FR2602009A1 - Injecteur de carburant a air pulse muni d'une valve monobloc elastique en porte-a-faux regulatrice du debit de carburant, procede de fabrication dudit injecteur, et procede pour diminuer un bouchon de vapeur resultant d'une haute temperature - Google Patents

Abstract

INJECTEUR DE CARBURANT A AIR PULSE MUNI D'UNE VALVE MONOBLOC ELASTIQUE EN PORTE-A-FAUX REGULATRICE DU DEBIT DE CARBURANT, PROCEDE DE FABRICATION DUDIT INJECTEUR, ET PROCEDE POUR DIMINUER UN BOUCHON DE VAPEUR RESULTANT D'UNE HAUTE TEMPERATURE. UN INJECTEUR 10 DE CARBURANT A AIR PULSE PRESENTE DES CORPS 12, 14. CES CORPS FORMENT UNE CHAMBRE A AIR INTERNE A ORIFICE DE SORTIE 60, UNE CHAMBRE A AIR EXTERNE A ORIFICE DE SORTIE 62 ET UN CANAL ANNULAIRE 52 A CARBURANT, PRESENTANT UN ORIFICE DE SORTIE 56. UN EPAULEMENT 43 OBTURE LEDIT CANAL 52, HORMIS UNE OUVERTURE 44. UNE VALVE ELASTIQUE 50 A TETE 110 EN PORTE-A-FAUX EST POUSSEE CONTRE L'EPAULEMENT 43, ET PEUT ETRE OUVERTE EN VUE D'UNE SORTIE TOURBILLONNAIRE DU CARBURANT, DE LADITE OUVERTURE 44 AUDIT CANAL ANNULAIRE 52.

Description

INJECTEUR DE CARBURANT A AIR PULSE MUNI D'UNE VALVE

MONOBLOC ELASTIQUE EN PORTE-A-FAUX REGULATRICE DU DEBIT DE CARBURANT, PROCEDE DE FABRICATION DUDIT INJECTEUR, ET

PROCEDE POUR DIMINUER UN BOUCHON DE VAPEUR RESULTANT D'UNE HAUTE TEMPERATURE

La présente invention se rapporte à des réalisations d'injecteurs de carburant à air pulsé et à des procédés pour éviter un bouchon de vapeur dans des moteurs à turbines à gaz et, en particulier, à des réalisations d'injecteurs de car5 burant à air pulsé équipées d'un système d'obturation bien spécifique, dans la buse de l'injecteur et à proximité de la sortie de ce dernier, afin de provoquer une chute de haute pression pour le carburant à proximité de l'extrémité de sortie de l'injecteur, de façon à réduire la vaporisation du 10 carburant, dans les canaux à carburant en amont du système

d'obturation, résultant de hautes températures.

Le brevet US-A-3 684 186 (William F. Helmrich), délivré le 15 août 1972, illustre sur la figure 2 un injecteur de carburant connu à air pulsé pour moteurs à turbines à gaz, cet 15 injecteur présentant des chambres sensiblement concentriques pour des circulations d'air interne et externe et pour un flux de carburant intermédiaire, ainsi que des orifices de sortie sensiblement concentriques, destinés à délivrer et à mélanger entre eux les courants d'air interne et externe et le flux 20 de carburant. Le brevet US-A-3 980 233 (Harold C. Simmons), délivré le 14 septembre 1976, illustre un injecteur de carburant à air pulsé de réalisation similaire, pour un moteur à turbine à gaz. Du fait de la chute typique de basse pression d'injecteurs du type à air pulsé, de tels injecteurs se25 lon l'art antérieur renferment une valve régulatrice du débit de carburant,logée dans un boitier à l'extrémité opposée d'un montant de support de l'injecteur, considérablement en amont de la buse de l'injecteur et à l'extérieur du carter du brûleur, ce qui entretient une contre-pression destinée à une valve située considérablement en amont de la buse d'injection. Ces-multiples valves régulatrices de carburant se

sont avérées nécessaires pour contrebalancer l'effet de pression différentielle, de façon à assurer une délivrance adé5 quate de carburant au brûleur du moteur, par suite des buses à faible contre-pression des injecteurs à air pulsé employés.

La faible contre-pression du carburant régnant dans la buse d'injection, concrètement de la valve à carburant éloignée située en amont jusqu'à ladite buse, a pour effet que le carburant se trouvant en aval de cette valve tend à se vaporiser lorsque la température du carburant augmente, comme expliqué dans le paragraphe suivant. De plus, les canaux à carburant situés en aval de la valve régulatrice et gagnant la buse d'injection accusent des circonvolutions et sont sou15 vent de petites dimensions, de sorte qu'ils peuvent aisément

provoquer un bouchon de vapeur ayant des conséquences néfastes, comme exposé dans le paragraphe ci-après.

