La présente invention a pour objet un ajutage de pulvérisation assurant, en amont de l'orifice, un écoulement en spirale logarithmique et comprenant une chambre de tourbillonnement dont au moins une partie est curviligne.
On sait que des ajutages de pulvérisation du type utilisant un écoulement en spirale logarithmique ou autre pour le fluide sont déjà connus: en particulier, le brevet britannique N" 760972 couvre un ajutage assurant des conditions d'écoulement optimales produites par la formation d'un courant en spirale logarithmique et, par suite, un rendement maximal de l'ajutage de pulvérisation uniquement grâce au réglage des deux cotes principales de l'ajutage; autrement dit, le rendement dépend à peu prés exclusivement de ces deux cotes. Ces deux cotes sont: la largeur à l'entrée et le rayon maximal de la chambre de tourbillonnement, c'est-àdire la chambre dans laquelle se forme le flux s'écoulant suivant une spirale logarithmique.
Ce brevet britannique indique qu'un rapport entre la largeur à l'entrée et le rayon maximal doit être maintenu dans la chambre de tourbillonnement à une valeur qui ne dépasse pas 2/9. Cependant, il a été constaté que ceci n'est pas vrai pour tous les cas et, au contraire, des rapports critiques entre au moins six paramétres définissant l'ajutage ont une importance déterminante pour l'obtention d'un ajutage efficace. De plus, il a été constaté que les ajutages existants du type général mentionné ci-dessus ne permettent pas, à beaucoup de points de vue, d'établir un dessin mécanique convenable où les paramètres définissant l'ajutage puissent être modifiés facilement par un remplacement des éléments de l'ajutage, tout en maintenant certains rapports déterminés à l'avance entre ces éléments tels que l'alignement de l'orifice de sortie sur l'axe de la chambre de tourbillonnement.
Suivant l'invention, I'ajutage de pulvérisation est caractérisé par le fait qu'il comporte un corps présentant un conduit d'entrée recevant le fluide à pulvériser et un alésage, un élément présentant un orifice de sortie communiquant avec la chambre de tourbillonnement, dont l'entrée tangentielle communique avec ledit alésage, les rapports des paramètres suivants étant compris dans les gammes indiquées ci-dessous:
:
EMI1.1
où kl à k5 sont des nombres réels positifs constants et
où k4 est inférieur à kl, k2, k3, k5
k5 est inférieur à kl, k2, k3
kl est inférieur à k2 et k3 et
k3 est inférieur à k2
tandis que
D désigne le diamètre de sortie de l'élément à orifice;
L désigne l'épaisseur de l'élément à orifice au droit de la sortie;
R désigne le rayon maximal de la chambre de tourbillonnement et
S désigne l'épaisseur de la nervure formée par la paroi intérieure
de la chambre de tourbillonnement à l'entrée de ladite
chambre.
Sur les dessins ci-joints donnés à titre d'exemple pour mieux
faire comprendre l'invention:
La fig. 1 est une coupe longitudinale passant par le centre
d'une première forme d'exécution d'un ajutage de pulvérisation pris à titre d'exemple.
La fig. 2 est une vue par-dessus de la chambre de tourbillonne
ment représentée en fig. 1, la paroi de cette chambre présentant la
forme d'une spirale logarithmique suivant la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. 3 est une coupe longitudinale suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. 5 est une vue par-dessus de la plaque présentant l'orifice de sortie.
La fig. 6 est une coupe de cette plaque suivant la ligne 6-6 de lafig. 5.
La fig. 7 est une coupe longitudinale traversant le centre d'un
ajutage de pulvérisation pour injection de combustible.
La fig. 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la fig. 7.
La fig. 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la fig. 7.
La fig. 10 est une vue par-dessus de l'ajutage de la fig. 7.
La fig. 11 est une vue en plan de l'ajutage de la fig. 7.
La fig. 12 est une coupe longitudinale traversant le centre de l'ajutage servant à l'injection de combustible dans une turbine à gaz.
La fig. 13 est une vue en bout de l'ajutage suivant la fig. 12.
La fig. 14 en est une vue partielle en élévation.
La fig. 15 est une coupe longitudinale passant par l'axe d'une variante de l'ajutage destiné à injecter du combustible dans une turbine à gaz.
La fig. 16 est une coupe longitudinale passant par l'axe d'une autre forme d'exécution d'un ajutage injectant un combustible dans une turbine à gaz.
La fig. 17 est une vue en coupe d'une modification de la plaque comportant l'orifice de sortie
La fig. 18 est une coupe d'une modification de la chambre de tourbillonnement.
Revenant à la fig. 1, I'ajutage de pulvérisation qui y est représenté comprend un logement 1 de forme cylindrique à gradins, présentant un filetage mâle 5 le long de sa partie extérieure de diamètre maximal. L'extrémité ouverte au sommet du logement 1 présente un alésage 6 dans lequel se place le corps 2 de la chambre de tourbillonnement comportant un fond 12 et entourant la chambre 9, ce corps étant associé à une plaque 3 présentant l'orifice de sortie. L'extrémité inférieure du logement 1 présente un alésage longitudinal 7 d'entrée disposé coaxialement par rapport à l'axe longitudinal A-A du corps 2 de la chambre de tourbillonnement, cet alésage comportant un filetage femelle 8 et par lequel on peut introduire le liquide à pulvériser.
Le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque 3 comportant l'orifice de sortie sont montés à frottement dur dans l'alésage 6, de manière à empêcher toute fuite le long de la paroi de cet alésage. Comme on le voit, les deux pièces peuvent être retirées facilement de l'alésage 6 lorsqu'on veut les remplacer. La plaque 3 comporte un orifice de sortie 10 et le corps 2 entoure la chambre 9, cette chambre 9 et cet orifice de sortie étant tous les deux disposés coaxialement par rapport à l'axe longitudinal A-A du corps 2. Etant donné que l'alésage 6 sert de gabarit pour l'alésage périphérique et pour les diamètres périphériques du corps 2 de la chambre de tourbillonnement et de la plaque à orifice 3, cette disposition est importante pour permettre le remplacement des pièces 2 et 3 susceptibles d'être montées sans difficultés dans le logement quelles qu'elles soient.
Ces remplacements sont nécessaires chaque fois que les pièces ont été usées ou endommagées par une utilisation prolongée ou qu'il faut les remplacer pour se conformer à des conditions de fonctionnement différentes.
Le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque à orifice 3 sont maintenus énergiquement à l'intérieur de l'alésage 6 du logement par un capuchon fileté 4 qui repousse la surface supérieure de la plaque 3 en empêchant ainsi toute fuite de fluide provenant du corps de la chambre. On peut également sceller le capuchon sur la paroi supérieure du corps 2 pour empêcher toute fuite. La paroi intérieure du capuchon 4 présente un filetage femelle Sa susceptible de venir en prise avec le filetage mâle 5 du logement 1.
