manchon d'orifice 3 fait saillie axialement au delà du déflecteur entourant SI du gicleur 1, et que le manchon de soupape à pointeau 7 fait saillie en arrière de la tête 6.
Comte dit ci-devant, il est prévu autour de l'orifice et des manchons de soupape à pointeau 3 et 7 un déflecteur 21, lequel, comme montré dans la figure 3 ,est façonné intérieurement pour constituer une surface conique à angle double 23-24, dont les deux angles sont de préférence, mais non nécessairement, de sommet d'an* gle plus grand que 90 mais pratiquement moindre que 180 .
Pour
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voir de bons résultats, la surface conique interne 23-24 du défloo- teur Si comporte des cônes adjacente ooaxiaux 23-24 ayant des angles '"# de sommet différents, avec l'angle de sOM.et plus grand du esne 23
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étant environ de 5 à 15" (de préférence 10 plus grand que l'angle du cône d'injection désire, et avec l'angle de sonnet plus petit du cône 34 étant environ 5 à 150 ( de préférence 100) moindre que l'on- gle du o6ne d'Injection désire.
Le position axiale de l'intersection de ces cônes 23 et 24 par rapport aux sièges 10 et 11 n'est pas cri- tique, ruais il est préférable que la ligne 25 soit dans le même plan que le siège 11 de la soupape à pointeau quand cette soupape 5 et est dans la position pleinement ouverte de la fleure 3 ainsi que déterminé par la pression maximum de combustible disponible. Le
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déflecteur SI est ici montré coiuue étant soudé en plusieurs pointe au corps de gicleur 2.
Avec la construction de gicleur couse décrite ci-devant et ooaue contre a mieux dans la figure 3, une légère excentricité du i?d6o de soupape à pointeau 11 par rapport à l'orifice de déCLlx6 et son siège 10 n'a pas d'importance sous le point de vue du fonctionnaient du gicleur perfectionné en général, il en étant de scc.e pour de le- géras bavures ou autres imperfections dans les aibeee ou leurs borda.
Quand le gicleur 1 ont en fonction avec la soupape à pointeau 3 écarté du siège ooaae dans 1 figure 3, le combustible s'écoulera radialement au denors à travers l'ouverture circulaire entre lea eîbtes annulaires planes 10 et 11, et fers impact, came illustre, sur la face interna conique s. angle double 23-24 du déflecteur en- taurtrznt 21 pour adainté8rer le combustible en fines gouttelettes ayant le cône d'injection d'angle désiré couze dit ci-devant étant entre les deux angles de sommet des cônes 23 et 24.
A l'intérieur du ressort de tension de la soupape à pointeau 14 se trouve le fourreau amortisseur et d'arrêt 28, lequel agit ensemble
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rivaa l'ajustement coulissant du contacteur 18 dans l'I6saye 27 pour ; amortir effectivement les vibrations ou flottement.) de la soupape à pointeau 5.
Par conséquent, un flux turbulent de combustible entre les siéges 10 et 11 et une pulsation et fluctuation de la pression de
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combustible ne provoquera pas de pulsation ou vibration de la soupape à pointeau 5, l'amortisseur hydraulique 28 défini par le fourreau amortisseur 25 et le contsteur 12 étant effectifs pour empêcher ces mouvements de la soupape à pointeau. En outre, les sièges 10 et 11 sont ainsi empêches de marteler l'un contre l'autre.
Le coulage de combustible entre le ressort 14 et le fourneau d'arrêt 26 élimine le combustible stagnant de l'amortisseur 28 et,, en plue, le contact du fourreau 2 avec l'épaulement 29 prévient une surcharge du ressort 14.
A titre d'illustration, il a été constata qu'un gicleur selon la présente invention ayant un taux débit de 1000 livres à l'heure, un flux de combustible à 800 de pression par pouce carré et une pres- sion d'ouverture de 100 pouces par pouce carré tel qu'établi par le ressort de soupape à pointeau 14 produit une bonne qualité de jet même à des flux de combustible faibles de 30 livres-heure. En contras- te, des gicleurs à surface variable du même taux de débit mais utili- sant des soupapes à pointeau à tête conique ont une qualité de jet bien plus détérioré pour des flux de combustibel de 50 livres-heure et moins.