Des efforts ont été récemment développés pour augmenter la puissance (propulsion) et l'efficacité de moteurs à turbi20 nes à gaz, en particulier pour des applications militaires, en faisant croître la température de service des gaz chauds qui sont engendrés dans le brûleur et circulent ensuite jusqu'à la turbine, puis franchissent la sortie du moteur. Bien que des injecteurs de carburant à air pulsé du type illustré 25 sur la figure 2 du brevet précité US-A-3 684 186 (Helmrich) soient d'un fonctionnement satisfaisant dans les moteurs courants à turbines à gaz dans lesquels la température du carburant est d'environ 121 C dans la buse d'injection, des expériences initiales conduites avec les mêmes injecteurs dans des moteurs à températures supérieures, dans lesquels la température du carburant dans la buse se situe dans la plage comprise entre environ 149 C et environ 2040 C, ont mis en évidence un problème de vaporisation du carburant, dans les

canaux en aval de la valve régulatrice et dans la buse d'in35 jection, par suite des températures supérieures impliquées.

La vaporisation du carburant se traduit, dans les canaux de circulation de ce dernier, par un bouchon de vapeur entrainant des saccades ou des interruptions passagères du flux de carburant provenant de l'injecteur, ce qui, à son tour, provoque une instabilité de combustion et affecte négativement

le fonctionnement du moteur.

Le brevet US-A-3 589 321 (Darrel G. Bobzin), délivré le août 1971, illustre une réalisation d'injecteur de carburant pour un moteur à turbine à gaz comprenant de multiples valves à lames de ressort rectilignes supportées par une plaque obturatrice cylindrique, chaque valve à lame de res10 sort étant logée dans une fente qui forme la corde d'un arc, dans la plaque obturatrice, afin de commander le flux de carburant entre des canaux cylindriques s'étendant de la périphérie extérieure jusqu'à un alésage cylindrique interne ménagé dans la plaque obturatrice. Toutefois, l'injecteur de 15 carburant ainsi décrit n'est pas du type à air pulsé, et il n'est pas exposé à des températures de carburant supérieures

inhérentes à des moteurs récemment mis au point.

Le brevet US-A-2 107 998 (E.A. Rullison), délivré le 8 février 1938, décrit un dispositif de carburation à valve 20 pneumatique, dans lequel une valve annulaire à lame souple est retenue sur un disque de support et contre un siége de valve, de façon à commander le courant d'air délivré à un

moteur, et est ouverte par une condition de dépression régnant dans le carburateur.

La présente invention a trait à un procédé pour diminuer la vaporisation du carburant dans la buse d'un injecteur à air pulsé, ainsi que l'instabilité de combustion corrélative dans une turbine à gaz fonctionnant de manière à provoquer des températures plus élevées du carburant dans la buse d'in30 jection, en agissant sur le flux de carburant avec une valve fermée en deçà d'une pression de carburant sélectionnée et avec une valve exerçant un effet de régulation au-delà de cette pression de carburant sélectionnée, dans une zone axiale de la buse d'injection, à proximité et en amont de l'ouver35 ture de sortie du carburant, de manière à réduire la vaporisation du carburant en amont de la zone axiale de fonctionnement de la valve. Il est important que l'emplacement axial amont d'une telle valve de carburant soit choisi pour se trouver à une distance suffisante en amont de l'orifice de sortie du carburant, afin d'assurer la formation, dans cet orifice de sortie, d'une circulation de carburant compatible avec l'effet d'insufflation d'un courant d'air interne, la vaporisation du carburant dans la buse d'injection étant

ainsi réduite sans affecter négativement les caractéristiques de fonctionnement de l'injecteur par air pulsé.

L'invention se rapporte également, dans une forme de réalisation typique, à un injecteur de carburant à air pulsé pour moteurs à turbines à gaz récemment mis au point et fonctionnant à des températures supérieures, ledit injecteur comprenant une chambre à air interne, une chambre à air externe et une chambre ou canal annulaire à carburant entre ces cham15 bres à air dans la buse d'injection, ainsi qu'un moyen situé sur ladite buse pour former, dans le canal à carburant, un épaulement annulaire qui obture ce canal à l'exception d'un orifice de passage du carburant configuré pour imprimer, à la circulation traversante de carburant, un mouvement tour20 billonnaire dans une direction sensiblement circonférentielle par rapport à l'axe longitudinal du corps de l'injecteur, ledit injecteur présentant en outre une valve annulaire élastique pourvue d'une extrémité libre en porte-à-faux qui surplombe l'orifice à carburant, contre lequel elle est appliquée, 25 pour commander le flux de carburant provenant de cet orifice en réaction à des variations de la pression du carburant régnant dans le canal à carburant situé en amont. Par suite de son implantation sur la buse d'injection, au voisinage immédiat de l'extrémité de sortie, la valve élastique amplifie la 30 Chute de pression disponible pour l'atomisation du carburant, tout en réduisant concomitamment de manière substantielle la vaporisation du carburant et le bouchon de vapeur lorsque

l'injecteur est utilisé dans les moteurs à hautes températures.

