FR2662783A1 - VARIABLE GEOMETRY AND SELF-ACTUATING SWIRLING DEVICE. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de tourbillonnement à géométrie variable (60) qui comporte un système d'aubes à géométrie variable et à auto-actionnement afin de mélanger initialement le carburant et l'air. Le dispositif de tourbillonnement (60) comporte une pluralité d'aubes de tourbillonnement (84) réalisées en un matériau sensible à la température, ces aubes étant mobiles entre des positions ouverte et fermée en fonction de la température lorsque les aubes de tourbillonnement (84) sont soumises à la chaleur.The present invention relates to a variable geometry swirl device (60) that includes a variable geometry, self-actuating vane system for initially mixing fuel and air. The swirl device (60) has a plurality of swirl vanes (84) made of a temperature sensitive material, these vanes being movable between open and closed positions as a function of temperature when the swirl vanes (84) are subjected to heat.
Description
La présente invention concerne de façon générale des systèmes deThe present invention relates generally to
combustion de moteurs à turbine à gaz combustion of gas turbine engines
et plus particulièrement un dispositif de tourbillonne- and more particularly a whirlpool device
ment à géométrie variable qui permet de mélanger de l'air et du carburant dans ces systèmes de combustion. Bon nombre de dispositifs de combustion situés à l'intérieur de moteurs à turbine à gaz utilisent des dispositifs de modification d'écoulement tels que des chambres de tourbillonnement pour mélanger du carburant et de l'air et pour aider à la distribution du mélange variable geometry which allows air and fuel to be mixed in these combustion systems. Many combustion devices located inside gas turbine engines use flow modifiers such as swirl chambers to mix fuel and air and to assist in the distribution of the mixture.
résultant à l'intérieur du dispositif de combustion. resulting inside the combustion device.
L'air qui est en écoulement tourbillonnaire accroît la tendance qu'a le carburant à s'atomiser, ce qui fait que le mélange est meilleur et que par conséquent la combustion du mélange dans le dispositif de combustion Air which is in vortex flow increases the tendency of the fuel to atomize, so that the mixture is better and therefore the combustion of the mixture in the combustion device
s'effectue selon un rendement meilleur. is performed at a better yield.
Le dispositif de tourbillonnement peut typique- The swirl device can typically-
ment comprendre une coupelle de tourbillonnement qui understand a swirl cup which
est placée autour d'une tuyère à carburant à l'inté- is placed around a fuel nozzle inside
rieur d'un dôme au niveau de l'extrémité amont d'une laughing of a dome at the upstream end of a
chemise évidée qui forme le dispositif de combustion. hollowed out shirt which forms the combustion device.
La coupelle de tourbillonnement comporte une pluralité d'aubes de tourbillonnement radiales ou axiales ou The swirl cup has a plurality of radial or axial swirl vanes or
constituées par une combinaison hybride d'aubes radia- consisting of a hybrid combination of radiant vanes
les et axiales, ces aubes de tourbillonnement étant and axial, these vortex vanes being
placées à l'intérieur de la coupelle de tourbillon- placed inside the swirl cup-
nement, en amont du plan de sortie du carburant Les aubes de tourbillonnement fournissent un écoulement hautement turbulent qui génère une atomisation et un mélange rapides du carburant et de l'air Ces chambres upstream of the fuel outlet plane The swirl vanes provide a highly turbulent flow which generates rapid atomization and mixing of fuel and air These chambers
de tourbillonnement présentent classiquement une géomé- of swirling classically present a geomen-
trie fixe C'est-à-dire que la quantité et que la direction de décharge ou angle de tourbillonnement de l'air qui provient du dispositif de tourbillonnement est relativement constant eu égard à la quantité de carburant qui est injectée à l'intérieur du dispositif fixed sort That is to say that the quantity and the direction of discharge or swirl angle of the air which comes from the swirl device is relatively constant having regard to the quantity of fuel which is injected inside the device
de combustion.combustion.
Ces chambres de tourbillonnement à géométrie fixe ne peuvent pourtant pas assurer un fonctionnement stable et un rendement élevé sur une large fourchette de conditions d'augmentation de température, ce qui est These swirling chambers with fixed geometry cannot, however, ensure stable operation and high efficiency over a wide range of conditions of temperature increase, which is
nécessaire dans les moteurs à turbine à gaz perfec- required in perfected gas turbine engines
tionnés classiques A des conditions de puissance plus faibles, des écoulements d'air faibles dans le dôme du dispositif de combustion sont nécessaires pour une Conventional tioned At lower power conditions, weak air flows in the dome of the combustion device are necessary for a
bonne stabilité de la combustion En outre, les condi- good combustion stability In addition, the conditions
tions de démarrage (c'est-à-dire à l'allumage du mo- start-up (i.e. when the engine is started
teur) et de ralenti nécessitent des mélanges carburant- fuel) and idling require fuel-
air relativement riches et des vitesses d'air faibles dans le dôme du dispositif de combustion pour obtenir relatively rich air and low air velocities in the dome of the combustion device to obtain
un fonctionnement stable Par ailleurs, à des condi- stable operation Furthermore, under conditions
tions de puissance élevée, lorsque la température de sortie du dispositif de combustion s'approche de valeurs élevées, le dispositif de combustion demande un écoulement d'air élevé et des vitesses élevées dans le dôme du dispositif de combustion pour fournir un rendement de combustion élevé, des fumées peu high power, when the outlet temperature of the combustion device approaches high values, the combustion device requires high air flow and high velocities in the dome of the combustion device to provide high combustion efficiency , little smoke
importantes ainsi qu'une génération de N Ox faible. important as well as a weak generation of N Ox.