A titre d'exemple, dans le cas d'un gicleur comme montra dune les figures 1 et 2, où l'orifice de décharge dans le manchon est de .088 pouce de diamètre et la tige 8 de la soupape & pointeau est de .038 pouce de diamètre, il été obtenu de bons résultat.
comme dit ci- devant en faisant les sièges 10 et 11 d'une largeur radiale de .020 pouces approximativement, Les surfaces coniques 23 et 24 environ de 128 et 102 de sommet d'angle respectivement feraient slora inter- section comme représenté par la ligne 25 qui est d'environ .11 pouce de diamètre et qui se trouve pratiquement dans la même plan que le siège 11 de la soupape à pointeau 5 quand celle-ci eat en position ouverte sous l'influence ae la pression de combustiblemsximum dispo- nible {environ .012 pouce d'espacement entre les sièges 10 et 11).
Référant finalement à la figure 3. on remarquer* que quand la sou- pape à pointeau est ouverte comme mantré, le combustible s'écoulera radialement sous forme d'un film relativement mince entre lea siéges
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annulaires planée 10 et 11, et il est estimé qu'en raison de la préaenoe des borda internée relativement sigus 30 et 31, il se formera une contraction de veine 38 là où. le combustible entre initialement l'orifice défini entre les sièges annulaires planes 10 et 11.
La face externe 34 du film de combustible, dans la positi- on de flux taxé de la soupape à pointeau 5, coïncidera avec l'inter- section 25 des faces 23 et 24. La face interne 35 du film de com- bustible fera impact sur la surface 23 comme illustre et sera réflec- tie sur celle-ci et entrecroisera des mêmes éléments entre les faces 34 et 35.
A leur tour les résultantes 36 feront impact sur la sur- face 24 et rebondiront de celle-ci comme indiqué par les lignes 37 pour produire un cône d'injection pulvérisé d'un angle voulu et stitué combustible en gouttelettes finement divisées en vue de distii @ bution efficiente et combustion parfaite dans la cnambre de combus- tion.
Une partie minime du combustible est pulvérisée comme désigné par la ligne 38, l'angle du cône d'injection étant par la lighe 38 et les cônes de déflection 23-24 qui sont en rapport avec ce cône d'injection mesuré comme dit ci-devant.
Revendications.
1.- Un gicleur d'injection comportant un corps ayant une admis- sion pour liquide sous pression et un orifice de décharge, une $ou-* pape à pointeau sous tension de ressort supporta de façon mobile par la corps et un contacteur à ressort et un guide à ressort détermi- tant avec le corps une chambre d'amortissement pour réduire la vibra-! tion et pulsation de la soupape.
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1! GIc; LEURIt The present invention relates generally known indicated a
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nozzle and, more particularly an injection nozzle of Çoik- bustible for turbine & b & z and the like having combustion chambers in which liquid fuel is introduced in the form of a finely divided jet (this patent application is
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a partial curing of the patent application filed in the United States on August 4, 130,000. 51 413.
A popular nozzle forue for this purpose, ir6sertawaxt, is the adjustable orifice nozzle having a spring-tensioned pin valve, forced with a conical head adapted to cooperate with the sharp edge or seat of the formed discharge port. in the nozzle body, in order to constitute an annular passage of variable extent through which the fuel is
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rbsux and sprayed. With such a nozzle, the angle of the injection cone is determined by the conical head of the needle valve,
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the conical film of fuel being roepu in a spray jet beyond the base of the conical head.
Usually the edges of the relief hole and the base of the valve head at
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needle must be free of burrs or other imperfections, otherwise the quality of the injection is not as bonus as desirable. Likewise the axes of the discharge orifice and the conical head of the needle valve must be precisely coincident, or very close, in order to obtain the appropriate quality of the jet necessary for the efficient combustion of the fuel. combustibel in the engine.
The presence of burrs, imperfections, eccentricities etc., have been criticized all the more in known nozzles with low fuel flow when the needle valve has only moved a very small distance away from its position. contact with the edge of the discharge opening.
Keeping short of the foregoing, a main aim of this invention is to produce a nozzle which gives a better quality of spray pattern over the full range of fuel streams which it supplies besides what is obtainable with the known forms of sprinklers.