Dans une forme de réalisation préférentielle de l'in35 vention, un corps interne d'injecteur comprend une région aval creuse de petit diamètre et une région amont de grand diamètre, cette région de grand diamètre étant munie, dans sa périphérie externe, d'une chambre réceptrice de carburant qui s'étend seulement en partie autour de la circonférence de ladite région de grand diamètre, cette chambre réceptrice formant une aile circonférentielle externe à épaulements aval et amont. Une fente de passage du carburant, relativement grande, s'étend à l'oblique à travers l'aile pour imprimer un mouvement tourbillonnaire à la circulation de carburant qui la traverse, et une petite fente de passage du carburant s'étend en aval à partir de la grande fente, de manière 10 à réguler un petit débit de carburant même lorsque la valve

élastique est fermée contre un siège sur l'épaulement aval.

Dans une autre forme de réalisation préférentielle de l'invention, une autre extrémité de la valve élastique est

montée rigidement sur l'épaulement aval de l'aile, en étant 15 espacée circonférentiellement de l'extrémité en porte-à-faux.

Cette extrémité fixe possède un profil à décroissance de section et à décroissance circonférentielle d'épaisseur en direction de l'extrémité libre en porte-à-faux, pour former une rampe sur laquelle le carburant s'écoule en des tourbil20 lons vers l'aval. Un organe annulaire de retenue, coiffant l'extrémité fixe non flexible de la valve élastique, possède une extrémité similaire à décroissance de section s'étendant circonférentiellement et reléguée circonférentiellement à distance de l'extrémité libre en porte-à-faux de la valve élast que, et il est assujetti à l'épaulement annulaire par des vis d'assemblage dont les têtes sont noyées dans cet

organe de retenue.

L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins 30 annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant selon l'invention; la figure 2 est une coupe de cet injecteur, selon la ligne 22 de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale du corps externe d'injecteur; la figure 4 est une coupe longitudinale du sous- ensemble comprenant le corps interne d'injecteur et la valve élastique; la figure 5 est une vue en plan du corps interne d'injecteur; la figure 6 est une élévation latérale correspondant à la figure 5; la figure 7 est une vue en plan de la valve élastique; la figure 8 est une coupe selon la ligne 8-8 de la figure 7; la figure 9 est une élévation latérale observée par la ligne 9-9 de la figure 7; la figure 10 est une élévation latérale observée par la ligne 10-10 de la figure 7; la figure 11 est une vue en plan de l'anneau de retenue la figure 12 est une vue en élévation observée par la ligne 12-12 de la figure 11; et la figure 13 est une coupe selon la ligne 13-13 de la

figure 11.

La figure 1 illustre un injecteur 10 de carburant du type à air pulsé, destiné-à un moteur à turbine à gaz à haute température et muni d'une buse d'injection T réalisée confor20 mément à l'invention pour provoquer une plus grande chute de pression du carburant et une vaporisation réduite de ce carburant, à partir de températures du carburant situées

- dans la plage globale comprise entre environ 149 C et environ 204 C, dans ladite buse d'injection.

La buse de l'injecteur de carburant se compose d'un corps externe d'injecteur 12 et d'un corps interne d'injecteur 14, ce dernier étant logé dans un alésage longitudinal 16 pratiqué dans ledit corps externe. Un bouclier thermique tubulaire 18 est fixé à l'intérieur-du corps interne 14, par exemple par 30 soudage ou par un autre procédé, pour former un espace mort d'isolation thermique. Un brasseur d'air 21, muni d'ailettes de brassage 23, occupe une position fixe dans le bouclier 18. Un carénage externe tubulaire 22 est assujetti à

l'extérieur du corps externe 12, par exemple par soudage ou 35 d'une autre manière, à des fins exposées ci-après.

Les dessins illustrent clairement que les corps d'injecteur externe et interne sont de configuration tubulaire. Le corps externe 12 présente un appendice tubulaire latéral ou montant de support 24, dans lequel est pratiqué un canal 26 destiné à recevoir, d'une manière connue, un carburant pressurisé provenant d'une pompe à carburant (non représentee). 5 D'une manière également bien connue, le montant de support possède, à l'extrémité opposée à la buse d'injection de carburant, une bride de montage permettant l'assujettissement à un carter du moteur, pour supporter ladite buse de la manière illustrée sur la figure 1 par rapport au brûleur; à l'extrémité opposée, ledit montant s'achève par un raccord en vue d'être relié à une durite de carburant. Un bouclier thermique extérieur 30 est fixé autour de l'appendice 24, pour donner naissance à un interstice 32. Similairement, un manchon intérieur 34 formant bouclier thermique est assujetti 15 dans le canal 26 à carburant, afin de délimiter un interstice

d'isolation thermique.