Le liquide provenant d'un conduit d'alimentation non représenté en passant par l'alésage d'entrée 7 pénètre par l'entrée 13 (fig. 2), disposée tangentiellement par rapport à la paroi extérieure de la chambre de tourbillonnement 9. Le liquide est amené à circuler dans la chambre à peu près suivant une spirale logarithmique pour sortir par l'orifice de sortie sous forme d'un cône creux (fig. 1). L'enveloppe conique à paroi mince, symétrique par rapport à l'axe, formée par le liquide évacué le long du bord extérieur de l'orifice de sortie, se déchire en très fines gouttelettes sous l'action de la force centrifuge du fluide en écoulement.
Sur la fig. 2, on a représenté le corps 2 de la chambre de tourbillonnement en vue par-dessus et le trajet de l'écoulement du fluide pénétrant dans cette entrée tangentielle 13 est indiqué par une flèche. Comme on le voit sur la fig. 4 qui est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 2, le liquide monte par la partie découpée 12a ménagée dans le fond 12; après quoi, son épaisseur étant réduite, il pénètre dans l'intérieur au-dessus du fond 12 suivant une trajectoire horizontale. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
On voit sur les fig. 2 et 3 quatre paramètres principaux constitués par les cotes de cet ajutage de pulvérisation, ces paramètres considérés comme importants déterminant l'efficacité et le rendement en fonctionnement de l'ajutage de pulvérisation. Ces paramètres sont constitués par la hauteur de la chambre de tourbillonnement H, le rayon maximal de la chambre de tourbillonnement R, la largeur B de l'entrée tangentielle au voisinage de l'ouverture de la chambre de tourbillonnement et l'épaisseur S de la nervure formée par la paroi intérieure de la chambre de tourbillonnement devant l'entrée. La paroi latérale intérieure 14 de la chambre de tourbillonnement présente, de préférence, la forme de la spire extérieure d'une spirale logarithmique véritable.
On a constaté que, en général, une chambre à tourbillonnement en forme de spirale logarithmique doit être préférée au point de vue du rendement à une chambre circulaire. Il existe des conditions pour lesquelles il peut suffire d'utiliser des variantes, par exemple une chambre circulaire. En ce qui concerne le nombre d'entrées dans la chambre de tourbillonnement, il faut indiquer que l'on doit préférer, en général, une seule entrée, étant donné que cela assure un minimum d'encrassement et de frottement interne dans le fluide.
La fig. 5 représente la plaque à orifice 3 en vue par-dessus, la fig. 6 étant une coupe de cette fig. 5. La fig. 6 montre les deux autres paramètres principaux, à savoir les cotes constituées par le diamètre D de l'orifice de sortie 10 et l'épaisseur axiale L de la plaque à orifice au voisinage de cet orifice de sortie. L'angle au sommet 2+ du cône creux de pulvérisation formé par les gouttelettes du fluide est représenté en fig. 6.
Les fig. 7 à 11 représentent une autre forme d'exécution qui est intéressante, notamment pour l'injection du combustible dans les brûleurs à huile ou dans une chambre de combustion quelconque.
On a utilisé les mêmes chiffres de référence que pour les figures précédentes, pour les pièces analogues, lorsque cela est possible.
Sur les fig. 7 à 11, le logement 16 de l'ajutage, d'une forme généralement cylindrique, présente deux groupes de filetages mâles 17 et 18 formés sur deux parties différentes de son diamètre extérieur. Une extrémité ouverte du logement 16 présente, suivant son axe, un alésage longitudinal servant à recevoir le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque à orifice 3, comme dans le cas représenté en fig. 1. L'extrémité inférieure du logement 16 présente un axe longitudinal 20 également concentrique à l'axe du logement et dont le diamètre est inférieur à celui de l'alésage 19, cet alésage servant à recevoir le liquide à pulvériser.
Le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque à orifice 3 sont montés à frottement dur dans l'alésage 19 pour empêcher toute fuite le long de l'alésage 19 du logement 16. Les deux pièces 2 et 3 peuvent être retirées facilement de l'alésage 19 lorsqu'il s'agit de les remplacer. Le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque à orifice 3 sont maintenus énergiquement en place à l'intérieur de l'alésage 19 du logement 16 par un capuchon fileté 21 qui repousse la surface supérieure de la plaque à orifice 3 de manière à empêcher encore toute fuite de fluide. La paroi intérieure du capuchon 21 présente un filetage femelle 17a en prise avec le filetage mâle 17 du logement 16.
Comme dans le cas de la fig. 1, la chambre de tourbillonnement et l'orifice de sortie sont maintenus coaxialement par rapport à l'axe longitudinal de l'ajutage par la paroi intérieure du logement 16 entourant l'alésage 19 s'étendant au-dessus et au-delà du corps 2 pour entourer une partie de la plaque orifice 3. Le filetage 18 est destiné à venir en prise avec le filetage correspondant de la chambre de combustion ou de tout autre élément permettant de maintenir le logement 16 en place. Cet élément ou cette chambre vient buter contre l'épaulement 16a.
Les fig. 12 à 14 représentent une autre forme d'exécution particulièrement intéressante pour l'injection du combustible dans les chambres de combustion de turbines à gaz. Comme on le voit au mieux sur la fig. 12,1'ajutage de pulvérisation de cette chambre de pulvérisation comprend un logement 22 de forme cylindrique présentant deux filetages 23 et 24 formés sur des parties différentes du diamètre extérieur du logement. Une extrémité ouverte du logement 22 présente un alésage longitudinal 25 dans lequel sont montés à frottement dur le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque à orifice 3; I'orifice de sortie 10 et la chambre de tourbillonnement 9 sont disposés coaxialement par rapport à l'axe longitudinal du logement et de son alésage.
L'extrémité opposée du logement 22 présente un alésage longitudinal coaxial 26 de diamètre réduit assurant l'admission du fluide à pulvériser.
Le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque à orifice 3 sont maintenus à frottement dur dans l'alésage 25, de manière à empêcher toute fuite le long de cet alésage du logement 22. On peut retirer facilement, le cas échéant, les pièces 2 et 3 de l'alésage 25. Ces deux pièces 2 et 3 sont maintenues énergiquement en place dans l'alésage 25 par un capuchon fileté 27 qui repousse la surface supérieure de la plaque à orifice 3 et empêche ainsi toute fuite de fluide. la paroi intérieure du capuchon 27 présente un filetage femelle 23a venant en prise avec le filetage mâle correspondant 23 du logement 22.
