FR2942296A1

FR2942296A1 - Injecteur de carburant comportant des aubes de deviation helicoidales de forme aerodynamique

Info

Publication number: FR2942296A1
Application number: FR1000363A
Authority: FR
Inventors: Brandon Philip Williams; Kevin E Thompson; Robert R Fogarty
Original assignee: Delavan Inc
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2010-08-20
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: FR2942296B1; US20170038072A1; DE102010002044B4; US10295187B2; US9513009B2; DE102010002044A1; GB201002607D0; GB2468025B; GB2468025A; US20100205971A1; GB2501192B; GB2501192A; GB201309512D0

Abstract

Un injecteur de carburant (10) pour une turbine à gaz est décrit, qui comprend un corps d'injecteur comportant un axe longitudinal, un passage d'air annulaire allongé défini dans le corps d'injecteur, et une pluralité d'aubes de tourbillonnement s'étendant axialement et espacées circonférentiellement disposées dans le passage annulaire d'air, dans lequel chaque aube de tourbillonnement comporte plusieurs pas joints et une épaisseur variable le long de l'étendue axiale de celle-ci.

Description

INJECTEUR DE CARBURANT COMPORTANT DES AUBES DE DEVIATION HELICOIDALES DE FORME AERODYNAMIQUE Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne des injecteurs de carburant pour les turbines à gaz, et plus particulièrement, un dispositif de tourbillonnement d'air pour injecteurs de carburant comportant des aubes de déviation hélicoïdales de forme aérodynamique pour dévier efficacement le flux d'air traversant le dispositif de tourbillonnement tout en réduisant le risque de séparation.

Etat de la technique Dans un injecteur de carburant pour une turbine à gaz, l'air d'évacuation du compresseur est utilisé pour atomiser le carburant liquide. Plus particulièrement, l'air fournit un mécanisme pour diviser une nappe de carburant en une pulvérisation finement dispersée introduite dans la chambre de combustion d'un moteur. Assez souvent, l'air est dirigé à travers un conduit qui sert à dévier l'air ou transmettre un mouvement tourbillonnant à l'air. Ce flux d'air tourbillonnant sert à stabiliser la réaction de combustion. Il existe de nombreuses façons de développer un tourbillon dans un injecteur de carburant. Historiquement, des aubes hélicoïdales ont été utilisées à cause de leur capacité à dévier efficacement le flux d'air. Ces aubes généraient des caractéristiques acceptables de flux d'air pour de nombreuses applications de moteur. Cependant, quand un facteur supérieur de tourbillon était désiré pour certaines applications de moteur, le flux d'air avait tendance à se séparer des aubes hélicoïdales. Cela était généralement associé à une réduction de l'efficacité de la surface d'écoulement géométrique de l'injecteur. Pour atténuer la séparation, des aubes ont été conçues avec plusieurs pas joints pouvant aider à dévier le flux d'air. Ces aubes étaient généralement associées avec une efficacité supérieure de la surface d'écoulement géométrique de l'injecteur. Ces améliorations ont entraîné une utilisation plus efficace de la vitesse de l'air pour l'atomisation. Des dispositifs de tourbillonnement d'air ont également été développés qui utilisent des aubes de déviation aérodynamique, ainsi que cela est décrit dans le brevet US 6 460 344 de Steinthorsson et al.. Ces aubes de déviation à surface portante sont efficaces pour transmettre un tourbillon au flux d'air d'atomisation. Cependant, elles fournissent un profil de vitesse sensiblement uniforme sur l'injecteur.

II serait avantageux de fournir un dispositif de tourbillonnement d'air pour un injecteur de carburant comportant des aubes de déviation intégrant les aspects avantageux de plusieurs pas hélicoïdaux joints et d'une forme aérodynamique. Ce faisant, le flux d'air à travers le dispositif de tourbillonnement pourrait être mis en rotation de façon efficace tout en minimisant le risque de séparation.