Les corps interne 12 et externe 14 de l'injecteur comportent, sur leurs longueurs, des parties tubulaires de section sensiblement cylindrique s'étendant en direction d'une 20 extrémité de sortie E de l'injecteur, ces parties cylindriques étant pour l'essentiel concentriques par rapport à l'axe longitudinal A dudit injecteur. Comme décrit ci-après, divers

canaux et chambres sont façonnés entre le carénage 22 et les parties cylindriques imbriquées des corps interne et externe 25 de l'njecteur.

Sur la figure 1, les corps interne 12 et externe 14 de l'injecteur délimitent une chambre 40 à carburant qui est ménagée en majeure partie dans le corps interne, cette chambre étant en communication avec le canal 26, qui lui délivre du carburant. La chambre 40 s'étend seulement en partie autour de la circonférence d'une région extrême 14a de grand diamètre, pour y former une aile curviligne circonférentielle externe 41. Comme le mettent en évidence les figures 4 et 6, la région extrême annulaire 14a de grand diamètre du corps interne 35 de l'injecteur est usinée pour former l'évidement ou chambre

dans cette région extrême annulaire,par ailleurs massive.

Le corps interne 14 de l'injecteur comprend un épaulement annulaire 42 tourné vers l'aval et, sur sa région 14a, une périphérie externe cylindrique 42a conçue pour s'appliquer de manière étanche contre une paroi 16a de l'alésage cylindrique 16 élaboré dans le corps externe de l'injecteur. Bien entendu, l'épaulement pourrait être prévu sur ce corps externe 12-. Au voisinage de la chambre 40 à carburant, un second épaulement radial ou transversal d'amont 43 est ménagé sur l'aile 41, une unique ouverture ou fente 44 à carburant établissant la liaison mutuelle des épaulements 42, 43 et étant 10 en communication par carburant avec ladite chambre 40. Comme le montre optimalement la figure 6, la fente 44 est configurée de façon que son axe S soit incliné par rapport à l'axe A lorsqu'on observe en plan, afin d'imprimer un tourbillon sensiblement circonférentiel au carburant qui la traverse. En 15 particulier, ladite fente 44 s'étend à travers l'aile curviligne 41 dans une direction inclinée par rapport à l'axe A, et elle comprend un orifice d'admission 44a dans l'épaulement 43 et un orifice de sortie 44b dans l'épaulement 42 l'orifice d'admission est décalé transversalement par rapport à 20 l'orifice de sortie, si bien que la fente 44 s'étend avec inclinaison transversale, entre les épaulements 42 et 43, par rapport à l'axe longitudinal A. Par conséquent, le carburant en provenance de l'orifice de sortie 44b a assurément tendance à s'écouler en des tourbillons dans le sens anti-horaire 25 et circonférentiellement sur la figure 2, dans la direction d'une flèche C, lorsqu'il circule en aval de la fente 44 pour

pénétrer dans une chambre annulaire 48 à carburant, de configuration tronconique convergente.

Le flux de carburant provenant de la fente 44 est comman30 dé par l'intermédiaire d'une valve annulaire élastique 50 installée sur l'épaulement annulaire 42, pour reposer contre

un siège rehaussé 47, comme décrit plus en-détail ci-après.

Comme représenté, une fente.plus petite 45 s'étendant transversalement est façonnée à partir de la fente 44 à tra35 vers le siège annulaire 47 rehaussé axialement sur l'épaulement 42, vers des zones adjacentes évidées 49, si bien que

cette fente 45 est toujours ouverte et établit une communica-

tion par carburant entre la chambre 40 et des canaux aval de passage du carburant, décrits ci-après. La fente 45 régule un débit lent de carburant vers lesdits canaux aval lorsque la valve élastique 50 est fermée et repose contre le siège 47. Cette fente 45 est à effet d'auto- nettoyage d'une manière telle que, une fois la valve 50 ouverte, le fort débit traversant de carburant débarrasse assurément cette petite fente de la crasse ou de corps étrangers susceptibles de s'y trouver. Comme déjà mentionné, le flux de carburant provenant de

la fente 44 afflue en des tourbillons tangentiels ou circonférentiels dans la chambre tronconique convergente 48, d'o le carburant s'écoule ensuite vers une chambre annulaire 52, puis vers une chambre annulaire tronconique de tourbillonne15 ment 54 pour sortir finalement par un ajutage 56, sous la forme d'un cône de carburant pulvérisé, en franchissant une lèvre annulaire 58 de sortie du carburant.