La partie périphérique 28 du capuchon 27 présente une forme circulaire et son diamètre est tel qu'elle peut recevoir la partie cylindrique 29 d'un emboîtage de ventilation 30. Cet emboîtage 30 sert à refroidir la surface de l'ajutage et à le protéger contre tous dépôts gênants. Ceci est assuré par l'introduction d'un courant d'air passant par les différents canaux 31 ménagés à l'extérieur de la partie périphérique cylindrique du capuchon 27. L'air s'écoule vers la surface intérieure de la paroi transversale extérieure de l'emboîtage pour être distribué convenablement sur toute la surface de l'ajutage. La paroi intérieure 29 de l'emboîtage 30 est montée à frottement dur sur la partie cylindrique 28 du capuchon 27 de manière à être solidement maintenue en place.
Plusieurs ouvertures longitudinales 32 sont ménagées dans l'emboîtage leur nombre est égal à celui des canaux longitudinaux 31 du capuchon 27 de manière à être placées en regard de ces dernières et à permettre l'entrée de l'air à l'intérieur de l'emboîtage.
Une bague de verrouillage 39a assujettit énergiquement le capuchon 7 et le corps 22 de l'ajutage et empêche ainsi le desserrage de la connexion assurée par la partie filetée 23 de ce corps d'ajutage 22. Le filetage mâle 24 sert à maintenir le corps de l'ajutage 22 à l'intérieur d'un filetage femelle ménagé dans une chambre de combustion ou dans un collecteur principal distributeur multiple si la chambre de combustion comporte plus d'un ajutage.
Un filtre cylindrique 34 du type à cartouche est introduit dans l'alésage 26 à l'extrémité inférieure du logement 22 pour assurer la filtration du combustible. Le cadre de ce filtre 34 est brasé sur une bride 35 dont 1s périphérie extérieure circulaire 36 peut se loger à l'intérieur de la paroi 37 de l'alésage cylindrique 38 qui se présente devant l'entrée du combustible dans l'ajutage. Une bague élastique 39 maintient le collier 35 du filtre 34 en position.
La fig. 15 représente une autre forme d'exécution qui peut également servir à l'injection du combustible dans les chambres de combustion de turbines à gaz. Sur cette fig. 15, le corps 40 de la chambre de tourbillonnement qui est de forme cylindrique présente deux filetages mâles 41 et 42 formés sur deux parties différentes de sa périphérie extérieure. L'extrémité fermée du corps 40 est solidaire de la chambre 43 assurant un tourbillonnement en spirale. La périphérie extérieure 44 du corps 40 de la chambre de tourbillonnement est introduite dans l'alésage correspondant intérieur d'un capuchon 45 qui forme la pièce à orifice et qui présente à une extrémité l'orifice de sortie 10. La paroi intérieure du capu chon 45 présente un filetage femelle 41a venant en prise avec le filetage mâle 41 du logement 40.
Ces filetages 41 et 41a viennent en prise sur le corps au-dessous de la chambre de tourbillonnement pour assurer l'alignement axial. Le capuchon fileté 45 vient repousser la surface supérieure du corps 40 pour empêcher toute fuite de fluide. De plus, les axes de la chambre de tourbillonnement et de l'orifice de sortie sont maintenus alignés sur l'axe longitudinal du corps. Cependant la paroi 6 de l'alésage du corps principal qui, dans le cas de la fig. 1, agit comme calibre, n'existe plus dans le cas de la fig. 15.
La partie périphérique 46 du capuchon 45 est de forme circulaire et son diamètre est tel qu'elle peut recevoir la périphérie intérieure 47 de l'emboîtage de ventilation 48. Plusieurs gorges longitudinales 48a sont ménagées dans cette enveloppe 48 en regard des canaux longitudinaux 49 ménagés dans le capuchon 45, de telle sorte que l'air peut s'écouler vers la paroi intérieure 50 de l'emboîtage 48 pour être distribué convenablement à la surface de l'ajutage. La surface intérieure 47 de l'emboîtage 48 est montée à frottement dur sur la périphérie extérieure 46 du capuchon 45.
Pour empêcher tout desserrage de l'ensemble comportant l'ajutage en cours de fonctionnement, il est prévu un joint fixe 51 pour bien assujettir cet ensemble.
La partie mâle filetée 42 sert à maintenir le corps 40 de la chambre de tourbillonnement à l'intérieur du filetage femelle ménagé dans la paroi d'une chambre de combustion ou d'une tubulure multiple d'admission de combustible. Le filtre 52 est semblable à celui représenté en fig. 12.
La fig. 16 représente une autre forme d'exécution destinée à servir à l'injection de combustible dans les turbines à gaz. Cette forme d'exécution diffère de celles des fig. 14 et 15 en plusieurs points. Sur la fig. 16, le logement 53 de l'ajutage est de forme cylindrique et présente deux filetages mâles 54 et 55 sur deux parties différentes de sa périphérie extérieure. En avant de l'extrémité ouverte, du côté gauche de la fig. 16, de ce logement 53, se trouvent le corps 2 de la chambre de tourbillonnement et la plaque à orifice 3. Ce corps 2 et cette plaque 3 sont maintenus à frottement dur dans l'alésage 56 du capuchon fileté 57 qui assujettit ces pièces 2 et 3 en position à l'intérieur de l'alésage 56, ces pièces étant alignées sur l'axe de l'alésage par la compression effectuée sur la surface supérieure de la plaque à orifice 3, ce qui empêche toute fuite de fluide.
La paroi intérieure du capuchon 58 porte un filetage femelle 54a venant en prise avec le filetage mâle correspondant 54 du logement 53 de l'ajutage. Il est facile de retirer les pièces 2 et 3 de l'alésage 56 le cas échéant. D'une manière analogue à l'ajutage représenté en fig. 12, la fig. 16 présente également un emboîtage de ventilation 30, une bague de verrouillage 39a et un filtre 52.
La fig. 17 est une vue en coupe d'une forme d'exécution particulière du plateau à orifice 3 que l'on peut utiliser dans le cas des ajutages suivant les fig. 15 et 16. Dans ce cas, la plaque à orifice 58 présente une paroi intérieure 59 présentant une légère pente montante comme représenté sur le dessin. Ceci est avantageux pour guider d'une manière régulière les filets fluides horizontaux pour leur faire prendre une direction verticale à la sortie de l'orifice en réduisant ainsi au minimum les frottements internes du fluide.
La fig. 18 et une vue en coupe d'une variante de la chambre de tourbillonnement pouvant servir avec les ajutages décrits ci-dessus. Le corps 60 de cette chambre de tourbillonnement entoure la chambre proprement dite 61 dont le fond comporte une saillie conique 62 en son centre. Cette saillie est intéressante pour guider d'une manière régulière les filets fluides vers le haut et vers l'orifice pour réduire ici encore les frottements internes du fluide.
