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Gicleur .
La présente invention concerne les gicleurs servant à pulvériser un liquide en un cône creux et a pour but de procurer un gicleur perfectionné de ce genre.
Des gicleurs servant à pulvériser des liquides ' . s'utilisent dans de. nombreuses applications dont une des. plus Importantes est de pulvériser- un combustible liquide.. dans l'appareil de combustion d'une turbine.à gaz, pour former un mélange de combustible liquide et d'air. Pour assurer un mé- lange optimum du combustible et de l'air, le liquide est débité par l'ajutage en un cône de pulvérisation creux. De plus, pour favoriser la combustion du combustible, l'angle de la pulvérisa-
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tion ou angle central du cône de pulvérisation est de préférence assezouvert (environ 80 ), pour améliorer la répartition du li- quide.
Avec des gicleurs classiques à large cône de pulvérisa- tion utilisés dans des turbines à gaz, comme la chambre de com- bustion est soumise à une pression élevée, il est extrêmement dif- ficile' de maintenir le cône de pulvérisation requis pour assurer une répartition appropriée du liquide. Aux pressions élevées cou- ramment utilisées dans la chambre de combustion, l'angle de la pulvérisation se referme et le cône se rétrécit ce qui provoque une mauvaise répartition du liquide et un mélange liquide-air incor- rect,en particulier à des débits de combustible élevés, affectant ainsi la combustion et provoquant une répartition inégale' de la température de la sortie de la chambre de combustion.
On a constaté que lorsqu'on utilise un gicleur du type spécifié dans une chambre de combustion d'une turbine à gaz, la région située à l'intérieur du cône de pulvérisation se trouve à une pression moins élevée que la pression ambiante de la chambre de combustion et la différence de pression résultante est principa- lement responsable de l'instabilité résultante du cône de pulvéri- sation et de sa tendance à se refermer.
Cela étant, la présente invention a pour but principal de procurer un gicleur servant à pulvériser du liquide en un cône creux qui soit plus stable que jusqu'à présent.
L'invention a également pour but de procurer un gicleur du type spécifié avec lequel la tendance du cône de pulvérisa- tion creux à se refermer, lorsqu'il est placé dans une atmosphère fortement pressurisée, soit réduite au minimum.
L'invention a encore pour but de procurer un gicleur du type spécifié comportant des moyens servant à diminuer la dif- ; férence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du cône de pulvérisation.
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Suivant l'invention, un organe tel qu'une barrette s'étend en travers de l'orifice de pulvérisation d'un gicleur conçu pour pulvériser le liquide en un cône creux. La barrette a pour effet, en fonctionnement, de diviser le cône en au moins deux parties espacées. L'espace entre les parties a pour effet de créer un trajet par lequel de l'air à la pression ambiante autour du cône de pulvérisation pénètre à l'intérieur de ce der- nier ce qui réduit au minimum la différence de pression et amé- liore la stabilité du cône de pulvérisation.
La construction intérieure du gicleur peut être classi- que. Par exemple, lorsque le gicleur est du type centrifuge bien connu, l'élément de tournoiement habituel peut être prévu pour imprimer un mouvement de tournoiement initial au liquide avant qu'il passe dans 1-'orifice de pulvérisation.
Ces buts et avantages de l'invention ainsi que d'autres encore ressortiront clairement de la description donnée ci-après avec référence aux dessins annexés,dans lesquels.: la Fig. 1 est une coupe axiale d'une partie d'une cham- bre de combustion de turbine à gaz comportant un gicleur pulvé- risant du combustible suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue d'extrémité avant,à plus grande échelle,du gicleur représenté sur la Fig. 1; la Fig. 3 est une coupe axiale suivant la ligne III-III de la Fig. 2; la Fig. 4.est une coupe axiale fragmentaire suivant la ligne IV-IV de la Fig. 2; la Fig. 5 est un graphique montrant les conditions de débit.obtenues avec un gicleur connu ;
la Fig. 6 est un graphique semblable à la Fig. 5 mais montre les conditions de débit obtenues avec la présente in- vention, et. la Fig. 7 est une coupe axiale d'une autre forme d'exé-
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cution de l'invention.
Les dessins détaillés et plus particulièrement la Fig. 1 représentent la partie d'extrémité amont d'une chambre de combustion 10 pourvue d'un gicleur de pulvérisation 12 suivant l'invention.