Objets de l'invention La présente invention concerne un nouvel injecteur de carburant utile pour une turbine à gaz. Le nouvel injecteur de carburant comprend un corps d'injecteur comportant un axe longitudinal, un passage d'air annulaire allongé défini dans le corps d'injecteur, et une pluralité d'aubes de tourbillonnement s'étendant axialement et espacées circonférentiellement disposées dans le passage annulaire d'air, chaque aube de tourbillonnement comportant plusieurs pas joints et une épaisseur variable le long de l'étendue axiale de celle-ci. Chaque aube de tourbillonnement comprend une section d'aube amont comportant une surface de bord d'attaque et une section d'aube aval comportant une surface de bord de fuite. La surface de bord d'attaque de la section d'aube amont de chaque aube est disposée en angle par rapport à l'axe longitudinal du corps d'injecteur. L'angle de la surface de bord d'attaque de chaque aube définit un pas initial le long de l'étendue axiale de la section d'aube amont. Le pas de la section d'aube aval de chaque aube varie par rapport au pas de la section d'aube amont de chaque aube, formant une aube comportant plusieurs pas joints. Dans un mode de réalisation de la présente invention, le pas de la section d'aube aval varie continûment le long de sensiblement la totalité de l'étendue axiale de la section d'aube aval. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, le pas de la section d'aube aval reste constant pour un certain segment d'aube axial ou pour sensiblement la totalité de la longueur axiale de la section d'aube aval. Dans encore un autre mode de réalisation de la présente invention, deux ou plusieurs segments contigus d'aube axiaux de la section d'aube aval ont des pas différents mais constants, de telle sorte que la section d'aube aval a plusieurs pas joints le long de l'étendue axiale de celle-ci. Dans tous les cas, chaque aube comprend une section d'aube de transition qui fusionne en douceur la section d'aube amont dans la section d'aube aval. Chaque aube a une épaisseur normale maximale associée à la section d'aube de transition. Dans un mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur d'aube normale change ou bien diminue de la section d'aube de transition à la surface de bord de fuite de l'aube. De préférence, l'épaisseur d'aube normale change également ou bien diminue de la section d'aube de transition à la surface de bord d'attaque de l'aube. Cependant, il est envisagé que la section d'aube d'entrée s'étendant depuis le bord d'attaque jusqu'à la section d'aube de transition puisse avoir une épaisseur d'aube constante. Il est également envisagé que tout segment d'aube axial le long de l'étendue axiale de l'aube puisse avoir une épaisseur d'aube constante. Dans tous les cas, les aubes hélicoïdales en forme de surface portante résultantes de la présente invention fonctionnent pour transmettre efficacement un degré élevé de tourbillonnement tout en réduisant le risque de séparation. La présente invention concerne est également un nouveau dispositif de tourbillonnement d'air utile pour un injecteur de carburant. Le nouveau dispositif de tourbillonnement d'air comprend un moyeu central définissant un axe longitudinal, et une pluralité d'aubes de tourbillonnement de forme aérodynamique s'étendant axialement et espacées circonférentiellement, s'étendant radialement vers l'extérieur depuis le moyeu, dans lequel chaque aube de tourbillonnement comporte plusieurs pas joints le long de l'étendue axiale de celle-ci. Ces caractéristiques, ainsi que d'autres, de l'injecteur de carburant et du dispositif de tourbillonnement d'air de la présente invention apparaîtront plus facilement à l'homme du métier à partir de la description détaillée qui suit de l'invention associée aux divers dessins.

Figures Afin que l'homme du métier auquel la présente invention appartient comprenne facilement comment fabriquer et utiliser les aubes de déviation hélicoïdales en forme de surface portante de la présente invention sans expérimentation inutile, les modes de réalisation préférés de celle-ci sont décrits en30 détail ci-dessous en référence à certaines figures. Ainsi, les figures 1 à 4 représentent des modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un injecteur de carburant qui comprend un ensemble d'injecteur, comportant un dispositif de turbulence d'air avec des aubes de déviation hélicoïdales en forme de surface portante construites selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 2 est une vue en perspective agrandie de l'ensemble d'injecteur, en section transversale, le long de la ligne 2-2 de la figure 1, illustrant le dispositif extérieur de tourbillonnement d'air et le circuit de carburant intérieur de l'ensemble d'injecteur. La figure 3 est une vue en perspective agrandie de l'ensemble d'injecteur illustré sur la figure 2, avec une section du bouchon d'air extérieur découpé pour présenter les aubes de déviation hélicoïdales en forme de surface portante espacées circonférentiellement du dispositif de turbulence d'air.

La figure 4 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de tourbillonnement d'air réalisé selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, qui comprend quatre aubes de déviation hélicoïdales en forme de surface portante.