Dans tous les ajutages proposés ci-dessus, on remarquera que la concentricité de l'orifice ou du plateau de recouvrement comportant l'orifice est indépendante de la concentricité ou du manque de concentricité de la partie filetée du capuchon maintenant la plaque à orifice en place ou qui comporte elle-même l'ori- fice. Ceci est extrêmement avantageux et, de plus, dans les cas où le capuchon sert à maintenir en place la plaque à orifice au cours de l'assemblage de l'ajutage et du vissage du capuchon sur le logement, aucun effort de torsion ou de basculement n'est exercé tant sur la plaque à orifice, non plus que sur le corps de la chambre de tourbillonnement, ce qui pourrait autrement aboutir à une distorsion des deux pièces et provoquer l'excentricité ou le flambage de l'axe.
Au point de vue des tensions thermiques, l'ajutage que l'on a décrit ci-dessus est également avantageux pour de nombreuses raisons. En particulier, dans une application typique, la température de l'huile dans la chambre de combustion est de 38"C, tandis que, à l'extérieur de l'ajutage dans la chambre de combustion, cette température peut s'élever jusqu'à 540"C et, dans la zone ou l'air circule le long de la périphérie extérieure de l'ajutage, cette température peut être d'environ 360"C. Par suite des gradients de température se produisent, ce qui peut aboutir à un gauchissement ou à une voilure de la chambre de tourbillonnement en spirale introduite dans le logement et plus particulièrement de la plaque de recouvrement à orifice.
En laissant la plaque de recouvrement à orifice faire saillie au-dessus du bord supérieur du logement, cette plaque présente une plus grande résistance contre toute flexion et une plus grande rigidité.
Jusqu'à présent, les avantages théoriques, qui seraient possibles dans le cas de l'ajutage de pulvérisation utilisant une chambre de circulation dans laquelle une pellicule liquide est déchirée par la force centrifuge au-delà de l'orifice de sortie de la chambre de circulation, n'ont pas été assurés. On a constaté que l'impossibilité d'arriver au résultat optimal avec ce type d'ajutage de pulvérisation est dû principalement aux grandes pertes par frottement, au manque d'écoulement symétrique par rapport à l'axe et aux chocs mutuels des particules liquides à l'intérieur de la chambre de tourbillonnement, ainsi que dans les canaux d'entrée et de sortie. On a également constaté que ces défauts sont provoqués par un manque fondamental de compréhension de l'effet de la géométrie totale de l'ajutage représentée par les paramètres importants ci-dessus B, D, H, L, R et S.
Jusqu'à présent, les ajutages du type à chambre de tourbillonnement ont été conçus principalement suivant une méthode empirique ou par tâtonnements sans bien tenir compte des relations entre les six paramètres géométriques ci-dessus. De plus, la technique antérieure en ce qui concerne le processus de conception ne permettrait pas de prédire à l'avance l'efficacité de l'ajutage et de son jet pulvérisé, notamment en ce qui concerne l'angle au sommet du cône et le débit en poids du fluide. De plus, les ajutages antérieurs ne permettaient pas de déterminer certains critères en ce qui concerne l'indice de la distribution périphérique dans le jet et en vue d'obtenir pour cet indice une valeur inférieure à une valeur donnée ni même de prédire cette distribution. On a décrit ci-après l'effet et l'utilisation de l'indice de distribution.
Lorsqu'on dessine des ajutages du type à chambre de tourbillonnement en spirale, on part généralement de deux critères donnés par Acheteur auquel ce type d'ajutage est destiné. Ces deux critères sont l'angle au sommet du cone 2 et le débit effectif en poids W.,, du fluide. En partant de ces deux critères, on doit procéder comme suit pour définir certains paramètres gévmétriques de l'ajutage.
Comme on le sait, le coefficient de débit à la sortie K et l'angle au sommet 2+ du cône d'un ajutage sont fonction des paramètres géométriques de l'ajutage et de la chute de pression dans l'ajutage.
Pour un ajutage donné présentant les propriétés suivantes:
AP = la chute de pression à l'ajutage, autrement dit la diffé
rence de pression entre la pression à l'entrée de l'aju
tage et la pression ambiante dans le plan de sortie de
l'orifice de l'ajutage.
Wact = le débit en poids effectif du fluide (gamma)= la densité du fluide, c'est-à-dire son poids spécifique
2+= =l'angle formé par le cône de pulvérisation
Ain = la section droite d'entrée de l'ajutage = B.H.
g= l'intensité de la pesanteur
Aout=la section droite de l'orifice de sortie de l'ajutage
zD2
4
K= le coefficient d'évacuation correspondant à une chute
de pression #P dans l'ajutage
Dans ce cas, le débit en poids pour un fluide idéal (Wjdea,) est donné par l'équation
EMI4.1
Si l'on connaît le coefficient d'évacuation (K) pour une chute de pression particulière dans l'ajutage (#P), on peut écrire le débit en poids effectif Wact comme suit:
Wact = K.W.ideal.
On a constaté que le coefficient d'évacuation pour une chute de pression de référence donnée (Kref) est une fonction dérivée empiriquement (fil) du rapport entre les sections droites de l'ajutage à Ain l'entrée et à la sortie En définissant le rapport des sections
Aout droites sous la forme
EMI4.2
dans ce cas: (1) Kref=fl (x)=9,43 x 10-4+3,66 x 101 (x)' -2,0 x 10-
(x)2 + 6,0 x 10-2 (x)3 - 6,6 x 103 (x)4.
De plus, on a constaté que le coefficient de débit à la sortie pour une chute de pression quelconque AP peut être lié au coefficient de débit à la sortie pour une chute de pression de référence au moyen d'un facteur de correction (Cp) comme suit:
K=Cp Kref
Le facteur de correction Cp est une fonction (f2) de la chute de pression effective dans l'ajutage.
(2) Cp=f2 (#P)= 1,56-2,35 x 10-3 (#P) + 1,16 x 10-5
(#P)2-2,22 x 10-8 (#P)3 + 1,42 x 10-11 (#P)4.
De même, un groupe de fonctions dérivées empiriquement lie l'angle au sommet du cône de pulvérisation (2#) pour une chute de pression effective donnée au rapport entre les sections droites
Aint Ainsi l'angle au sommet du cône de pulvérisation pour la chute de pression (2#ref) est une fonction de ce rapport entre les sections droites comme indiqué par l'équation (3) 2 4're±(degrès)=fo (x)=6,6+2,75 x 10' (x)-2,95 > c 102
2 + 3,34 x 102 (x)1 - 1,48 x 102 (x)4.
Pour lier l'angle au sommet du cône pour une chute de pression quelconque à l'angle au sommet du cône de pulvérisation pour une chute de pression de référence 2ref on peut utiliser un facteur de correction (C2+) comme suit:
24' = C24' . 2#ref.
Le facteur de correction C24' est une fonction (f4) de la chute effective de potentiel dans l'ajutage et est donné par: (4) C2#=f4 (aP)=7,3 x 10-1 + 7,09 x 10-3 (aP)-3,96x 10-5
(aP)2+7,67x 10-8 (aP)3-4,87x 10-11 (#P)4.