Another object of this invention is to provide an improved nozzle construction, the superior operation of which is little affected by the presence of small burrs, imperfections and eccentricities of the discharge port and needle valve head.
Another object of the invention is to produce a nozzle in which the fuel is ejected therefrom through an orifice of variable extent, which is composed of annular surfaces. parallel planes of the nozzle body and the needle valve respectively, and in which the resulting planar fuel film circulates is converted into a jet cone of fine droplets by the impact of the fuel on the inner face of a deflector which surrounds said orifice of variable extent.
Another object of the present invention is to construct a nozzle having a conical deflector against which the flow of fluid exiting the nozzle impinges to break the flow into fine droplets and to control the angle of the spray cone.
Yet another object of this invention is to construct a treadmill having a double angle conical reflector in order to increase
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the efficiency of breaking the impacting fluid into finely divided particles and for precise control of the taper angle jet
Other objects and advantages of the present invention will be clearly set out in the course of the following description.
For the implementation of the foregoing and in relation to the envisaged objects, the invention therefore comprises the characteristic details fully described below and more particularly set out in the claims, the following description and the appended drawings explaining in detail certain illustrative forms of the invention, these being however indicative of some of the various methods by which the principle of the invention can be employed.
In these drawings:
Figure 1 is an axial longitudinal section through one form of nozzle incorporating the present invention;
Figure 8 is a sectional view taken substantially along the line 2-2 of Figure 1, and
Fig. 3 is a fragmentary sectional view on a larger scale showing the flow of fuel which emerges radially from between the needle valve seats, and the nozzle body and impinges against the tapered internal walls of the baffle. surrounds, to produce the desired injection cone.
with reference now more particularly to the drawings, and first of all to FIG. 1, the nozzle illustrated therein comprises a nozzle body 8 provided with an orifice sleeve 3 which is mounted therein at its front end, this sleeve being shaped as guide 4 for needle valve 5.
The needle valve 5 comprises a cylindrical knurled or serrated head 5 on which is fixed a bush 7 made of tungsten carbide or the like either by brazing. Adjacent to this needle valve head 6 there is provided a constricted part 8 which together with the orifice sleeve 3 determines an annular passage 9. The juxtaposed ends of the sleeves 3 and 7 are formed into planar annular seats 10 and 11, which can be of equal diameters on the outside and inside.
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The rear end of the needle valve 5 carries an adjustable mounted spring contact 12 for the spring 14 which is adjustably compressed between the contactor / and the nozzle body 2, either by applying wedges in the form of a spring. C of different thickness in the groove 16 of the shank 17 of the needle valve 5, a nozzle retainer 18 being used with a gouaille 19 to hold the selected wedge 15 in place in order to compress the spring 14 in a predetermined way.
Preferably the spring 14 is fabricated from a length of tubing which preheats one or more helical slits 20 through the wall and terminating a short distance from the ends and disposed to eliminate the tendency to bend the ends relative to the wall. 'to each other and relative to the axis of the needle valve.
It can be seen that when the fuel pressure acting in the space A of the needle valve 5 exceeds the initial load of the spring 14, the needle valve will be moved forward in the body 2, so thereby moving the seat 11 away from the seat 10 in order to allow fuel to be ejected out between the seats. As fuel pressure increases the gap between seats 10 and 11 will gradually increase to allow more fuel flow from the nozzle.
It should be noted that the orifice and the needle valve sleeves 3 and 7 are coaxial and preferably of the same diameters inside and out, that the orifice sleeve 3 projects axially beyond the deflector surrounding SI of the nozzle 1, and that the needle valve sleeve 7 protrudes behind the head 6.
Comte said above, there is provided around the orifice and the needle valve sleeves 3 and 7 a baffle 21, which, as shown in Figure 3, is internally shaped to form a double-angled conical surface 23- 24, both angles of which are preferably, but not necessarily, apex greater than 90 but substantially less than 180.
For
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Seeing good results, the internal conical surface 23-24 of the deflector Si has adjacent ooaxial cones 23-24 having different vertex angles, with the angle of sOM. and greater of the esne 23
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being about 5 to 15 "(preferably 10 greater than the angle of the injection cone desired, and with the smaller sonnet angle of the cone 34 being about 5 to 150 (preferably 100) less than the Nail of the desired Injection location.