Lorsque le cône de carburant pulvérisé sort par la lèvre 58, il est mélangé à des courants d'air interne et exter20 ne qui sortent, respectivement, en franchissant des lèvres interne 60 et externe 62 de sortie d'air. Le courant d'air interne émanant de la lèvre 60 pénètre dans une extrémité amont 70 du corps interne 14 de l'injecteur, puis parcourt un alésage longitudinal cylindrique 72 de ce corps interne. 25 D'une manière connue par elle-même, le brasseur d'air 21 imprime des tourbillons à ce courant d'air interne. Le courant d'air externe provenant de la lèvre 62 pénètre dans une extrémité amont 74 du carénage externe 22, puis parcourt une chambre 76 de brassage d'air pour être enfin délivré par la30 dite lèvre 62. Il est bien connu que l'air pénétrant dans le corps interne 14 et dans le carénage 22 provient du compresseur amont (non illustré) du moteur à turbine à gaz. Le carénage externe 22 possède typiquement une surface de montage 80 destinée à coopérer avec une paroi 82 du brûleur en aval 35 du compresseur, de telle sorte que le flux de carburant et les courants d'air respectivement interne et externe soient introduits dans la chambre interne de combustion, pour y être

brûl és.

Les figures 4 à 10 ainsi que les figures 1 et 2 illustrent en détail la valve annulaire élastique 50, destinée à

commander le flux de carburant. provenant de la fente 44.

Comme représenté, cette valve annulaire élastique 50 com5 prend une partie fixe 100 et une partie 102 en porte-à-faux, sensiblement plus étroite, qui fléchit le long d'une ligne de flexion 103. La partie fixe 100 est montée rigidement sur l'épaulement annulaire 42 par l'intermédiaire d'un organe de retenue 104 configuré en C, et de multiples (trois) vis 10 d'assemblage 106. Ces vis 106 sont insérées dans des trous taraudés individuels 108,pénétrant longitudinalement dans

l'épaulement 42 et dans le corps interne 14 de l'injecteur.

L'épaisseur de la valve 50 est uniforme, sauf à l'extrémité libre de la partie 102 en porte-à-faux, o se trouve une tête 15 épaissie 110. Comme illustré optimalement sur la figure 8, la tête 110 de la valve possède une surface d'assise 110a qui accuse un biseau ou une pente inclinée par rapport au plan de la valve 50 lorsqu'elle est en condition libre, c'estàdire qu'elle n'est pas appliquée contre le siège 47 de l'épaulement 42. Comme exposé ci-après, cette surface d'assise 110a est rodée ou usinée d'une autre manière par abrasion de façon à ajuster la force élastique appliquée par la valve contre le siège 47, pour assurer efficacement leur étanchéité mutuelle métal contre métal, et pour régler la pres25 sion de carburant souhaitée concourant à l'écartement ou à l'ouverture de la valve. La tête 110 présente également une surface de commande aval 110b prévue pour buter contre un épaulement 120 sur le corps externe 12 de l'injecteur, de manière à limiter l'ouverture maximale de la valve élastique 50 30 à une pression de carburant maximale.Une fente 112, ménagée dans la valve élastique 50, sépare la tête 110 en porte-a-faux de cette valve d'une extrémité 114 à décroissance de section de la partie fixe 100, laquelle extrémité 114 est espacée circonférentiellement de ladite tête 110. Comme illustré optimalement sur la figure 9, l'extrémité 114 décroît d'épaisseur, de sa pleine épaisseur sur une ligne 114a, jusqu'à une épaisseur réduite à une extrémité il libre 114b. Cette extrémité 114 à décroissance'de section forme une rampe inclinée 116 qui s'étend circonférentiellement à l'écart de la tête 110 de la valve, dans le sens circonférentiel par rapport à l'axe longitudinal A, et sur la5 quelle du carburant provenant de l'orifice de sortie 44b passe sans aucune interférence avec sa direction d'écoulement tourbillonnaire. L'organe de retenue 104 possède une extrémité 104a à décroissance de section similaire à celle de l'extrémité 114 10 de la valve élastique, dans le même dessein. Des têtes 106a

des vis d'assemblage 106 sont encaissées dans des trous chambrés 104b ménagés, à cette fin, dans l'organe de retenue.