Description

En référence aux dessins, dans lesquels les chiffres de référence identiques identifient ou bien font référence à des caractéristiques structurelles ou des éléments identiques des divers modes de réalisation de la présente invention, la figure 1 illustre un injecteur de carburant pour une turbine à gaz. L'injecteur de carburant 10 comprend un bras d'alimentation allongé 12 comportant une partie d'entrée 14 pour recevoir le carburant, une bride de montage 16 pour la fixation de l'injecteur de carburant 10 au boîtier d'une turbine à gaz, et un ensemble d'injecteur 20 à l'extrémité inférieure du bras d'alimentation 12 pour émettre du carburant atomisé dans la chambre de combustion d'une turbine à gaz. En référence à la figure 2, l'ensemble d'injecteur 20 de l'injecteur de carburant 10 comprend, entre autres, un circuit de carburant 30 axial et un dispositif extérieur de turbulence d'air 40 situé radialement vers l'extérieur du circuit de carburant 30. Le circuit de carburant 30 axial émet le carburant à partir d'un orifice de sortie 32. Le dispositif de tourbillonnement d'air 40 est limité par un bouchon d'air extérieur 42 et un moyeu intérieur 44. Le dispositif de tourbillonnement d'air 40 comprend une pluralité d'aubes de déviation 50 espacées à équidistance et disposées circonférentiellement formant une pluralité de canaux de flux d'air 48. Les aubes de déviation 50 sont adaptées et configurées pour transmettre un tourbillon au flux d'air, qui est dirigé vers le carburant provenant de l'orifice de sortie 32. L'air tourbillonnant touchant le carburant sert à stabiliser la réaction de combustion et améliorer l'atomisation du carburant. Le nombre d'aubes de déviation 50 espacées dans le dispositif de tourbillonnement d'air 40 peut varier selon l'application de l'injecteur et/ou du moteur. Il est envisagé que le dispositif de tourbillonnement d'air 40 peut comprendre entre trois et quinze aubes de déviation, mais peut en comporter davantage selon l'application. Ainsi que cela est illustré sur la figure 3, chaque aube de déviation 50 dans le dispositif de tourbillonnement d'air 40 a un profil en section transversale aérodynamique ou en forme de surface portante. C'est-à-dire que l'épaisseur ou la largeur de chaque aube de déviation 50 change sur la longueur axiale de l'aube. Par conséquent, chaque aube de déviation 50 comporte un côté d'aspiration ou un côté de basse pression PL et un côté de haute pression PH opposé. Le différentiel de pression relative sur les surfaces opposées de l'aube sert à maintenir avantageusement le flux d'air tourbillonnant à travers le dispositif de tourbillonement fixé aux parois de l'aube. Par conséquent, l'air s'écoule efficacement à travers le dispositif de tourbillonnement d'air 40 sans se séparer des aubes. La figure 4 illustre un dispositif exemplaire de tourbillonnement d'air 40 réalisé selon la présente invention. Ce dispositif exemplaire de tourbillonnement d'air comporte quatre aubes de déviation 50 en forme de surface portante. Chaque aube de déviation 50 dans le dispositif de tourbillonnement d'air 40 comprend trois sections d'aube s'étendant axialement allant du bord d'attaque 52 de l'aube au bord de fuite 54 de l'aube. Ces trois sections d'aube comprennent une section d'aube amont 56 ayant généralement un pas hélicoïdal réduit ou inexistant associé à celles-ci, une section d'aube aval 58 ayant un pas hélicoïdal variable associé à celle-ci et une section d'aube de transition 60 située entre les sections d'aube amont et aval 56 et 58 servant à fusionner en douceur les sections d'aube amont et aval ensemble pour former une aube de déviation comportant plusieurs pas joints. En ce qui concerne le pas variable de la section d'aube aval 58, dans un mode de réalisation de la présente invention, le pas varie continûment le long de sensiblement la totalité de l'étendue axiale de la section d'aube aval 58. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, le pas de la section d'aube aval 58 diffère du pas de la section d'aube amont 56 et il est maintenu constant le long de sensiblement la totalité de l'étendue axiale de la section d'aube aval 58. Dans encore un autre mode de réalisation de la présente invention, deux ou plus segments axiaux contigus de la section d'aube aval 58 ont des pas différents mais constants, de telle sorte que la section d'aube aval 58 a plusieurs pas joints le long de l'étendue axiale de celle-ci.