En résumé, il existe quatre rapports fondamentaux définis empiriquement que l'on doit considérer pour déterminer les caractères de l'ajutage:
(1) Kref=fl (x).
Ce qui signifie que le coefficient d'évacuation pour une chute de pression de référence dans l'ajutage égale à APref est une fonction (fi) du rapport entre les sections droites.
(2) Cp = f2 (P) ce qui veut dire que le facteur de correction utilisé pour définir le coefficient d'évacuation K pour des chutes de pression différentes de la chute de pression de référence est une fonction (f2) de la chute effective de pression dans l'ajutage
(3) 2#ref = f3 (x) ce qui signifie que l'angle au sommet du cône pour une chute de pression de référence dans l'ajutage est une fonction (3) du rapport entre les sections droites
(4) c2R1/ = f4 (AP) ce qui signifie que le facteur de correction utilisé pour régler l'angle au sommet du cône pour des chutes de pression différentes de la chute de pression de référence est une fonction (f4) de la chute
de pression effective dans l'ajutage.
On peut établir facilement un ajutage en partant des équations (1 > (4) une fois que les différentes fonctions f, à f4 ont été déterminées.
Par exemple, on peut considérer que l'ajutage peut être établi pour assurer un débit donné en poids Wact avec un angle au sommet du cône de pulvérisation 2Jr déterminé pour une chute de pression donnée AP dans l'ajutage.
Premier stade:
En partant de l'équation (4), on calcule C2+ pour la chute de pression donnée dans 1'ajutage AP.
Deuxième stade: 2#
Sachant que 2#ref= 2#d'après la définition de C2+, étant
C2#
donné que l'on obtient C2# à partir du premier stade et que 2# est
donné, on peut résoudre l'équation (3) pour le rapport entre les sections droites
EMI4.3
autrement dit:
EMI4.4
Troisième stade:
En partant de l'équation (2) on calcule Cp pour une chute de pression donnée AP dans l'ajutage.
Quatrième stade:
En partant de l'équation (1) on calcule Kref pour le rapport entre les sections droites obtenu à la suite du deuxième stade.
Ensuite, connaissant Cp à la suite du troisième stade, on résout, pour obtenir le coefficient d'évacuation K correspondant à une chute de pression donnée AP, l'équation déjà indiquée
K=Cp.Kref
Cinquième stade:
Or, on peut résoudre cette équation pour le diamètre D de l'orifice de sortie. On sait déjà que
Wact = K.Wideal
EMI4.5
Il s'ensuit que
EMI4.6
à un coefficient près suivant les unités adoptées.
Sixième stade:
En utilisant les rapports entre les autres cotes de l'ajutage telles qu'elles sont définies par les exigences d'une bonne distribution périphérique dans le jet comme décrit ci-après, il est possible de définir les cotes importantes de l'ajutage autres que D. Au cours de ce processus, il faut tenir compte du fait que la section droite d'entrée de l'ajutage Arn, égale à B x H, doit être maintenue à un niveau tel que le rapport entre les sections droites conserve la même valeur telle qu'elle a été déterminée à l'avance au cours du deuxième stade.
Il doit être entendu qu'en suivant le processus décrit, les rapports entre les passages ménagés dans l'ajutage, c'est-à-dire entre les paramètres B, D, et H sont établis pour un débit et un angle au sommet donnés.
On va maintenant décrire un processus particulier pour obtenir fi, 2, f3, f4, tels qu'ils sont utilisés pour les équations ci-dessus (1), (2), (3), (4). Bien entendu, tout autre processus approprié peut être appliqué conformément à la technique généralement admise. Au cours de ce processus, on obtient une famille d'ajutages de conception similaire du type à pulvérisation en spirale logarithmique, mais présentant des sections droites d'entrée et de sortie qui sont différentes et l'on fait fonctionner ces ajutages sur une gamme étendue de chutes de pression dans l'ajutage, allant par exemple de 0 à 50 kg par cm2. L'angle au sommet (2+) et le débit effectif (Wact) sont mesurés pour des chutes de pression différentes choisies.
Chacune de ces mesures donne par calcul la valeur du coefficient d'évacuation pour une chute de pression donnée, ce coefficient K étant égal au rapport entre les débits mesurés et théoriques, c'est-à-dire qu'on a:
EMI5.1
r étant le poids spécifique du combustible
Anut étant la section droite de l'orifice de sortie de l'ajutage, qui
est égale à
irD2
4 et
g= étant l'intensité de la pesanteur.
Suivant un processus particulier à décrire, on part de vingt-sept combinaisons différentes d'ajutages en choisissant K et 2+ pour différentes valeurs de AP avec trois paramètres différents D, H et L, en laissant constants B, S et R. De ce total de vingt-sept, neuf combinaisons d'ajutages ont servi à définir K et 2 en faisant varier
D et H et en maintenant constants les paramètres L, B, S et R.
Les vingt-sept combinaisons d'ajutages utilisées ont paru suffisantes pour obtenir les données nécessaires dans les limites généralement admises des erreurs expérimentales et de construction. Bien entendu, on pourrait utiliser un plus ou moins grand nombre de combinaisons, suivant les exigences de la précision envisagée.
Les données obtenues au cours de ce processus, sont reportées sur un graphique et donnent deux familles de courbes. La première famille représente K en ordonnées avec Ajn/Aout en abscisses pour les différentes combinaisons d'ajutages et différentes valeurs de AP, chaque courbe de cette famille correspondant à une valeur donnée de AP, pour les différents ajutages du nombre de combinaisons indisponibles. La seconde famille présente en ordonnées les angles 2 mesurés en fonction des rapports de section droite AiriAout en abscisses pour les différentes combinaisons d'ajutages et différentes valeurs de AP, chaque courbe de la famille correspondant à une valeur donnée de A P pour les différents ajutages du nombre de combinaisons disponibles.
Pour faciliter l'utilisation des données définissant les courbes en vue d'une construction analytique générale des ajutages, on a transformé les courbes en équations numériques de manière à obtenir fl, 12, 13 et f4 de la manière suivante:
Premier stade:
On obtient le coefficient d'évacuation K à partir de la première famille de courbes en fonction du rapport entre les sections droites:
a) étant donné que le coefficient d'évacuation K varie avec la chute de pression A P dans l'ajutage pour une valeur constante du rapport des sections droites, on choisit une chute de pression de référence pour laquelle on veut trouver la relation entre Kr,,f et le rapport entre les sections droites. Ceci donne Kref dans l'équation (1).