La valve élastique 50 est fabriquée en un matériau élastique, par exemple en "INCONEL X750" ou en acier inoxydable de la classe 17-7PH, et, lorsqu'elle présente la forme illustrée sur les figures et que sa surface d'assise 110a est en

butée contre l'épaulement 42, elle développe par sa tête 110 une force élastique contre le siége 47 dudit épaulement 42,.

de manière à interdire une circulation de carburant, sauf 20 à travers la fente 45. La force élastique est ajustée par rodage ou par enlèvement abrasif de matière de la surface d'assise 110a, ce qui a pour effet de faire varier l'épaisseur de la tête de la valve. L'on obtient de la sorte la force élastique corrélative d'une pression de carburant mini25 male souhaitée pour provoquer l'écartement ou l'ouverture de la valve. Lorsque la valve élastique s'ouvre, cette valve illustrée confère une relation linéaire entre le débit du carburant et la pression de ce carburant sur toute la plage opérationnelle de pressions de carburant de l'injecteur. Lors 30 de la fabrication de l'injecteur illustré, son corps interne 14 est assemblé à la valve élastique 50 et à l'organe de retenue 104, préalablement à l'insertion dans le corps externe 12 dudit injecteur. Avant d'être assujettie au corps interne 14, la valve 50 est préalablement calibrée par rodage ou par une autre opération d'enlèvement de matière par abrasion, exécutée sur la surface d'assise 110a. L'on obtient de la

sorte un sous-assemblage ou cartouche 130 à calibrage préala-

ble (figure 4), comprenant le corps interne de l'injecteur et la valve élastique qui y est assujettie. Au stade de l'insertion dans le corps externe 12, le sous-assemblage précalibré est verrouillé à demeure en encastrant des anneaux brasés dans des gorges circonférentielles pratiquées dans l'épaulement 42 et dans la région 14a de grand diamétre du corps interne de l'injecteur, ou bien par d'autres moyens. Conformément au procédé selon l'invention, l'épaulement annulaire 42 et la valve annulaire élastique 50 occupent, le 10 long de l'axe longitudinal A de la buse d'injection T, des positions respectives propres à maîtriser la circulation de carburant, dans ladite buse, par l'intermédiaire d'une valve fermée en deçà d'une pression de carburant minimale sélectionnée (pression d'écartement de la valve), et parl'intermé15 diaire d'une valve agissant en mode régulation au-delà de cette pression de carburant; l'emplacement axial du système d'obturation est espace, en amont de l'extrémité de sortie E (ajutage 56), d'une distance axiale sélectionnée suffisante pour autoriser les effets souhaités d'insufflation d'air dans 20 le flux de carburant situé dans l'ajutage, comme par exemple un effet de formation d'un film d'air ou d'atomisation imposé au carburant sur la lèvre de sortie 58 dans l'ajutage 56, ce qui est essentiel pour permettre le rendement satisfaisant d'un injecteur de carburant à air pulsé; il en résulte, de 25 surcroît, une meilleure répartition du carburant autour de l'ajutage à de faibles débits de ce carburant. En particulier, le courant d'air interne franchissant la lèvre de sortie 60 doit pouvoir atomiser le carburant sur la lèvre 58 et, également par suite de la faible pression engendrée dans la chambre 54 à carburant à cause du courant d'air interne franchissant à grande vitesse lesdites lèvres 60 et 58, améliorer la répartition du carburant dans ladite chambre 54 (c'està-dire annulairement tout autour de cette chambre) à de faibles débits de carburant auxquels ce carburant a tendance à 35 emplir la chambre 54 d'une manière non uniforme sous l'effet de la pesanteur. Par conséquent, l'emplacement axial de la

valve élastique 50 et de l'ouverture 44 à carburant est sélec-

tionné en amont de l'extrémité de sortie E,.comme illustré, pour permettre au courant d'air interne franchissant la lèvre 60 de remplir les fonctions qui lui sont assignées dans

l'injecteur à air pulsé.

Les emplacements axiaux respectifs de la valve élastique et de la fente 44 à carburant (et par conséquent du système de pilotage par valve du flux de carburant) jouent également un rôle important à des débits de carburant supérieurs, lorsque le carburant sortant de la fente précitée présente une grande composante tangentielle de vitesse; il en résulte alors que le flux de carburant a tendance à former immédiatement de multiples jets individuels de carburant qui, si leur présence était autorisée s-ur la lèvre 58, gêneraient ou affecteraient négativement la formation d'un film de car15 burant (atomisation) par le courant d'air interne. Pour obtenir un flux de carburant davantage compatible, quant à sa vitesse et à sa configuration, avec la formation d'un film ou d'une atomisation par le courant d'air interne sur la lèvre 58, les emplacements axiaux de la valve 50 et de la fente 20 44 sont suffisamment espacés, en amont, pour autoriser une diminution de la composante tangentielle de vitesse du flux de carburant, tandis que la composante axiale de vitesse augmente pour atténuer l'effet de formation de jets de carburant et pour provoquer un flux annulaire de carburant tour25 billoraire sortant de l'ajutage 56, ce qui donne satisfaction pour la formation d'un film par le courant d'air interne provenant de la lèvre 60, ainsi que par le courant d'air

externe provenant de la lèvre 62.