Ce problème peut être résolu en utilisant des chambres de tourbillonnement à géométrie variable dans lesquelles le carburant et l'air sont initialement mélangés Les chambres de tourbillonnement à géométrie variable ont été utilisées avec succès pour fournir la stoechiométrie souhaitée pour le dôme du dispositif de combustion sur une large fourchette de conditions This problem can be solved by using variable geometry vortex chambers in which fuel and air are initially mixed Variable geometry vortex chambers have been used successfully to provide the desired stoichiometry for the dome of the combustion device on a wide range of conditions
d'augmention de température Les chambres de tourbil- temperature increase The vortex chambers
lonnement à géométrie variable comportent de façon générale une coupelle de tourbillonnement avec des systèmes d'aubes de tourbillonnement actionnés de ma- nière externe Les systèmes d'aubes de tourbillonnement Variable geometry generally includes a swirl cup with externally actuated vane vane systems Vortex vane systems
actionnés de manière externe des chambres de tourbil- externally actuated whirlpool chambers
lonnement à géométrie variable nécessitent cependant un agencement très complexe des arbres de rotation, des 1 o bagues de raccordement importantes et des leviers pour déplacer mécaniquement les aubes de tourbillonnement et pour faire varier l'écoulement d'air dans la coupelle de tourbillonnement Ces systèmes actionnés de manière mécanique aboutissent à des poids supplémentaires et However, variable geometry requires a very complex arrangement of rotation shafts, large connecting rings and levers to mechanically move the swirl vanes and to vary the air flow in the swirl cup. mechanically result in additional weights and
affectent la fiabilité du système de combustion. affect the reliability of the combustion system.
Par conséquent, un objet essentiel de la présente Therefore, an essential object of this
invention consiste à fournir un dispositif de tourbil- invention is to provide a whirlpool device
lonnement à géométrie variable qui ne nécessite pas un variable geometry that does not require a
système actionné de manière externe. externally operated system.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif de tourbillonnement à géométrie Another object of the present invention is to provide a geometry swirl device
variable qui ne nécessite pas un système actionné méca- variable which does not require a mechanically operated system
niquement complexe.nically complex.
Encore un autre objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif de tourbillonnement à géométrie variable qui comporte le moins d'éléments possible pour avoir un coût et un poids de moteur réduits. Encore un autre objet de la présente invention Yet another object of the present invention is to provide a variable geometry swirl device which has as few elements as possible for reduced cost and reduced engine weight. Yet another object of the present invention
consiste à fournir un système actionné de manière auto- is to provide a self-powered system
matique qui élimine certaines nécessités ou certains which eliminates certain necessities or certain
mécanismes de commande du moteur.engine control mechanisms.
Les objets brièvement mentionnés ci-avant sont réalisés au moyen du mode de réalisation particulier de la présente invention dans lequel un unique dispositif de tourbillonnement à géométrie variable est muni d'un système à géométrie variable à auto-actionnement pour The objects briefly mentioned above are achieved by means of the particular embodiment of the present invention in which a single variable geometry swirl device is provided with a self-actuating variable geometry system for
mélanger initialement le carburant et l'air Plus spé- initially mix fuel and air More
cifiquement, le dispositif de tourbillonnement à géomé- specifically, the geometrical whirlpool device
trie variable comporte une pluralité d'aubes de tour- variable sort includes a plurality of turn blades
billonnement réalisées en un matériau sensible à la température qui sont susceptibles de se déplacer entre des positions ouverte et fermée en fonction de la température lorsque les aubes de tourbillonnement sont ridging made of a temperature-sensitive material which is liable to move between open and closed positions depending on the temperature when the swirl vanes are
soumises à la chaleur.subjected to heat.