La chambre de combustion est représentée en partie, car elle peut être de n'importe quel type approprié utilisé pour produire des produits de combustion gazeux chauds sous pression afin d'entraîner une turbine à gaz (non représentée).
La chambre de combustion 10, dans les dessins, est du type "canister" et comprend un corps tubulaire 13 et une paroi d'extrémité amont 14 en forme de curette. Le corps 13 est percé de plusieurs lumières circonférentielles espacées 15 par lesquel- les de l'air comprimé pour la combustion est admis dans la chambre de combustion 16. Le gicleur 12 est alimenté de combustibls liqui- de depuis une source appropriée quelconque (non représentée) par une conduite 17 et est utilisé pour injecter du combustible liquide sous pression sous forme d@ pulvérisation dans la. chambre de combustion 16. Le gicleur est fixé dans la paroi d'extrémité 14 de n'importe quelle façon appropriée,par exemple par un écrou de blocage 18.
Comme le montre la Fig. 3, le gicleur 12 est du type centrifuge et est pourvu d'un corps extérieur 19 comportant une cavi' té cylindrique 20 délimitée à une extrémité par une paroi d'ex- trémité 21 du corps et taraudée en 22.
La paroi d'extrémité 21 est pourvue d'un orifice de dé- bit de combustible circulaire central 23 délimité en partie par une surface tronconique 24 à son extrémité intérieure. On organe de tournoiement 25 comportant une surface tronconique correspon- dante 26 est ajusté sur la surface 24 et est pourvu d'une cou- ronne circulaire de rainures obliques 27.
L'organe de tournoiement 25 est maintenu dans une posi-' tion étroitement ajustée par un organe de blocage cylindrique 28
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fileté en 29 pour se visser dans le taraudage 22 et comportant un partie de diamètre diminué 30 qui porte contre l'organe do tournoie- j ment. L'organe de blocage 28 comporte un passage axial 31 susceptible d'être raccordé à la enduite de combustible 17 (Fig. 1) et plu- sieurs lumières transversales 33.
Le gicleur 12, que l'on vient de décrira tst en substan- ce classique et fonctionne de la façon suivante. Du combustible liquide sous pression est introduit par la conduite 17 dans le passage 31 vers les lumières 33 et passe ensuite dans la partie annulaire de la cavité 20 (entre les filets 22 et la partie 30 de l'organe de blocage 28) par les rainures obliques 27 vers l'orifice de pulvérisation 23. Comme le liquide est divisé en plusieurs filets tournoyants par les rainures 27, il sort de l'orifice 23 sous une forme pulvérisée en un cône de pulvérisa- tion creux.
Suivant l'invention, le corps 19 du gicleur est pourvu d'une barrette 35 placée de manière à s'étendre diamétralement en travers de l'orifice de débit 23. La largeur transversale de la barrette est inférieure au diamètre de l'orifice de débit et la barrette peut être attachée au corps 19 de n'importe quelle façon appropriée. Mais, comme le montrent les dessins, la face d'extrémité du corps est pourvue d'une nervure annulaire 36 con- centrique à l'orifice 23 et la nervure est pourvue d'encoches dia- métralement opposées 37. Les parties d'extrémité opposées de la barrette 35 sont engagées dans les encoches 37 et sont fixées au corps 19 par des joints brasés 38.
Pendant le fonctionnement, comme le montrent les Fig. 1 et 4, le liquide sort du gicleur 12 sous une forme finement divi- sée et la pulvérisation forme un cône creux S comportant un angle de sommet extérieur ou conique a d'environ 80 Le cône de pulvé- risation S a la forme d'une gaine conique creuse dont la largeur augmente progressivement, comme indiqué par W, de sorte que l'angle
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conique intédrieur d1 est inférieur à l'angle conique extérieur a.
L'angle conique extérieur a est appelé angle de pulvérisation nominal. Mais, pour vérifier le débit, on considère "l'angle de conicité équivalent" comme le critère le plus important car il s'agit de l'angle auquel le débit du combustible est maxi- mum et cet angle est compris entre les angles c1 et a.
La barrette 35 est capable de diviser le cône S en deux demi-canes 81 et s2 séparés l'un de l'autre par deux espaces ou intervalles angulaires diamétralement opposés P (dont un seule- ment est représenté) dans lequel le débit est en substance nul.