Par conséquent, les emplacements axiaux de la valve élas30 tique 50 et de l'ouverture 44 à carburant ménagée sur l'épaulement 43, donc la commande du flux de carburant par une valve fermée en deçà d'une pression decarburant sélectionnée, et par une valve régulatrice au-delà de cette pression, sont importants pour permettre à l'invention d'atteindre ses 35 objectifs sans affecter négativement les caractéristiques

opérationnelles d'insufflation d'air de l'injecteur de carburant.

Outre l'implantation de la valve élastique 50 et de la fente 44 à carburant aux emplacements axiaux sélectionnés, les canaux à carburant situés en aval de la valve 50 sont dimensionnés pour favoriser la sortie d'une quelconque vapeur de carburant qui y est engendrée, notamment en régime d'utilisation avec un faible débit de carburant, et par conséquent pour éviter la formation d'un bouchon de vapeur dans ces canaux. Bien entendu, le positionnement axial de la valve 50 et de la fente 44 diminue également la longueur des canaux à carburant situés en aval, de sorte que la vapeur de carburant doit parcourir une distance plus courte pour être expulsée de l'extrémité de sortie et, par conséquent, pour

y empêcher un bouchon de vapeur.

Le fait de placer la valve élastique 50 sur l'épaule15 ment 42 de la buse d'injection T, à proximité de l'ajutage de sortie du carburant, réduit considérablement les problèmes de vaporisation du carburant et l'apparition correlative d'un bouchon de vapeur en amont, en entretenant une plus forte pression du carburant dans la buse en amont de la val20 ve et en réduisant la distance comprise entre l'extrémité de sortie E et ladite valve 50, de manière à favoriser l'expulsion de la vapeur susceptible d'être engendrée du fait du trajet relativement simple et direct partant des chambres 48, 52 et 54 à carburant et gagnant la chambre de combustion. 25 La réalisation de l'injecteur décrit ci-avant est d'une conception simple et par conséquent d'un faible coût, elle présente une meilleure fiabilité du fait qu'elle n'utilise pas de pièces coulissantes à tolérances serrées, en impliquant un moindre risque de contamination lorsque la valve est ou30 verte, et elle prodigue une facilité de maintenance étant

donné que le corps interne de l'injecteur et la valve élastique qui s'y trouve peuvent être remplacés par un autre ensemble précalibré. Il est ainsi fourni un injecteur de carburant peu onéreux et de faible poids, pour un moteur à turbine 35 à gaz.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'injecteur et aux procédés décrits et représentés,

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Injecteur (10) de carburant à air pulsé, caractérisé par le fait qu'il présente des corps (12, 14) pour former une chambre à air interne munie d'un orifice aval (60) de sortie d'air; une chambre à air externe munie d'un orifice aval (62) de sortie d'air; et un canal annulaire (52) à carburant, situé entre lesdites chambres à air interne et externe et présentant un orifice aval (56) de sortie de carburant entre lesdits orifices de sortie d'air; et pour former un épaulement annulaire amont (43) obturant le canal à carburant à l'exception d'une ouverture (44) à carburant pratiquée dans l'épaulement (43); ainsi qu'une valve annulaire élastique (50) située sur l'épaulement et pourvue d'une tête (110) en porte-à-faux recouvrant l'ouverture à carburant, cette valve étant poussée contre ledit épaulement (43) 15 au-dessus de l'ouverture à carburant lorsque la pression de ce carburant est inférieure à une valeur minimale sélectionnée, et pouvant être ouverte à l'encontre d'une force élastique lorsque ladite pression du carburant excède la valeur sélectionnée, pour permettre une sortie tourbillonnaire du flux de carburant, de l'ouverture (44) à carburant jusqu'au

canal annulaire (52) à carburant.

2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tête (110) de la valve présente une surface d'assise (110la) usinée par abrasion, qui développe la force 25 élastique pour provoquer l'ouverture lorsque la pression du

carburant accuse la valeur minimale sélectionnée.

3. Injecteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'ouverture à carburant comprend une grande fente (44) et une petite fente (45) s'étendant à partir de cette dernière; et par le fait que la tête (110) de la valve obture la grande fente (44) lorsqu'elle vient s'appliquer contre l'épaulement, la petite fente (45) demeurant ouverte pour permettre au flux de carburant de la traverser lorsque la tête (110) de la valve est appliquée contre l'épaulement (43). 35 4. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par

le fait que les corps (12, 14) de cet injecteur forment éga-

lement un épaulement aval (42) espacé de l'épaulement annulaire (43), et contre lequel la tête (110) de la valve vient

buter pour limiter son ouverture maximale.

5. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par 5 le fait que la valve élastique (50) possède une partie fixe (100) assujettie à l'épaulement annulaire; et par le fait que cette partie fixe s'achève par une extrémité (114) à décroissance de section, espacée circonférentiellement de la tète (110) de la valve dans la direction de l'écoulement du 10 carburant provenant de l'ouverture (44, 45) à carburant, et

sur laquelle ce carburant s'écoule.

6. Injecteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il présente en outre un organe de retenue (104) qui coiffe la partie fixe (100) de la valve annulaire élas15 tique (50), et est relié rigidement à l'épaulement annulaire de façon à y assurer le montage rigide de la partie fixe

(100) de ladite valve élastique.

7. Injecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'organe de retenue (104) présente une extrémité 20 (104a) à décroissance de section, adjacente à l'extrémité

(114) à décroissance de section de la partie fixe (100), et sur laquelle le carburant circule en provenance de l'ouverture à carburant.

8. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par 25 le fait que l'ouverture (44) à carburant comprend un orifice amont d'admission (44a) et un orifice aval de sortie (44b) sur lesquels la tête (110) de la valve est disposée, ces orifices d'admission et de sortie (44a, 44b) étant décalés

l'un de l'autre pour imprimer des tourbillons au flux de car30 burant qui les traverse.

g. Injecteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'épaulement annulaire (42) présente, autour de la grande fente (44), un siège rehaussé (47) s'étendant à partir d'une face aval de cet épaulement, la petite fente (45) s'étendant à partir de la grande fente (44), à travers un côté dudit siège rehaussé (47) vers ladite face aval de l'épaulement, de manière à être toujours ouverte même lorsque

la valve élastique (50) est appliquée contre ledit siège.

10. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ses corps englobent un corps interne (14) comprenant une région aval creuse de petit diamètre et une ré5 gion amont creuse,(14a) de grand diamètre, l'épaulement annulaire (42) se trouvant entre lesdites régions de petit et de

grand diamètres.

11. Injecteur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la région creuse (14a) de grand diamètre ren10 ferme une chambre (40) réceptrice de carburant qui s'étend partiellement autour de ladite région, pour former une aile curviligne (41) entre l'épaulement et ladite chambr. e réceptrice, l'ouverture (44) à carburant traversant ladite aile

(41) pour former un trajet d'écoulement du carburant à par15 tir de ladite chambre réceptrice (40).

12. Procédé pour fabriquer un injecteur de carburant, procédé caractérisé par le fait qu'il comprend le-s étapes consistant à: (a) ménager un corps externe d'injecteur et un corps inter20 ne d'injecteur; (b) assujettir une valve annulaire élastique à un épaulement annulaire pratiqué dans le corps interne, ladite valve présentant une tête en porte-à-faux qui recouvre une ouverture à carburant façonnée dans l'épaulement, et peut être 25 appliquée contre cet épaulement; (c) enlever par abrasion de la matière de ladite tête de valve, pour régler la force élastique agissant contre l'épaulement, de manière à provoquer une ouverture de la valve à une pression de carburant minimale souhaitée; et (d) insérer, dans le corps externe de l'injecteur, le corps interne de cet injecteur sur lequel la valve élastique est ajustée. 13. Procédé pour diminuer la vaporisation d'un carburant dans une buse d'injecteur à air pulsé installé sur le brûleur 35 d'un moteur à turbine à gaz, à partir d'un montant de support, le carburant accusant un accroissement de température dans ladite buse d'injection, procédé caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à: former un flux de carburant dans la buse d'injection et faire sortir ce flux de carburant par un orifice de sortie situé sur ladite buse; et former un courant d'air interne et faire sortir ce cou5 rant d'air interne dans le flux de carburant, à partir d'un orifice de sortie du courant d'air interne, de telle sorte que ce courant d'air interne atomise le carburant sortant par l'orifice de sortie du carburant et que, à un faible débit de carburant, il améliore également la répartition du 10 flux de carburant autour dudit orifice de sortie du carburant en exerçant, dans cet orifice de sortie, un effet d'insufflation sur le flux de carburant; et par le fait que la formation du flux de carburant consiste à commander ce flux de carburant par l'intermédiaire d'une valve fermée en deçà 15 d'une pression de carburant sélectionnée, et par l'intermédiaire d'une valve régulatrice au-delà de ladite pression sélectionnée, en un emplacement axial situé, à l'intérieur de la buse d'injection, en amont de l'orifice de sortie de carburant, afin de réduire la vaporisation du carburant en amont 20 dans la buse d'injection et dans le montant de support, ledit emplacement axial étant sélectionné à distance en amont de l'orifice de sortie du carburant pour produire, dans cet orifice de sortie, un flux de carburant compatible avec l'effet d'insufflation du courant d'air interne, de sorte que 25 la vaporisation du carburant dans la buse d'injection est

réduite sans affecter négativement les caractéristiques opérationnelles d'insufflation d'air de la buse d'injection. -