Selon un mode de réalisation particulier de la According to a particular embodiment of the
présente invention, on fournit un dispositif de tour- present invention, a lathe device is provided.
billonnement permettant d'entourer une tuyère à car- ridging to surround a nozzle
burant dans un dispositif de combustion d'un moteur à burant in a combustion engine engine
turbine à gaz, ce dispositif de tourbillonnement com- gas turbine, this whirling device
prenant: un moyen qui forme une coupelle de tourbil- taking: a means which forms a vortex cup-
lonnement, cette coupelle comportant une extrémité amont qui entoure la tuyère à carburant et s'étendant axialement jusqu'à une extrémité aval pour définir une voie d'écoulement annulaire entre la coupelle et la This cup having an upstream end which surrounds the fuel nozzle and extending axially up to a downstream end to define an annular flow path between the cup and the
tuyère; etun moyen d'aube de tourbillonnement à auto- nozzle; anda self-swirling vane means
actionnement qui est placé dans ladite voie d'écoule- actuation which is placed in said flow path-
ment pour générer un écoulement tourbillonnaire d'air to generate a vortex air flow
au niveau de l'extrémité aval de la voie d'écoulement. at the downstream end of the flow path.
Selon un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, on fournit un dispositif de tourbillonnement permettant d'entourer une tuyère à carburant dans un dispositif de combustion d'un moteur According to another particular embodiment of the present invention, a swirl device is provided making it possible to surround a fuel nozzle in a combustion device of an engine
à turbine à gaz, ce dispositif de tourbillonnement com- gas turbine, this swirl device comprises
prenant: un cône de Venturi qui entoure la tuyère à carburant;une coupelle de tourbillonnement qui entoure partiellement ledit cône de Venturi et qui coopère avec pour définir une voie d'écoulement annulaire entre eux; une pluralité d'aubes de tourbillonnement qui sont placées dans ladite voie d'écoulement et qui sont étudiées pour faire tourbillonner de l'air qui traverse ladite voie d'écoulement; et un moyen sensible à la température qui permet de déplacer lesdites aubes de tourbillonnement entre des positions ouverte et fermée en fonction de la température lorsque lesdites aubes de taking: a Venturi cone which surrounds the fuel nozzle; a swirl cup which partially surrounds said Venturi cone and which cooperates with to define an annular flow path therebetween; a plurality of swirl vanes which are placed in said flow path and which are designed to swirl air passing through said flow path; and temperature sensitive means which allows said swirl vanes to be moved between open and closed positions as a function of temperature when said vanes
tourbillonnement sont soumises à la chaleur. swirl are subjected to heat.
Selon un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, on fournit un dispositif de tourbillonnement permettant d'entourer une tuyère à carburant dans un dispositif de combustion d'un moteur According to another particular embodiment of the present invention, a swirl device is provided making it possible to surround a fuel nozzle in a combustion device of an engine
à turbine à gaz, ce dispositif de tourbillonnement com- gas turbine, this swirl device comprises
prenant: un cône de Venturi qui comporte une extrémi- taking: a Venturi cone which has an extremi-
té amont qui entoure la tuyère à carburant et qui s'étend axialement jusqu'à une extrémité aval, ledit upstream tee which surrounds the fuel nozzle and which extends axially to a downstream end, said
cône de Venturi comportant un disque annulaire s'éten- Venturi cone comprising an annular disc extending
dant radialement; une coupelle de tourbillonnement qui entoure ledit cône de Venturi et qui comporte une radially; a swirl cup which surrounds said Venturi cone and which comprises a
collerette s'étendant radialement qui est espacée axia- radially extending collar which is axially spaced
lement dudit disque annulaire et qui coopère avec pour définir une voie d'écoulement annulaire entre le cône lement of said annular disc and which cooperates with to define an annular flow path between the cone
et la coupelle;une pluralité d'aubes de tourbillon- and the cup; a plurality of vortex vanes-
nement qui sont positionnées entre ledit disque annu- which are positioned between said annular disc
laire et ladite collerette radiale et qui sont étudiées pour faire tourbillonner de l'air qui traverse ladite laire and said radial flange and which are designed to swirl air passing through said
voie d'écoulement; un premier axe qui s'étend axiale- flow path; a first axis which extends axially-
ment entre ledit disque annulaire et ladite collerette between said annular disc and said flange
radiale; et lesdites aubes de tourbillonnement ra- radial; and said swirling vanes
diales qui comportent une première extrémité qui est fixée audit premier axe et une seconde extrémité mobile, lesdites aubes de tourbillonnement radiales étant réalisées en un matériau bimétallique qui déplace ladite seconde extrémité entre des positions ouverte et fermée en fonction d'une température qui se situe dans une fourchette comprise respectivement entre 204 C et 316 C lorsque lesdites aubes de tourbillonnement dials which have a first end which is fixed to said first axis and a second movable end, said radial swirl vanes being made of a bimetallic material which moves said second end between open and closed positions according to a temperature which is situated in a range between 204 C and 316 C respectively when said swirl vanes
radiales sont soumises à la chaleur. radials are subjected to heat.