Cela étant,pendant les conditions de combustion, avec des pressions ambiantes élevées dans la chambre de combustion 16, les effets aérodynamiques du cône de pulvérisation S tendent à créer une dépression dans la région R. Mais la différence entre la pression ambiante dans la chambre de combustion 16 et cel- le de la région S est diminuée, car les intervalles laissent passer de l'air comburant sous pression qui égalise les pres- sions.
Par conséquent, le cône de pulvérisation S tend à être plus stable que jusqu'à présent et les angles de pulvérisa- tion intérieur et extérieur c1 et a respectivement ont moins tendance à se refermer. On obtient ainsi une distribution plus stable du combustible pulvérisé dans la chambre de combustion 16 ce qui améliore la combustion.
Quoique la barrette 35 représentée sur les dessins, soit de section circulaire, elle peut être de n'emporte quelle autre section appropriée, par exemple elliptique, rectangulaire ou triangulaire. La largeur transversale de la bar - rette n'est pas critique. Mais des essais ont montré que la largeur transversale optimum de la barrette est celle qui donne aux inter- ' Vallès P une divergence angulaire d'environ 30 à 45 avec une petite de charge du combustible d'environ 7 kg/cm2 au passage de l'orifi- ce 23.
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Les Fig. 5 et 6 sont des graphiques montrant dés condi- tions de débit typiques obtenues avec un gicleur classique et
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avec le gicleur de l'invention,respectivement,à des fins de com- paraison. Les deux gicleurs. essayés sont en substance identiques sous tous rapports sauf que le premier utilisé pour obtenir les courbes représentées sur la Fig. 6 a été modifié et a été équipé de la barrette 35 qui divise le cône de. pulvérisation. Pour obte- < nir les deux jeux de graphiques représentés, la perte de charge j du combustible au passage des orifices a été maintenue à 7 kg/cm2.
Sur la Fig. 6, on peut voir que l'axe des abscisses porte la légende "demi-angle de pulvérisation" et l'axe des ordonnées porte la légende "débit de combustible". C'est-à-dire que les dé- bits du combustible sont indiqués pour la moitié du cône de pulvéri- sation du combustible S, le point 0 es abscisses étant pris à l'axe central 40 de l'orifice (Fig. 1 et 3). L'autre moitié du cône de pulvérisation-est en substance identique et n'est pas re- présentée pour la simplicité.
La Fig. 6 représente deux courbes A.et B. La courbe A a été obtenue à une pression ambiante de 2,09 kg/cm2 absolus ou légèrement supérieure à 2 atmosphères. Comme on peut s'en rendre compte, le point culminant 41 de la courbe A a été atteint à environ 32 de sorte que l'angle de pulvérisation"réel" est d'environ 640 tandis que le demi-angle maximum pour le -. débit du combustible est d'environ 40 de sorte que l'angle nominal a est d'environ 80 . Comme mentionné plus haut, l'angle réel est le critère important.pour évaluer les caractéristiques de pulvérisation d'un gicleur et a une valeur comprise entre celle des angles a et c1
On atteint la courbe b à une pression ambiante considé- * rablêment supérieure de 8,41 kg/cm" absolus ou légèrement supérieure à 8 atmosphères.
Le point culminant 42 de cette courbe se situe à environ 23 de sorte que l'angle de pulvérisation réel est d'envi-
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ron 46 et le demi-angle . maximum pour le débit du combustible est d'environ 30 de sorte que l'angle nominal a est d'environ 60 .
En d'autres termes, avec la présente invention, l'angle de pulvéri- sation nominal passe de 80 à 60 (diminution d'environ 25%) tandis' que l'angle de pulvérisation réel passe de 64 à 46 (diminution d'environ 29%).
Deux courbes A' et B' sont représentées sur le graphique de la Fig. 5. La courbe A' est obtenue à une pression ambiante de 2,01 kg/cm2 absolus ou d'environ 2 atmosphères. Le point culmi- nant 44 de la courbe A' est obtenu à environ 30 de sorte que l'angle de pulvérisation est d'environ 60 tandis que le demi-angle maximum pour le débit du combustible.est d'environ 47 et que l'an- gle, de pulvérisation nominal est d'e@viron 94
On obtient la courbe B' à une pression ambiante consi- dérablement accrue de 8,03 kg/cm2 absolus ou légèrement inférieure à 8 atmosphères.