Au cours des expériences que l'on est en train de décrire, on a choisi une chute de pression de 20 kg/cm2 comme valeur de Kref pour obtenir fol, étant donné que cette valeur se trouve à peu près au milieu de la gamme des chutes de pression à examiner. Bien entendu, on pourrait choisir d'autres valeurs pour la chute de pression constante de référence.
b) Les données expérimentales donnant la relation entre K et le rapport entre les sections droites étant reportées pour une chute de pression de 20 kg/cm2 sont alors transformées par tout procédé de calcul manuel ou automatique, par exemple par le procédé des moindres carrés. Ce dernier procédé consiste à appliquer ces moindres carrés pour déterminer des polynômes des degrés 1, 2, 3, 4 de la forme
Kref= fi (Ajn/Aout) en passant par les groupes de données comportant des paires de valeurs. Ceci a donné Kref pour la chute de pression considérée
K 300.
Deuxième stade:
Pour obtenir le facteur de correction Cp, sous forme d'une fonction f2 de la chute de pression effective AP à partir de l'équation (2), on a tracé à nouveau les familles de courbes donnant K en fonction du rapport des sections droites pour des chutes de pression variant entre 1,8 et 50 kg/cm2. Les valeurs des rapports entre les sections droites sont obtenues à partir des mêmes combinaisons d'ajutages que l'on a déjà utilisées au cours du premier stade et elles sont identiques aux valeurs correspondantes de ces rapports utilisés au cours de celui-ci. Les données correspondant à chaque chute de pression A P sont obtenues à partir des expériences faites avec les différentes combinaisons d'ajutages.
Si K est le coefficient d'évacuation effectif pour une chute de pression quelconque A P, le facteur de correction est égal à
K
CP=
Kref
Comme on ra déjà expliqué, K et Krcf sont obtenus à partir de données expérimentales. Au cours de la deuxième partie du deuxième stade, on calcule toutes les valeurs de Cp pour chaque valeur particulière donnée du rapport entre les sections droites, correspondant aux valeurs de ces rapports prises sur la courbe Krcf = f(x). On a constaté que dans les ajutages déterminés définis ci-dessus, les valeurs de Cp pour une chute de pression particulière ne varient pas d'une manière importante pour des rapports de section droite différents.
C'est pourquoi, l'on peut reporter les données moyennes de Cp pour des valeurs différentes de AP et on applique le procédé des moindres carrés tel qu'il a été utilisé au cours du premier stade. L'équation correspondant à la courbe donne Cp=f2(AP).
Troisième stade:
Pour obtenir l'angle au sommet 2+ du cône comme fonction f3 du rapport entre les sections droites dans l'équation (3), on choisit une chute de pression de référence, étant donné que cet angle au sommet varie avec la chute de pression pour une valeur constante du rapport entre les sections droites. Au cours des expériences que l'on est en train de décrire, on a utilisé encore la même chute de pression de référence de 20 kg/cm2. Les données expérimentales donnant l'angle au sommet en fonction du rapport entre les sections droites, une fois reportées sur la seconde famille de courbes ont été extraites pour la pression de référence choisie et on a tracé la courbe correspondante. Cette courbe est alors transformée parle procédé des moindres carrés pour donner l'équation 24'ref= f3 (x).
Quatrième stade:
Pour obtenir le facteur de correction C2, comme fonction f4 de la chute de pression effective dans l'ajutage dans l'équation (4) afin de pouvoir déterminer l'angle au sommet 21lr du cône pour des chutes de pression autres que la chute de pression de référence, on procède comme suit:
a) on trace des familles de courbes donnant l'angle au sommet en fonction du rapport entre les sections droites pour des chutes de pression variant entre 1,8 et 50 kg/cm2. Les valeurs du rapport entre les sections droites proviennent des mêmes combinaisons d'ajutages que celles utilisées au cours du premier stade et sont identiques aux valeurs correspondantes de ce premier stade. Les données pour chaque angle au sommet sont mesurées expérimentalement.
Si 2+ désigne l'angle au sommet AP effectif du cône pour une chute de pression quelconque A P, le facteur de correction est égale:
EMI6.1
b) ceci étant fait, toutes les valeurs de C21lr sont calculées pour chaque valeur donnée de Ain/Anut correspondant aux valeurs de ces rapports sur la courbe 24'ref= f3(x).
On a constaté que les valeurs de C24' pour les ajutages ainsi définis ne varient pas d'une manière importante pour une pression donnée, lorsque les rapports entre les sections droites sont différentes. Par suite, on reporte les valeurs moyennes de C2+ en fonction des chutes de pression différentes et on obtient à partir de cette courbe, en la transformant par les procédés des moindres carrés comme dans le premier stade, l'équation suivante:
C24'= f4(AP).
Comme on le voit, on a ainsi décrit un procédé complet pour obtenir plusieurs paramètres de l'ajutage lorsqu'on donne l'angle au sommet et Wact ou encore pour prévoir l'angle au sommet et
Wact lorsqu'on connaît le rapport entre les sections droites et la chute de pression.
L'une des conditions les plus difficiles à satisfaire dans les ajutages à pulvérisation comportant une chambre de tourbillonnement à circulation consiste à pulvériser le liquide en fines gouttelettes et à évacuer le fluide pulvérisé sous forme d'un jet présentant une distribution uniforme des gouttelettes. Cette dernière propriété du jet est d'une importance fondamentale pour beaucoup d'applications de tels ajutages, en particulier dans le cas de l'injection du combustible dans les chambres à combustion des brûleurs à huile, turbines à gaz, et autres moteurs à combustion interne.
Le degré d'uniformité en poids des gouttelettes dans le jet produit par l'ajutage à pulvérisation peut être mesuré par l'indice delta qui forme une mesure quantitative pour le niveau de cette distribution. Pour mieux comprendre la conception de l'indice de distribution impliqué dans l'exécution du processus décrit dans le présent exposé, il est nécessaire de présenter une courte définition de rune des différentes manières d'obtention expérimentale de cet indice.
Suivant un procédé d'obtention de cet indice, on effectue un nombre total X d'observations sur le pourcentage du fluide pulvérisé aboutissant par exemple dans des secteurs égaux de 60 répartis à la périphérie d'un bassin de réception circulaire ou hexagonal.
La somme des valeurs des différences entre 16,66% et le pourcentage tombant effectivement dans chacun de ces six secteurs du bassin de réception pendant chacune des X expériences est utilisée comme indice de distribution.
En général, plus cet indice est faible et plus la distribution du fluide par l'ajutage suivant se rapproche de l'optimum dans le cône pulvérisé. Dans un grand nombre d'applications difficiles, par exemple si l'ajutage de pulvérisation est utilisé pour l'injection de combustible dans une chambre de combustion, un ajutage présentant un indice de distribution élevé provoquerait des concentrations de combustible irrégulières et fâcheuses qui aboutiraient à des points chauds sur la paroi de la chambre de combustion ou sur les éléments voisins tels que les aubes de la turbine.