Par conséquent, la présente invention ne néces- Therefore, the present invention does not require
site pas de systèmes actionnés de manière externe pour site no externally operated systems for
le dispositif de tourbillonnement à géométrie variable. the variable geometry swirl device.
Il résulte de cela que la présente invention élimine la As a result, the present invention eliminates the
nécessité de bagues de raccordement externes, de le- need for external connection rings,
viers et de systèmes de commande que l'on trouve habituellement dans un système à actionnement mécanique complexe En outre, la présente invention nécessite peu d'éléments, ce qui réduit le poids et la complexité mécanique du moteur et ce qui conduit à un moteur moins coûteux Qui plus est, la présente invention fournit un système actionné de manière automatique, ce qui élimine control systems usually found in a complex mechanically actuated system Furthermore, the present invention requires few components, which reduces the weight and mechanical complexity of the engine and which leads to a less engine. expensive Furthermore, the present invention provides an automatically operated system, which eliminates
les équipements ou mécanismes de commande du moteur. engine control equipment or mechanisms.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront appréciés facilement par l'homme de l'art lorsque la présente invention sera Other objects, features and advantages of the present invention will be readily appreciated by those skilled in the art when the present invention is
mieux comprise par report à la description qui suit que better understood with reference to the following description that
l'on lira en relation avec les figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un moteur à turbine à gaz; we will read in relation to the appended figures among which: FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas turbine engine;
la figure 2 est une vue agrandie de la partie en- Figure 2 is an enlarged view of the part in
cerclée sur la figure 1 qui représente un dispositif de combustion; et la figure 3 est une vue partielle prise selon la circled in Figure 1 which shows a combustion device; and Figure 3 is a partial view taken along the
ligne 3-3 de la figure 2 et elle représente le dispo- line 3-3 of figure 2 and it represents the dispo-
sitif de tourbillonnement à géométrie variable auto- self-variable swirling sitive
actionné selon la présente invention. actuated according to the present invention.
Si l'on se reporte aux figures dans lesquelles des index de référence identiques correspondent à des If we refer to the figures in which identical reference indexes correspond to
éléments analogues, l'attention est tout d'abord diri- similar elements, attention is firstly diri-
gée vers la figure 1 Sur la figure 1 est représenté un moteur à turbine à gaz classique 10 tel qu'un moteur à turbine à gaz à réacteur à double flux (communément appelé turbofan) Le moteur à turbine à gaz 10 comporte un châssis externe ou nacelle 12 dont l'extrémité amont forme une entrée généralement indiquée en 14 qui est gée vers Figure 1 In Figure 1 is shown a conventional gas turbine engine 10 such as a gas turbine engine with double flow reactor (commonly called turbofan) The gas turbine engine 10 has an external frame or nacelle 12 whose upstream end forms an entrance generally indicated at 14 which is
dimensionnée pour assurer un écoulement d'air prédé- dimensioned to ensure a predefined air flow
terminé A l'intérieur de l'entrée 14 se trouve une soufflante (communément appelée fan) qui est indiquée finished Inside entrance 14 is a blower (commonly called a fan) which is indicated
de façon générale en 16 Le fan 16 pressurise l'écoule- generally at 16 Fan 16 pressurizes the flow
ment d'air qui provient de l'entrée 14 En aval du fan 16 se trouve un coeur de moteur indiqué de façon air coming from the inlet 14 Downstream of the fan 16 is a motor core indicated so
générale en 18 Le coeur de moteur 18 comporte un com- general in 18 The engine core 18 includes a
presseur d'écoulement axial indiqué de façon générale en 20 De l'air pressurisé qui provient du fan 16 entre dans le coeur de moteur 18 et est ensuite comprimé par le compresseur 20 puis déchargé dans un dispositif de combustion indiqué de façon générale en 22 Dans le dispositif de combustion 22, du carburant est brûlé pour fournir des gaz de combustion haute énergie qui entraînent une turbine de coeur de moteur indiquée de façon générale en 24 La turbine de coeur de moteur 24 axial flow presser indicated generally in 20 Pressurized air which comes from the fan 16 enters the motor core 18 and is then compressed by the compressor 20 then discharged into a combustion device indicated generally in 22 the combustion device 22, fuel is burned to supply high energy combustion gases which drive a motor core turbine indicated generally at 24 The motor core turbine 24
entraîne à son tour le compresseur 20 par l'intermé- in turn drives compressor 20 through
diaire d'un arbre 26, cet entraînement s'effectuant selon une manière habituelle pour un moteur à turbine à gaz Des gaz de combustion chauds peuvent alors parvenir jusqu'à une turbine de fan indiquée de façon générale en 28 et l'entraîner, cette turbine de fan entraînant à son tour le fan 16 par l'intermédiaire d'un arbre 30, cet entraînement s'effectuant selon une manière connue pour un moteur à turbine à gaz Une diary of a shaft 26, this drive being carried out in a usual manner for a gas turbine engine Hot combustion gases can then reach a fan turbine indicated in general at 28 and drive it, this fan turbine in turn driving the fan 16 via a shaft 30, this drive being carried out in a known manner for a gas turbine engine A
description plus détaillée du moteur à turbine à gaz 10 more detailed description of the gas turbine engine 10
est présenteé soit dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- is presented either in the patent of the United States of America
rique no 3 879 941, soit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 080 785, ces deux brevets étant dûs à No. 3,879,941, or in U.S. Patent No. 4,080,785, these two patents being due to
la même demanderesse que celle de la présente inven- the same plaintiff as that of the present invention
tion.tion.