Le point culminant de cette courbe est obtenu à environ 7,5 de sorte que l'angle de pulvérisation réel est d'en- , viron 15 et le demi-angle maximum pour le débit du combustible est d'environ 43 de sorte que l'angle nominal est d'environ 86 .
Cela étant, l'angle de pulvérisation nominal passe de 94 à 86 (diminution d'environ 9%),tandis que l'angle de pulvérisation réel passe de 60 à 15% (diminution d'environ 75%).
En comparant ces données, on peut remarquer que,malgré - que la diminution del'angle de pulvérisation nominal à des va- leurs élevées de la pression ambiante semble supérieure avec la présente invention (25% contre 9%), la diminution de l'angle de pulvérisation réel est considérablement moindre (29% contre 75%) Cela étant, la présente invention améliore fortement la stabilité de la répartition du combustible pulvérisé.
Quoique les Fig. 5 et 6 ne montrent que deux jeux de cour- bes pour la comparaison, d'autres courbes obtenues à des pressions
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ambiantes intermédiaires(non représentées) indiquent des résultats proportionnellement améliorés avec la présente invention.
La Fig. 7 représente un gicleur de pulvérisation de li- quide 50 suivant une variante de l'invention. Le gicleur 50 est du type connu sous le nom de "gicleur à air" et comprend un gicleur de pulvérisation de combustible centrifuge 51 en substance identique au point de vue construction et fonctionnement au gicleur 12 décrit plus haut et comportant une barrette 52 qui s'étend en travers de l'orifice de débit 53. Cela étant, la construction intérieure détaillée du gicleur 51 n'est plus représentée.
Le gicleur 50 comprend, en outre, un corps 54 comportant un organe de montage 55 (représenté en partie) présentant une bri- de taraudée 56 et un capuchon 57 vissé dans la bride 56. Le capuchon
57 comporte un orifice 58 de plus grand diamètre que l'orifice 53 ' et concentrique à ce dernier. La bride 56 comprend également une partie tubulaire 59 comportant une cavité taraudée 60 qui commu- nique avec un passage 61 et dans laquelle le gicleur 51 est vissé.
Le capuchon 57 comporte une douille intérieure 63 et forme avec celle-ci un passage annulaire convergent 64 qui com- munique à une extrémité avec l'orifice 58. Une chambre intérieure
65 formée conjointement par la douille intérieure 63 et par la partie cylindrique 59 communique avec un passage d'alimentation d'air 66 et un plateau de tournoiement annulaire 67 est placé entre le gicleur 51 et la douille 63. Le plateau de tournoiement
67 est pourvu d'une couronne annulaire d'ouvertures obliques 68.
En fonctionnement, du liquide sous pression provenant d'une alimentation appropriée (non représentée) est introduit par le passage 61 dans le gicleur 51 et est débité par ce dernier en un cône de pulvérisation creux divisé en deux parties par la bar- rette 52, comme décrit dans la première forme d'exécution.
Simultanément, de l'air sous pression provenant d'une alimentation appropriée (non représentée) est envoyé par le pas-.
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sage 66 dans la chambre 65 et passe ensuite par les ouvertures obliques 68 avec une action de tournoiement et est finalement .déchargé en une gaine annulaire autour du cône de liquide p ulvérisé débité par l'orifice 53. Le liquide pulvérisé est donc pulvérisé davantage par la gaine d'air qui l'enveloppe et est fina- lement éjecté par l'orifice 58.
Le capuchon 57 est également pourvu d'une couronne annulaire de lumières d'admission 70 et de plusieurs couronnes 'II' de lumières de sortie 71 qui entourent l'orifice 58. Pendant le fonctionnement comme décrit plus haut, de l'air ambiant est as- piré par les lumières d'admission 70 et est débité en plusieurs jets séparés par les lumières de sortie 71 pour maintenir la sur- face extérieure du capuchon 57 en substance exempte de dépôt de produits de combustion.
La présente invention procure donc un système simple et très efficace pour améliorer les caractéristiques de pulvé- risation d'un gicleur de pulvérisation de liquide: De plus, les caractéristiques de pulvérisation d'un gicleur utilisé avec une pression ambiante supérieure à la pression atmosphérique sont améliorées,de sorte que, lorsque du combustible liquide est ainsi pulvérisé dans une chambre de combustion sous pression, le mé- . lange d'air et de combustible est amélioré ce qui rend la combustion' plus uniforme.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux dé- tails d'exécution décrits,auxquels des changements et des modi- fication peuvent être apportés sans sortir de son cadre.