The axial position of the intersection of these cones 23 and 24 with respect to the seats 10 and 11 is not critical, but it is preferable that the line 25 is in the same plane as the seat 11 of the needle valve. when this valve 5 and is in the fully open position of the flower 3 as determined by the maximum fuel pressure available. The
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SI deflector is shown here as it is welded at several points to the nozzle body 2.
With the sewn nozzle construction described above and better against in Figure 3, a slight eccentricity of the needle valve id6o 11 relative to the deCLlx6 orifice and its seat 10 has no importance from the point of view of the functioning of the improved nozzle in general, it being of scc.e for minor burrs or other imperfections in the aibeee or their borda.
When the nozzle 1 is in operation with the needle valve 3 moved away from the seat ooaae in 1 figure 3, the fuel will flow radially at the moment through the circular opening between the flat annular ribs 10 and 11, and impact irons, cam illustrates, on the interna conical face s. double angle 23-24 of the inlet baffle 21 to adainté8rer the fuel in fine droplets having the desired angle injection cone couze said above being between the two apex angles of the cones 23 and 24.
Inside the needle valve tension spring 14 is the damper and stopper sleeve 28, which act together
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riveted the sliding adjustment of switch 18 in the Isaye 27 for; effectively dampen vibrations or float.) of the needle valve 5.
As a result, a turbulent flow of fuel between seats 10 and 11 and pressure pulsation and fluctuation of
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The fuel will not cause pulsation or vibration of the needle valve 5, the hydraulic damper 28 defined by the damper sleeve 25 and the contsteur 12 being effective to prevent these movements of the needle valve. Further, the seats 10 and 11 are thus prevented from hammering against each other.
The flow of fuel between the spring 14 and the stop furnace 26 removes the stagnant fuel from the damper 28 and, in addition, the contact of the sleeve 2 with the shoulder 29 prevents an overload of the spring 14.
By way of illustration, it was found that a nozzle according to the present invention having a flow rate of 1000 pounds per hour, a fuel flow at 800 pressure per square inch and an opening pressure of. 100 inches per square inch as established by the needle valve spring 14 produces good spray quality even at low fuel flows of 30 pound-hours. In contrast, variable area jets of the same flow rate but using cone-head needle valves have a much more deteriorated spray quality for fuel flows of 50 lb-hours and less.
For example, in the case of a nozzle as shown in Figures 1 and 2, where the discharge port in the sleeve is .088 inch in diameter and the valve & needle stem 8 is. 038 inch in diameter, good results were obtained.
as said above making seats 10 and 11 approximately .020 inches radial width, The tapered surfaces 23 and 24 approximately 128 and 102 corner apex respectively would intersect as shown by the line 25 which is about .11 inch in diameter and which lies substantially in the same plane as the seat 11 of the needle valve 5 when this is in the open position under the influence of the maximum fuel pressure available. (approximately .012 inch spacing between seats 10 and 11).
Referring finally to figure 3, note * that when the needle valve is opened as mantled, the fuel will flow radially as a relatively thin film between the seats.
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planar annuli 10 and 11, and it is believed that due to the preaenoe of the relatively sigus internate borders 30 and 31, a contraction of vein 38 will form where. the fuel initially enters the orifice defined between the flat annular seats 10 and 11.
The outer face 34 of the fuel film, in the charged flow position of the needle valve 5, will coincide with the intersection 25 of the faces 23 and 24. The inner face 35 of the fuel film will impact. on the surface 23 as illustrated and will be reflected thereon and will intersect the same elements between the faces 34 and 35.
In turn, the resultants 36 will impact and rebound surface 24 as indicated by lines 37 to produce an injection cone sprayed at a desired angle and made combustible into finely divided droplets for distillation. @ efficient combustion and perfect combustion in the combustion chamber.
A minimal portion of the fuel is sprayed as designated by line 38, the angle of the injection cone being by line 38 and the deflection cones 23-24 which are related to this injection cone measured as said above. in front of.
Claims.
1.- An injection nozzle comprising a body having an inlet for pressurized liquid and a discharge port, a spring-loaded needle valve movably supported by the body and a spring-loaded contactor. and a spring guide forming with the body a damping chamber to reduce vibration! tion and pulsation of the valve.