Sur la figure 2 est représentée une vue agrandie In Figure 2 is shown an enlarged view
du dispositif de combustion 22 Le dispositif de com- of the combustion device 22 The combustion device
bustion 22 est de préférence un dispositif de combus- bustion 22 is preferably a combustion device
tion annulaire qui comporte de multiples tuyères à annular tion which has multiple nozzles
carburant qui sont agencées de manière circonféren- fuel which are arranged circumferentially-
cielle à l'intérieur du dispositif de combustion annu- inside the annular combustion device
laire Il est cependant à noter que le dispositif de combustion 22 peut être un agencement annulaire du It should however be noted that the combustion device 22 can be an annular arrangement of the
dispositif de combustion dans lequel de multiples dis- combustion device in which multiple
positifs de combustion sont agencés de manière circonférencielle autour du moteur à turbine à gaz 10. Le dispositif de combustion 22 comporte une chemise évidée 32 qui définit une chambre de combustion 34 à l'intérieur La chemise évidée 32 comporte un dôme amont longitudinal 36 qui fait corps avec Comme il est positive combustion are arranged circumferentially around the gas turbine engine 10. The combustion device 22 includes a hollow jacket 32 which defines a combustion chamber 34 inside The hollow jacket 32 has a longitudinal upstream dome 36 which body with as it is
bien entendu pour l'homme de l'art, la chambre de com- of course for those skilled in the art, the
bustion 34 peut être du type annulaire ou du type tubu- bustion 34 can be of the annular type or of the tubular type
laire. Le dispositif de combustion 22 comporte également un châssis externe 38 et un châssis interne 40 qui entourent la chemise évidée 32 et qui, en coopération avec la chemise évidée 32, définissent des passages externe et interne respectifs 42 et 44 Comme il est bien entendu pour l'homme de l'art, les passages 42 et 44 sont étudiés pour délivrer une partie de l'air pressurisé qui provient d'une source appropriée telle que le compresseur 20 à l'intérieur de la chambre de laire. The combustion device 22 also comprises an external chassis 38 and an internal chassis 40 which surround the hollowed-out jacket 32 and which, in cooperation with the hollowed-out jacket 32, define respective external and internal passages 42 and 44 As is understood for the skilled in the art, passages 42 and 44 are designed to deliver part of the pressurized air which comes from an appropriate source such as the compressor 20 inside the
combustion 34 par l'intermédiaire d'ouvertures appro- combustion 34 via appropriate openings
priées 46 ménagées dans la chemise évidée 32. prayers 46 made in the hollowed-out folder 32.
L'air pressurisé est délivré depuis le compres- Pressurized air is delivered from the compressor.
seur 20 au travers d'un diffuseur étagé 50 au niveau duquel l'air est divisé entre les passages externe et interne 42 et 44, une partie de l'écoulement d'air passant au travers d'une ouverture 52 formée par un élément en forme de bec 54 qui est positionné en amont du dôme 36 et qui coopère avec pour former une chambre annulaire 56 L'élément en forme de bec 54 peut faire corps avec le dôme 36 ou peut lui être fixé et peut être fixé au châssis externe 38 par un moyen tel que des boulons 58 L'écoulement d'air qui provient de la chambre annulaire 56 pénètre dans un dispositif de tourbillonnement indiqué de façon générale en 60 L'air pressurisé qui est acheminé jusqu'aux passages 42 et 44 refroidit la chemise évidée 32 et circule au travers des ouvertures 46 pour diluer les produits gazeux de combustion, comme il est bien connu de l'homme de l'art Un igniteur 61 s'engage par vissage dans le outlet 20 through a stepped diffuser 50 at the level of which the air is divided between the external and internal passages 42 and 44, part of the air flow passing through an opening 52 formed by an element beak shape 54 which is positioned upstream of the dome 36 and which cooperates with it to form an annular chamber 56 The beak-shaped element 54 can be integral with the dome 36 or can be fixed to it and can be fixed to the external frame 38 by means such as bolts 58 The air flow from the annular chamber 56 enters a swirl device indicated generally at 60 The pressurized air which is conveyed to the passages 42 and 44 cools the jacket hollowed out 32 and circulates through openings 46 to dilute the gaseous combustion products, as is well known to those skilled in the art. An igniter 61 engages by screwing in the
châssis externe 38 et s'étend à l'intérieur de la cham- external frame 38 and extends inside the chamber
bre de combustion 34, à proximité de l'extrémité aval du dispositif de tourbillonnement 60, pour enflammer le combustion bre 34, near the downstream end of the swirl device 60, to ignite the
mélange carburant-air comme il est bien connu de l'hom- fuel-air mixture as is well known to man
me de l'art.me of art.