En calculant les paramètres des ajutages à chambre de tourbillonnement, il est très important que le dessinateur puisse évaluer d'une manière quantitative, au cours de son processus de conception, l'effet des différents paramètres géométriques qu'il doit choisir en partie d'une manière arbitraire. On voit comment, dans le cas prévu, l'indice de distribution est utilisé comme un critère important et fondamental, pour pouvoir juger le projet d'ajutage en tenant compte de la géométrie totale de l'ajutage, ainsi que la qualité de la technique de fabrication à utiliser pour établir ce type d'ajutage de pulvérisation à chambre de tourbillonnement. L'utilisation de l'indice de distribution sert à améliorer la conception d'une manière optima et à estimer les possibilités de fabrication.
Lorsqu'on procède à la conception d'ajutages à chambre de circulation suivant la technique antérieure, on ne peut définir de tels critères et en particulier un critère comportant un indice de distribution. Il est important pour les buts envisagés d'utiliser l'indice de distribution aussi bien que les gammes des rapports entre les six cotes principales de l'ajutage comme indiqué ci-dessus, de manière à procéder d'une manière totalement nouvelle pour concevoir un ajutage et en prévoir l'efficacité en ce qui concerne une bonne distribution.
On a constaté que le fonctionnement optimum d'une chambre de tourbillonnement comportant une entrée avec un ajutage de pulvérisation est influencé d'une manière importante par les six paramètres ou cotes, à savoir: le diamètre de l'orifice D, l'épaisseur axiale L de la plaque à orifice de sortie, la largeur de l'entrée tangentielle B au voisinage de l'ouverture d'entrée dans la chambre de tourbillonnement, la hauteur H et le rayon maximum R de la chambre de tourbillonnement et l'épaisseur S de la nervure formée par la paroi intérieure de la chambre de tourbillonnement à son entrée.
Chacun de ces six paramètres géométriques est important pour Obtention de deux caractéristiques nouvelles et importantes, à savoir: la conception de l'ajutage et la possibilité de prévoir son fonctionnement en ce qui concerne l'indice de distribution prévu, pour un ensemble donné de ces six paramètres géométriques.
On a constaté qu'il n'y a pas un seul paramètre dont la valeur soit déterminante par elle-même. Au contraire, pour une valeur donnée d'un paramètre quelconque, choisie dans une gamme donnée de variables géométriques comme indiqué ci-après, on peut obtenir un fonctionnement optimum de l'ajutage avec une bonne distribution et cela en modifiant les autres paramètres à l'intérieur des limites définies à l'avance.
On a constaté que chacun des dix rapports géométriques suivants:
RLBH S
Groupe I D'D D D' D
R RH B H R
Groupe Il BH' D2, Û L' H constituant des variables géométriques indépendantes sont importants dans la définition de l'indice de distribution. La valeur de l'un quelconque de ces rapports ne détermine pas le fonctionnement au point de vue de la distribution. On a constaté que des ajutages présentant un indice de distribution inférieur à 30 sont généralement admissibles pour la plupart des applications de la pulvérisation. Cependant, dans les applications difficiles telles que Vinjection du combustible dans les chambres de combustion des turbines à gaz, Indice de distribution doit être très inférieur à 30.
Il s'est avéré que la constance ou le maintien de l'indice de distribution est excellent lorsque les ajutages présentent un faible indice de distribution.
Etant donné que les six variables ou paramètres géométriques indépendants D, L, B, R, H et S incorporés aux dix rapports ci-dessus sont importants, et étant donné qu'il y a une influence mutuelle entre ces paramètres, on ne peut définir un ensemble d'ajutages de bonne qualité en définissant des gammes pour chaque variable indépendamment. On peut cependant définir des gammes pour les dix rapports géométriques ci < Iessus, de manière à assurer l'existence de deux caractéristiques principales pour l'ajutage, à savoir: sa conception et la prévision de son fonctionnement en fonction de l'indice de distribution delta.
On remarquera que la conception et la prévision du fonctionnement en ce qui concerne cet indice de distribution forment deux caractéristiques indépendantes et les conditions pour chacune de ces caractéristiques seront décrites indépendamment.
Les gammes données pour les dix rapports formant partie des groupes I et II ci-dessus sont obtenues de la manière décrite ciaprès, ou par toute autre voie expérimentale ou mathématique.
Cependant le procédé que l'on veut décrire s'est avéré être suffisamment précis dans les limites normalement admises pour les erreurs expérimentales. En premier lieu, on effectue un certain nombre d'expériences impliquant différentes combinaisons d'ajutages avec des combinaisons différentes des paramètres D, L, R, H, B et S et l'on mesure l'indice de distribution pour chaque expérience.
Cette mesure de l'indice delta est effectuée de toute manière appropriée, par exemple, comme décrit ci-dessus. Les données provenant de chaque expérience servent pour un calcul ultérieur et on se sert commodément à cet effet d'un calculateur électronique, par exemple au moyen de cartes perforées ou d'un ruban magnétique.
Le second stade consiste à déterminer ceux des six paramètres géométriques de 1'ajutage qui sont les variables agissant sur l'indice de distribution et celles des combinaisons de ces paramètres telles que rapports linéaires D/R, parexemple carrés, puissances exponentielles, etc., doivent être examinées pour déterminer leur effet sur la distribution assurée par l'ajutage. Au cours dela première partie de ce second stade, on examine les rapports linéaires de toutes les combinaisons, par exemple en utilisant un programme régressif échelonné multiple dans un calculateur de manière à éliminer toutes les variables sans importance. Lorsque ces variables sans importance ont été éliminées, on agit sur le calculateur pour trouver les combinaisons les plus déterminantes telles que les rapports linéaires, etc., des paramètres.
On effectue alors d'autres analyses régressives pour éliminer encore davantage les paramètres qui ne sont pas essentiels pour cet examen. Lorsque les combinaisons sans importance des paramètres ont été éliminées, on forme une équation qui est l'équation fondamentale donnant l'indice de distribution delta. Dans un processus décrit à titre d'exemple, on effectue sept calculs régressifs et l'on est parvenu à l'équation donnant indice de distribution qui est l'équation (5):
L B S L2 B2 R2 -g1 --g-+gî-+g4-+gs--go-+K
DDD où g1 à - g, sont des facteurs représentant les coefficients d'influence et K une constante.
Au cours du troisième stade, on étudie les valeurs des combinaisons les plus importantes linéaires et au carré entre les paramètres. Dans le cas considéré, les quatorze combinaisons suivantes de variables:
L L2 H H2 R R2 D D2 B2 R2 D D2 R RH D D2 D D2 D D2 L L2 D2 L2 H R ' D2 ' L2 'H' R ' BH ' D2 ont été dépouillées pour les différentes combinaisons d'ajutages en cours d'examen. Dans ce cas, on a utilisé 243 combinaisons d'ajutages et 465 mesures du coefficient de distribution delta. Les données provenant du dépouillement de chacune des combinaisons ultérieures examinées de quatorze variables sont alors reportées pour différentes gammes du coefficient de distribution delta à savoir 20-25; 25-30; et 35-40 par exemple.