La section d'aube de transition 60 est définie par un facteur de filet FF, qui est une quantité sans dimension (par exemple 1,2) liée à l'épaisseur de l'aube et sélectionnée pour fusionner les bords des sections d'aube 56 et 58 ensemble aussi doucement que possible. Le bord d'attaque 52 de chaque aube 50 est de préférence en rayon (par exemple de 0,012 pouce) et il peut être orienté en angle par rapport à l'axe longitudinal du dispositif de tourbillonnement 40. L'angle du bord d'attaque 52 de chaque aube 50 (c'est-à-dire l'angle d'aube d'entrée) définit essentiellement le pas de la section d'aube amont 56. De préférence, l'angle du bord d'attaque 52 est orienté pour accueillir toute poussée directionnelle du flux d'air dans le dispositif de tourbillonnement 40. Par exemple, si l'air qui s'écoule dans le dispositif de tourbillonnement 40 a une poussée de 5°, l'angle du bord d'attaque 52 de chaque aube 50 est fixé à 5°, et donc la section d'aube amont 56 a un pas de 5° associé à celle-ci. Généralement, l'angle sur le bord d'attaque de l'aube est de 0 et dans ces cas, la section d'aube amont 56 n'a pas de pas hélicoïdal associé à celle-ci. Dans un mode de réalisation de la présente invention, la base 55 de chaque aube 50 sur le moyeu intérieur 44 est roulée (par exemple 0,1 pouce). Ainsi que cela est décrit ci-dessus, chaque aube de déviation 50 comporte une section d'aube avec un pas hélicoïdal aval 58. Il est envisagé que la direction du pas de la section d'aube à pas hélicoïdal puisse être à gauche ou à droite selon la conception globale de l'injecteur. Par exemple, la direction du pas des aubes 50 peut être identique ou opposée à la direction du pas d'un dispositif intérieur de tourbillonnement d'air, un autre dispositif extérieur de tourbillonnement d'air ou un dispositif de tourbillonnement de carburant associé avec le circuit de carburant axial 30 illustré sur la figure 2. Ainsi que cela est décrit ci-dessus, dans un mode de réalisation de la présente invention, le pas de la section d'aube aval 58 varie continûment le long de l'étendue axiale de l'aube de déviation 50. Dans un tel cas, le pas ou le pas hélicoïdal de chaque aube 50 dans le dispositif de tourbillonnement 40 à un point x donné quelconque le long de l'étendue axiale de l'aube, appelé pas instantané px, est défini par l'équation suivante : 0, 1110r en tan(px ) où : Qmoyen est le diamètre moyen ou au milieu de l'aube (par exemple 0,30 pouce) et est défini par rapport aux diamètres majeur et mineur de l'ensemble d'aubes de turbulence par l'équation : 0 majeur 2 0 moyen et (3x est l'angle instantané de l'aube défini par l'équation : Pr =fi ù(/3; ùla*Xi -Q)LF

où : I3TE* est l'angle de bord de fuite de l'aube au milieu (par exemple 45°) ; (3,* est l'angle de bord d'attaque par rapport à l'angle de fusion de rotation au milieu (par exemple 10°) ; A est le rapport de longueur de l'aube, qui est une quantité sans dimension définie ci-dessous ; et LF est le facteur de charge aérodynamique.

Le rapport de longueur d'aube A, qui est également utilisé ci-dessous pour définir l'épaisseur instantanée de l'aube tx à tout point donné le long de l'étendue axiale de l'aube, est défini par l'équation suivante :

A_L ù x - 2 0 où : L est la longueur totale de l'aube (par exemple 0,4 pouce) ; x est la position axiale de l'aube le long de l'étendue axiale de l'aube ; et I est l'entrée aérodynamique.

L'entrée aérodynamique I, qui est l'étendue dans la longueur de l'aube 25 depuis le bord d'attaque de l'aube jusqu'à un point auquel l'hélice de l'aube change de valeur à partir de la section d'entrée, est définie par l'équation suivante : l r(tmax ù 2rLE )

où : y est le facteur d'entrée aérodynamique (par exemple 2,3) ; tmax est l'épaisseur maximale de l'aube normale (par exemple 0,06 pouce) ; et rLE est le rayon de bord d'attaque (par exemple 0,012 pouce). Une valeur inférieure pour le facteur d'entrée aérodynamique entraîne une section d'entrée amont plus courte avant le début de la rotation, alors qu'une valeur supérieure entraîne une section d'entrée amont plus longue avec une section de rotation aval plus courte. L'homme du métier appréciera facilement que plus le facteur de charge aérodynamique LF est grand, plus la quantité de rotation survenant vers la section d'entrée de l'aube est grande. Au contraire, plus le facteur de charge LF est faible, plus la quantité de rotation survenant sur le bord de fuite de l'aube est grande. Le risque associé à la définition d'un facteur de charge supérieur est que le flux d'air peut se séparer de la surface d'aspiration de l'aube. Le risque associé à la définition d'un facteur de charge inférieur est qu'il peut y avoir une rotation changeante du flux d'air à travers le dispositif de tourbillonnement, l'air de sortie déviant fortement de l'angle de sortie de l'aube. Un équilibre approprié doit par conséquent être atteint pour s'assurer que le flux d'air reste fixé aux parois de l'aube tout au long du passage de tourbillonnement 48.