Le carburant nécessaire à la combustion est déli- The fuel required for combustion is
vré à partir d'une source de carburant (non représen- powered from a fuel source (not shown
tée) et est acheminé jusqu'à un tube à carburant évidé 62 qui est connecté au châssis externe 38 au moyen d'un support de montage 64 Le support de montage 64 est fixé au châssis externe 38 par des moyens tels que des boulons 66 Le tube à carburant 62 est incurvé de manière à s'adapter à l'intérieur de l'ouverture 52 de l'élément en forme de bec 54 Une tuyère à carburant 68 est placée au niveau de l'extrémité du tube à carburant tee) and is routed to a hollow fuel tube 62 which is connected to the outer frame 38 by means of a mounting bracket 64 The mounting bracket 64 is fixed to the outer frame 38 by means such as bolts 66 Le fuel tube 62 is curved to fit inside the opening 52 of the spout-shaped member 54 A fuel nozzle 68 is placed at the end of the fuel tube
62, à l'intérieur de la chambre annulaire 56. 62, inside the annular chamber 56.
Le dispositif de tourbillonnement 60 est placé autour de la tuyère à carburant 68, l'entoure et est connecté au dôme 36 Le dispositif de tourbillonnement The swirl device 60 is placed around the fuel nozzle 68, surrounds it and is connected to the dome 36 The swirl device
60 comporte une coupelle de tourbillonnement générale- 60 has a general swirl cup-
ment cylindrique 70 qui peut faire corps avec le dôme cylindrical 70 which can be integrated with the dome
36 ou qui peut lui être fixée La coupelle de tourbil- 36 or which can be attached to it The vortex cup-
lonnement 70 est entourée par une sortie en forme de trompette évasée 72 qui est située au niveau de lonnement 70 is surrounded by a flared trumpet-shaped outlet 72 which is located at
l'extrémité aval qui s'étend à l'intérieur de la cham- the downstream end which extends inside the chamber
bre de combustion 34 La coupelle de tourbillonnement comporte une collerette annulaire s'étendant radialement 73 au niveau de l'extrémité amont Un cône de Venturi 74 est placé partiellement à l'intérieur de la coupelle de tourbillonnement 70 et est placé autour combustion bre 34 The swirl cup has an annular flange extending radially 73 at the upstream end A venturi cone 74 is placed partially inside the swirl cup 70 and is placed around
de l'extrémité de la tuyère à carburant 68 ou l'en- from the end of the fuel nozzle 68 or the
toure Le cône de Venturi 74 comporte un disque annulaire 76 qui peut faire corps avec la coupelle de toure The Venturi cone 74 has an annular disc 76 which can be integrated with the cup
tourbillonnement 70 ou qui peut lui être fixé Le dis- swirl 70 or which can be fixed to it The dis-
que annulaire 76 est espacé axialement de la collerette radiale 73 de manière à définir un passage à fluide au travers duquel de l'air pénètre depuis une direction généralement radiale, comme indiqué par des flèches, pour former un écoulement secondaire qui doit être mélangé avec du carburant qui sort du cône de Venturi that annular 76 is spaced axially from the radial flange 73 so as to define a fluid passage through which air enters from a generally radial direction, as indicated by arrows, to form a secondary flow which must be mixed with fuel coming out of the Venturi cone
74 Le cône de Venturi 74 comporte un élément généra- 74 The Venturi cone 74 has a general element
lement annulaire en forme de L 78 qui s'étend entre la tuyère à carburant 68 et le disque annulaire 76 et qui peut faire corps avec le disque annulaire 76 ou qui peut lui être fixé Le dispositif de tourbillonnement 60 peut également comporter une pluralité de conduits à fluide ou ouvertures 80 ménagées dans l'élément en forme de L 78 au travers desquelles de l'air pénètre depuis une direction généralement radiale et axiale, comme indiqué par des flèches, à l'intérieur du cône de Venturi 74 pour former un écoulement primaire qui doit L-shaped annular element 78 which extends between the fuel nozzle 68 and the annular disc 76 and which can form a body with the annular disc 76 or which can be fixed to it The swirl device 60 can also include a plurality of conduits fluid or openings 80 formed in the L-shaped member 78 through which air enters from a generally radial and axial direction, as indicated by arrows, inside the Venturi cone 74 to form a flow primary which must
être mélangé à du carburant dans le cône de Venturi 74. be mixed with fuel in the Venturi 74 cone.