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Jet.
The present invention relates to nozzles for spraying liquid into a hollow cone and aims to provide such an improved nozzle.
Nozzles for spraying liquids'. are used in. many applications including one of. More important is to pulverize a liquid fuel .. in the combustion apparatus of a gas turbine, to form a mixture of liquid fuel and air. To ensure optimum mixing of fuel and air, liquid is delivered through the nozzle into a hollow spray cone. In addition, to promote combustion of the fuel, the angle of the spray
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The central angle or angle of the spray cone is preferably open enough (about 80) to improve the distribution of the liquid.
With conventional wide cone spray nozzles used in gas turbines, since the combustion chamber is subjected to high pressure, it is extremely difficult to maintain the spray cone required to ensure distribution. appropriate liquid. At the high pressures commonly used in the combustion chamber, the angle of the spray closes and the cone narrows causing poor distribution of the liquid and incorrect liquid-air mixing, especially at flow rates. high fuel, thereby affecting combustion and causing uneven temperature distribution of the combustion chamber outlet.
It has been found that when a nozzle of the type specified is used in a combustion chamber of a gas turbine, the region inside the spray cone is at a lower pressure than the ambient pressure of the chamber. combustion and the resulting pressure difference is mainly responsible for the resulting instability of the spray cone and its tendency to close.
However, the main object of the present invention is to provide a nozzle for spraying liquid into a hollow cone which is more stable than heretofore.
It is also an object of the invention to provide a nozzle of the specified type with which the tendency of the hollow spray cone to close, when placed in a highly pressurized atmosphere, is minimized.
Another object of the invention is to provide a nozzle of the type specified comprising means serving to reduce the dif-; The pressure difference between the inside and the outside of the spray cone.
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According to the invention, a member such as a strip extends across the spray orifice of a nozzle designed to spray the liquid in a hollow cone. The bar has the effect, in operation, of dividing the cone into at least two spaced parts. The space between the parts has the effect of creating a path through which air at ambient pressure around the spray cone enters the interior of the cone which minimizes the pressure difference and increases the pressure difference. improves the stability of the spray cone.
The interior construction of the nozzle may be conventional. For example, when the nozzle is of the well-known centrifugal type, the usual spinning element may be provided to impart an initial spinning motion to the liquid before it passes through the spray port.
These objects and advantages of the invention as well as others will emerge clearly from the description given below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an axial section of a portion of a gas turbine combustion chamber comprising a nozzle spraying fuel according to the invention; Fig. 2 is a front end view, on a larger scale, of the nozzle shown in FIG. 1; Fig. 3 is an axial section taken on line III-III of FIG. 2; Fig. 4 is a fragmentary axial section taken on line IV-IV of FIG. 2; Fig. 5 is a graph showing the flow conditions obtained with a known nozzle;
Fig. 6 is a graph similar to FIG. 5 but shows the flow conditions obtained with the present invention, and. Fig. 7 is an axial section of another form of embodiment.
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cution of the invention.
The detailed drawings and more particularly FIG. 1 show the upstream end part of a combustion chamber 10 provided with a spray nozzle 12 according to the invention.
The combustion chamber is shown in part because it can be of any suitable type used to produce hot gaseous combustion products under pressure to drive a gas turbine (not shown).
The combustion chamber 10, in the drawings, is of the "canister" type and comprises a tubular body 13 and an upstream end wall 14 in the form of a curette. The body 13 is pierced with several circumferential openings 15 spaced apart through which compressed air for combustion is admitted into the combustion chamber 16. The nozzle 12 is supplied with liquid fuels from any suitable source (not shown). ) via a line 17 and is used to inject liquid fuel under pressure in the form of spray into the. combustion chamber 16. The nozzle is fixed in the end wall 14 in any suitable way, for example by a locking nut 18.
As shown in Fig. 3, the nozzle 12 is of the centrifugal type and is provided with an outer body 19 having a cylindrical cavity 20 delimited at one end by an end wall 21 of the body and threaded at 22.