Autrement dit, on établit une courbe présentant ce coefficient en ordonnées en fonction de chacune des quatorze variables en abscisses pour une gamme donnée du coefficient delta.
On étudie chacune des courbes pour déterminer celles des variables qui ont agi sur l'indice de distribution d'une manière particulièrement importante. On arrive à ce résultat en établissant une ligne de discrimination et en rejetant les variables pour lesquelles un petit effet seulement est indiqué sur le coefficient delta. Autrement dit celles des quatorze variables indiquant un effet peu défini sur le coefficient delta sont rejetées, on utilise ainsi un procédé de tamisage. Celles des quatorze variables qui indiquent un effet plus important sont retenues.
Au cours d'un quatrième stade, toutes les analyses régressives du calculateur sont passées au crible pour les points des données qui ne satisfont pas à l'équation (5). Ceci permettait d'identifier les points qui se trouvent en dehors de la gamme prévisible de l'équa- points qui se trouvant en dehors de la gamme prévisible de l'équation (5) définissent les rapports critiques des groupes I et II. Les données expérimentales de l'exemple en cours de description pour différentes combinaisons d'ajutages ont été obtenues avec de l'eau formant le fluide sous une pression étalonnée de 7 kg/cm2. Pour des fluides autres que l'eau et des pressions différentes de celle indiquée, il faut appliquer des facteurs de correction appropriés pour la densité, la viscosité et la pression du fluide.
Cependant, la technique générale décrite pour définir les gammes possibles pour les dix rapports des groupes I et II, peut être utilisée avec un fluide sous une pression quelconque.
Pour l'eau sous une pression de 7 kg/cm2, les limites suivantes doivent être observées pour ces dix rapports, lorsqu'on a en vue les différents objectifs suivants:
1) Description du fonctionnement. Pour un fonctionnement de tous ajutages avec un indice delta de distribution inférieur à 30, il faut que les rapports du groupe I soient maintenus dans les limites suivantes:
R L
D < 12 - < 2,62 B H
- < 182 - < 4,77
D 'D
Ces quatre rapports tels qu'ils sont définis par les limites énoncées sont d'importance fondamentale et déterminent les cinq cotes de l'ajutage en dehors de S.
Les rapports du groupe II assurent d'une manière raffinée la définition des quatre rapports des paramètres ci-dessus:
R RH 10 R > 40; RH < 10
BH D2 D2
B H R
L < 0,8; L < 1,75; H > 1,25
Les rapports du groupe II forment des critères confirmant ou écartant les rapports du groupe I en ce qui concerne la possibilité de leur utilisation pour décrire le fonctionnement de l'ajutage. Les rapports du groupe II sont susceptibles d'écarter des choix possibles de cotes qui ne sont pas compatibles entre elles.
2. Prévision du fonctionnement : Pour pouvoir prévoir le fonctionnement, cette possibilité de prévision est déterminée par les gammes suivantes pour les trois rapports suivants: R
1,7 < - < 8,0
D
L
D < 4,0 S
0,1 < - < 0,33
D
En demeurant à l'intérieur des limites ainsi prévues pour les trois rapports de paramètres, on peut prédire le fonctionnement d'un ajutage en fonction de son indice de distribution. Il faut remar quer que les ajutages choisis dans les limites imposées pour RL S - - et- ont un fonctionnement que l'on peut prévoir, mais qui n'est pas nécessairement un fonctionnement excellent.
En résumé, l'utilisation des dix rapports dont il a été question ci-dessus, permet au producteur d'établir un ajutage présentant un indice de distribution qui se trouve au-dessous d'une valeur déterminée, 30 dans le cas considéré, avec les gammes indiquées
RL S ci-dessus. L'utilisation des trois rapports D DX et D permet également de prévoir le fonctionnement de l'ajutage en ce qui concerne cet indice de distribution delta.
De plus, rée'nation (5) permet au producteur d'obtenir par analyse mathématique l'indice de distribution pour un ajutage quelconque. Ceci est extrêmement important, étant donné que le constructeur peut savoir ainsi si l'ajutage qu'il a conçu présente ou non indice de distribution désiré.
Les ajutages établis conformément au procédé indiqué présentent un grand nombre d'avantages décisifs et en particulier l'ajutage obtenu assure:
1. La possibilité de maintenir à peu près constant l'angle de distribution pour une gamme étendue de débits en volume sous des pressions variables de la charge de liquide.
2. La possibilité de maintenir un coefficient d'évacuation à peu près constant pour une gamme étendue de pressions et de débits en volume.
3. La production de gouttelettes très fines pour des pressions de fluide relativement faibles.
4. Une variation de pression réduite au minimum entre les débits en volume les plus élevés et les plus faibles, ce qui permet de maintenir la pression maxima à une faible valeur.
5. La possibilité de prévoir des sections droites relativement grandes pour le passage du fluide, afin de réduire les risques de colmatage.
6. La distribution uniforme en poids des gouttelettes dans
le jet conique, ce qui correspond à un bon indice de distribution pour une gamme étendue de débits en volume.
7. Le maintien de la production de fines gouttelettes sur une gamme étendue de débits.
8. Le maintien d'une pulvérisation excellente et d'un excellent niveau pour l'indice de distribution pendant une durée d'utilisation relativement longue de l'ajutage.
9. Dans le cas de l'utilisation pour l'injection du combustible dans des chambres de combustion, l'obtention d'une bonne stabilité de combustion, d'un excellent rendement de la combustion et d'un allumage sûr dans les conditions les plus défavorables pendant
une durée d'utilisation très longue de rajutage.
10. Un fonctionnement efficace avec un rendement excellent
lorsqu'on pulvérise des liquides ou des combustibles de forte
viscosité.
11. Une durée très longue d'utilisation possible de l'ajutage.
12. Un fonctionnement efficace avec un rendement excellent
dans le cas des ajutages ayant les débits en volume les plus faibles
et les plus forts.
13. L'obtention des gammes maxima possibles pour les débits.
14. Une conception simple avec une construction rustique
susceptible de résister aux fatigues résultant du fonctionnement
et en particulier aux fatigues d'origine thermique.
15. Une conception simple avec un petit nombre d'éléments
convenant à une production de grande précision avec une surface
de qualité optimale, un assemblage facile et en même temps d'un
entretien et d'un remplacement faciles des éléments.
16. Une conception simple qui permet de prévoir mathé
matiquement les paramètres principaux du fonctionnement tels que
l'indice de distribution périphérique, le coefficient d'évacuation et
l'angle au sommet du cône de pulvérisation, ce qui supprime la
nécessité de concevoir et de construire l'ajutage à partir de procédés par tâtonnements, onéreux et aboutissant à des pertes de temps.
17. Un rendement élevé de la combustion pour une gamme étendue de rapports entre le combustible et l'air.