Si l'on se reporte aux figures 2 et 3, le dispo- If we refer to Figures 2 and 3, the provision
sitif de tourbillonnement 60 comporte une pluralité d'aubes de tourbillonnement 84 qui sont auto-actionnées swirl sitive 60 has a plurality of swirl vanes 84 which are self-actuated
pour former un dispositif de tourbillonnement à géomé- to form a geometrical whirling device
trie variable à auto-actionnement selon la présente invention Les aubes de tourbillonnement 84 s'étendent self-actuating variable sorting according to the present invention The swirl vanes 84 extend
radialement et sont disposées de manière circonféren- radially and are arranged circumferentially-
cielle à l'intérieur du dispositif de tourbillonnement inside the swirl device
60, entre la collerette radiale 73 et le disque annu- 60, between the radial flange 73 and the annular disc
laire 76 Il à noter que le dispositif de tourbillon- laire 76 It should be noted that the whirlpool device
nement 60 peut présenter une géométrie différente de telle sorte que les aubes de tourbillonnement 84 puissent être des aubes qui s'étendent axialement ou des aubes qui s'étendent selon une direction hybride ment 60 may have a different geometry so that the swirl vanes 84 may be blades which extend axially or blades which extend in a hybrid direction
radiale et axiale.radial and axial.
il Les aubes de tourbillonnement 84 comportent une première extrémité 86 qui est fixée autour d'un premier axe 88 qui s'étend axialement entre la collerette radiale 73 et le disque annulaire 76 Les aubes de tourbillonnement 84 comportent une seconde extrémité 90 dont la course est limitée par des butées telles que des second et troisième axes respectifs 92 et 93 qui s'étendent axialement depuis soit la collerette radiale 73, soit le disque annulaire 76 Comme représenté sur la figure 3, le second axe 92 limite la course des il The swirl blades 84 have a first end 86 which is fixed around a first axis 88 which extends axially between the radial flange 73 and the annular disc 76 The swirl blades 84 have a second end 90 whose stroke is limited by stops such as second and third respective axes 92 and 93 which extend axially from either the radial flange 73 or the annular disc 76 As shown in FIG. 3, the second axis 92 limits the travel of the
aubes et positionne avec précision l'aube de tourbil- blades and precisely positions the vortex blade
lonnement 84 selon la position d'ouverture totale, comme représenté en traits pleins Le troisième axe 93 limite la course des aubes et positionne précisément l'aube de tourbillonnement 84 selon la position de lonnement 84 according to the fully open position, as shown in solid lines The third axis 93 limits the stroke of the blades and precisely positions the swirl vane 84 according to the position of
fermeture totale représentée en pointillés. total closure shown in dotted lines.
L'aube de tourbillonnement 84 est réalisée en un The swirl vane 84 is made in one
matériau bimétallique qui est sensible à la tempéra- bimetallic material which is sensitive to temperature
ture L'aube de tourbillonnement 84 peut comprendre une première tôle en ruban 94 réalisée en un premier matériau et une seconde tôle en ruban 96 réalisée en un second matériau, cette seconde tôle en ruban étant fixée à la première tôle en ruban 94 ou faisant corps avec La seconde tôle en ruban 96 est sensible à la température pour déplacer la première tôle en ruban 94 ture The swirl vane 84 may comprise a first sheet of ribbon 94 made of a first material and a second sheet of tape 96 made of a second material, this second sheet of tape being fixed to the first sheet of tape 94 or forming a body with The second strip sheet 96 is temperature sensitive to move the first strip sheet 94
en fonction de la température lorsqu'elle est chauffée. depending on the temperature when heated.
Dans le mode de réalisation particulier, les aubes de tourbillonnement 84 défléchissent depuis la position fermée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre lorsque la température de l'écoulement d'air d'entrée augmente, ce qui a pour effet d'augmenter les espaces de mesure ainsi que l'écoulement d'air de dispositif de tourbillonnement Une fourchette particulière pour le changement d'état des aubes de tourbillonnement 84 se situe entre 2040 C ( 4000 F aubes fermées) et 316 C ( 600 F aubes ouvertes) Il est à noter qu'une tôle In the particular embodiment, the swirl vanes 84 deflect from the closed position counterclockwise when the temperature of the inlet air flow increases, which has the effect of increasing the measurement spaces as well as the air flow of the swirl device A special range for the change of state of the swirl blades 84 is between 2040 C (4000 F blades closed) and 316 C (600 F blades open) It should be noted that a sheet
en ruban bimétallique pourrait être utilisée pour ac- bimetallic tape could be used to ac-
tionner un levier qui déplacerait les aubes de tourbil- operate a lever that would move the vortex blades
lonnement 84 ou qu'un matériau du type "alliage à 84 or that a material of the type "alloy with
mémoire" sensible à la température pourrait être utili- temperature sensitive memory could be useful
se pour actionner les aubes de tourbillonnement 84. to activate the swirl vanes 84.