The end wall 21 is provided with a central circular fuel flow port 23 delimited in part by a frustoconical surface 24 at its inner end. A swirl member 25 having a corresponding frustoconical surface 26 is fitted to the surface 24 and is provided with a circular crown of oblique grooves 27.
The twirl member 25 is held in a tightly adjusted position by a cylindrical locking member 28.
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threaded at 29 for screwing into internal thread 22 and having a reduced diameter portion 30 which bears against the swirl member. The locking member 28 comprises an axial passage 31 capable of being connected to the fuel coating 17 (FIG. 1) and several transverse openings 33.
The nozzle 12, which we have just described tst in conventional substance and operates as follows. Liquid fuel under pressure is introduced through line 17 into passage 31 to openings 33 and then passes into the annular part of cavity 20 (between threads 22 and part 30 of locking member 28) through the grooves oblique 27 towards the spray port 23. As the liquid is divided into several spinning threads by the grooves 27, it exits from the port 23 in a spray form in a hollow spray cone.
According to the invention, the body 19 of the nozzle is provided with a bar 35 placed so as to extend diametrically across the flow orifice 23. The transverse width of the strip is less than the diameter of the orifice. flow rate and the bar may be attached to body 19 in any suitable manner. But, as shown in the drawings, the end face of the body is provided with an annular rib 36 concentric with the orifice 23 and the rib is provided with diametrically opposed notches 37. The end portions opposites of the bar 35 are engaged in the notches 37 and are fixed to the body 19 by brazed joints 38.
During operation, as shown in Figs. 1 and 4, the liquid exits the nozzle 12 in a finely divided form and the spray forms a hollow cone S having an outer or conical apex angle α of about 80 The spray cone S has the shape of a hollow conical duct, the width of which gradually increases, as indicated by W, so that the angle
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internal conical angle d1 is less than the external conical angle a.
The outside conical angle a is called the nominal spray angle. But, to check the flow, we consider the "equivalent taper angle" as the most important criterion because it is the angle at which the fuel flow is maximum and this angle is between the angles c1 and a.
The bar 35 is capable of dividing the cone S into two half-canes 81 and s2 separated from each other by two diametrically opposed angular spaces or intervals P (of which only one is shown) in which the flow is in zero substance.
However, during combustion conditions, with high ambient pressures in the combustion chamber 16, the aerodynamic effects of the spray cone S tend to create a vacuum in the region R. But the difference between the ambient pressure in the combustion chamber combustion 16 and that of region S is reduced, since the intervals allow the passage of pressurized combustion air which equalizes the pressures.
Therefore, the spray cone S tends to be more stable than heretofore, and the inner and outer spray angles c1 and a, respectively, tend less to close. A more stable distribution of the atomized fuel in the combustion chamber 16 is thus obtained, which improves combustion.
Although the bar 35 shown in the drawings is of circular section, it may be of any other suitable section, for example elliptical, rectangular or triangular. The transverse width of the bar is not critical. But tests have shown that the optimum transverse width of the bar is that which gives the inter- 'Vallès P an angular divergence of about 30 to 45 with a small fuel load of about 7 kg / cm2 at the passage of l 'port 23.
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Figs. 5 and 6 are graphs showing typical flow conditions obtained with a conventional nozzle and
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with the nozzle of the invention, respectively, for the purposes of comparison. The two jets. tested are in substance identical in all respects except that the former used to obtain the curves shown in FIG. 6 has been modified and has been fitted with the bar 35 which divides the cone from. spray. To obtain the two sets of graphs shown, the fuel pressure drop across the orifices was maintained at 7 kg / cm2.
In Fig. 6, it can be seen that the x-axis bears the legend "spray half-angle" and the y-axis bears the legend "fuel flow". That is to say that the fuel flow rates are indicated for half of the fuel spray cone S, point 0 on the abscissa being taken at the central axis 40 of the orifice (Fig. 1 and 3). The other half of the spray cone is substantially the same and is not shown for simplicity.
Fig. 6 represents two curves A. and B. Curve A was obtained at an ambient pressure of 2.09 kg / cm2 absolute or slightly greater than 2 atmospheres. As can be appreciated, the highest point 41 of curve A has been reached at about 32 so that the "actual" spray angle is about 640 while the half-maximum angle for the -. fuel flow rate is about 40 so that the nominal angle a is about 80. As mentioned above, the actual angle is the important criterion for evaluating the spray characteristics of a nozzle and has a value between that of angles a and c1
Curve b is reached at an ambient pressure considerably greater than 8.41 kg / cm "absolute or slightly greater than 8 atmospheres.