Lors du fonctionnement, un écoulement d'air pres- During operation, an air flow pres-
surisé qui provient du compresseur 20 pénètre au travers de l'ouverture 52 à l'intérieur de la chambre annulaire 56 L'écoulement d'air qui provient de la chambre annulaire 56 s'écoule au travers des conduits à surise which comes from the compressor 20 penetrates through the opening 52 inside the annular chamber 56 The air flow which comes from the annular chamber 56 flows through the conduits to
fluide 80 et du cône de Venturi 74 pour former un écou- fluid 80 and the Venturi cone 74 to form a flow
lement primaire L'écoulement d'air qui provient de la chambre annulaire 56 pénètre au travers des passages situés entre le disque annulaire 76 et la collerette radiale 73 Les aubes de tourbillonnement 84 impriment un mouvement de tourbillonnement ou mouvement de vortex à l'air qui s'écoule dans le passage pour former un écoulement secondaire Lorsque du carburant sort de la tuyère à carburant 68, il est mélangé à l'air dans le The primary flow of air from the annular chamber 56 penetrates through the passages between the annular disc 76 and the radial flange 73 The swirl vanes 84 impart a swirl movement or vortex movement to the air which flows through the passage to form a secondary flow When fuel leaves the fuel nozzle 68, it is mixed with the air in the
dispositif de tourbillonnement 60 et le mélange résul- swirl device 60 and the resulting mixture
tant entre dans la chambre de combustion 34 pour y être brûlé Le mouvement de tourbillonnement ou mouvement vortex de l'écoulement d'air mélange l'air au carburant qui provient de la tuyère à carburant 68 à l'intérieur du cône de Venturi 74, ce qui provoque l'atomisation du as long as it enters combustion chamber 34 to be burnt therein The swirling movement or vortex movement of the air flow mixes the air with the fuel which comes from the fuel nozzle 68 inside the cone of Venturi 74, which causes the atomization of the
carburant et assure par conséquent un mélange meilleur. fuel and therefore provides a better mixture.
Par conséquent, les aubes de tourbillonnement 84 Therefore, the swirl vanes 84
sont auto-actionnées pour se déplacer entre des posi- are self-actuated to move between positions
tions ouverte et fermée en réponse à la dilatation et à la contraction du matériau bimétallique ou tôle en ruban qui constitue l'aube de tourbillonnement 84 La géométrie variable des aubes de tourbillonnement 84 qui résulte du mouvement ou actionnement de ces aubes fournit une commande positive de la stoechiométrie du open and closed in response to the expansion and contraction of the bimetallic material or ribbon sheet which constitutes the vortex vane 84 The variable geometry of the vortex vanes 84 which results from the movement or actuation of these vanes provides a positive control of the stoichiometry of the
dôme du dispositif de combustion Puisque tout mécanis- dome of the combustion device Since all mechanis-
me actionné de manière externe est éliminé pour les operated externally is eliminated for them
aubes de tourbillonnement 84, les aubes de tourbil- swirl vanes 84, vortex vanes
lonnement 84 constituent un système simple, fiable et lonnement 84 constitute a simple, reliable and
de faible poids Du fait que les aubes de tourbillon- low weight Because the vortex vanes-
nement 84 sont à auto-actionnement, un système actionné automatiquement pour les aubes de tourbillonnement 84 est fourni, ce qui élimine les nécessités de commande 84 are self-actuated, an automatically operated system for swirl vanes 84 is provided, eliminating the need for control
du moteur.of the motor.
La présente invention a été décrite au moyen The present invention has been described by means
d'illustrations Il est bien entendu que la termino- of illustrations It is understood that the termino-
logie qui a été utilisée entend refléter la nature des logy which was used intends to reflect the nature of
vocables utilisés dans la description et n'entend pas terms used in the description and does not mean
constituer une limitation de la description. constitute a limitation of the description.
Bon nombre de modifications et de variations de la présente invention sont possibles à la lumière des Many modifications and variations of the present invention are possible in light of the
enseignements mentionnés ci-avant Il est par consé- lessons mentioned above It is therefore
quent bien entendu que la présente invention peut être of course the present invention can be
mise en oeuvre autrement que selon la manière spécifi- implemented otherwise than in the specified manner
que décrite ci-avant pourvu que l'on reste dans le as described above provided that we remain in the
cadre de la présente invention.part of the present invention.
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