The highest point 42 of this curve is around 23 so the actual spray angle is approx.
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ron 46 and the half-angle. maximum for the fuel flow rate is about 30 so that the nominal angle a is about 60.
In other words, with the present invention, the nominal spray angle changes from 80 to 60 (decrease of about 25%) while the actual spray angle changes from 64 to 46 (decrease of about 25%). about 29%).
Two curves A 'and B' are shown in the graph of FIG. 5. Curve A 'is obtained at an ambient pressure of 2.01 kg / cm2 absolute or about 2 atmospheres. The highest point 44 of curve A 'is obtained at about 30 so that the spray angle is about 60 while the maximum half-angle for fuel flow is about 47 and l nominal spray angle is e @ approx. 94
Curve B 'is obtained at a considerably increased ambient pressure of 8.03 kg / cm 2 absolute or slightly less than 8 atmospheres.
The highest point of this curve is about 7.5 so that the actual spray angle is about 15 and the maximum half-angle for fuel flow is about 43 so that l The nominal angle is about 86.
However, the nominal spray angle changes from 94 to 86 (decrease of about 9%), while the actual spray angle goes from 60 to 15% (decrease of about 75%).
By comparing these data, it can be seen that, although the decrease in the nominal spray angle at high values of ambient pressure appears to be greater with the present invention (25% versus 9%), the decrease in the spray angle. The actual spray angle is considerably less (29% vs. 75%). However, the present invention greatly improves the stability of the distribution of the sprayed fuel.
Although Figs. 5 and 6 show only two sets of curves for comparison, other curves obtained at pressures
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Intermediate ambient conditions (not shown) indicate proportionately improved results with the present invention.
Fig. 7 shows a liquid spray nozzle 50 according to a variant of the invention. The nozzle 50 is of the type known under the name of "air nozzle" and comprises a centrifugal fuel atomization nozzle 51 substantially identical in construction and operation to the nozzle 12 described above and comprising a bar 52 which s' extends across flow port 53. However, the detailed interior construction of nozzle 51 is no longer shown.
The nozzle 50 further comprises a body 54 including a mounting member 55 (shown in part) having a threaded end 56 and a cap 57 screwed into the flange 56. The cap
57 has an orifice 58 of larger diameter than the orifice 53 'and concentric with the latter. The flange 56 also comprises a tubular part 59 having a threaded cavity 60 which communicates with a passage 61 and in which the nozzle 51 is screwed.
The cap 57 has an inner sleeve 63 and forms therewith a converging annular passage 64 which communicates at one end with the orifice 58. An inner chamber
65 formed jointly by the inner sleeve 63 and the cylindrical portion 59 communicates with an air supply passage 66 and an annular spinner plate 67 is placed between the nozzle 51 and the socket 63. The spinner plate
67 is provided with an annular crown of oblique openings 68.
In operation, pressurized liquid from a suitable supply (not shown) is introduced through passage 61 into nozzle 51 and is delivered by the latter into a hollow spray cone divided into two parts by strip 52, as described in the first embodiment.
At the same time, pressurized air from a suitable supply (not shown) is sent through the pass.
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sage 66 into the chamber 65 and then passes through the oblique openings 68 with a twirling action and is finally discharged in an annular sheath around the cone of sprayed liquid delivered through the orifice 53. The sprayed liquid is therefore further sprayed through. the air duct which envelops it and is finally ejected through orifice 58.
The cap 57 is also provided with an annular ring of inlet ports 70 and a plurality of rings 'II' of outlet ports 71 which surround the port 58. During operation as described above, ambient air is circulated. sucked through the inlet ports 70 and is discharged in several jets separated by the outlet ports 71 to keep the outer surface of the cap 57 substantially free from combustion product deposits.
The present invention therefore provides a simple and very effective system for improving the spray characteristics of a liquid spray nozzle: In addition, the spray characteristics of a nozzle used with an ambient pressure greater than atmospheric pressure are improved, so that when liquid fuel is thus sprayed into a pressurized combustion chamber, the m-. The mixture of air and fuel is improved which makes the combustion more uniform.
Of course, the invention is not limited to the execution details described, to which changes and modifications can be made without departing from its scope.