Ainsi que cela est mentionné ci-dessus, chaque aube de déviation 50 a une forme aérodynamique ou une forme de surface portante. Donc, la largeur ou l'épaisseur de chaque aube de déviation 50 varie le long de son axe. Dans un mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur et le pas varient continûment le long de l'étendue axiale de la section d'aube aval 58. A ce titre, l'épaisseur d'une aube 50 à une position axiale x quelconque donnée est exprimée comme l'épaisseur instantanée d'aube normale tx, qui est définie par l'équation suivante : TF tx _ tmax ù (tmax tTE où : tmax est l'épaisseur maximale d'aube normale (par exemple 0,08 pouce) ; tTE est l'épaisseur de bord de fuite de l'aube (par exemple 0,025 pouce) ; et TF est le facteur d'épaisseur, qui est une quantité sans dimension (par exemple 1,6) qui contrôle la répartition du changement dans l'épaisseur de l'aube de déviation dans la transition du bord d'attaque de l'aube au bord de fuite de l'aube. L'épaisseur maximale d'aube normale tmax augmente dans la section d'aube de transition 60 entre la section d'aube amont 56 et la section d'aube aval 58. L'épaisseur de bord de fuite de l'aube tTE est l'épaisseur ou la largeur de l'aube sur le bord de fuite 54. Il est envisagé que le bord de fuite 54 de chaque aube 50 puisse être formé avec ou sans rayon. En outre, l'épaisseur du bord de fuite de l'aube tTE peut être réduite à un équilibre acceptable entre la capacité de fabrication et la tendance à perdre les tourbillons aval, qui peuvent affecter négativement le procédé d'atomisation.

Ainsi que cela est décrit ci-dessus, le facteur d'épaisseur TF contrôle le changement dans l'épaisseur de chaque aube 50. Par conséquent, un facteur d'épaisseur supérieur retarde le changement de l'épaisseur le long de l'étendue axiale de la section d'aube aval 58 jusqu'au bord de fuite 54. Au contraire, un facteur d'épaisseur moindre change rapidement la largeur de l'aube d'une épaisseur maximale à une épaisseur minimale plus proche de la section d'aube de transition 60. Ainsi que cela est décrit ci-dessus, dans un mode de réalisation de la présente invention, le pas de la section d'aube aval 58 diffère du pas de la section d'aube amont 56 et est maintenu constant le long de sensiblement la totalité de l'étendue axiale de la section d'aube aval 58. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, deux ou plus segments axiaux contigus d'aube de la section d'aube aval 58 ont des pas différents mais constants, de telle sorte que la section d'aube aval 58 comporte plusieurs pas joints le long de l'étendue axiale de celle-ci. Dans ces cas, l'angle instantané de l'aube sur un certain segment d'aube axial s'étendant depuis un emplacement axial initial à un emplacement axial final est défini par l'équation :

P* = /3f -(/3; -/,*)(1-Ai)

où : A est le rapport de longueur de l'aube pour ce segment d'aube axial et est défini par l'équation suivante :30 Al En outre, l'épaisseur instantanée d'aube normale tX sur un certain segment d'aube axial s'étendant depuis un emplacement axial initial à un emplacement axial final est définie par l'équation suivante : tr = t. - (t1 - tJ )( )TF où : A est le rapport d'épaisseur de l'aube pour ce segment d'aube axial et est défini par l'équation suivante : Au vu de chacune des équations qui précèdent, l'homme du métier 10 appréciera facilement que la géométrie aérodynamique unique de l'aube décrite ici est fortement variable. C'est-à-dire pour un quelconque segment d'aube axial donné le long de la longueur de l'aube de déviation, l'épaisseur de l'aube peut varier alors que le pas reste constant, l'épaisseur de l'aube peut rester constante alors que le pas varie, ou l'épaisseur de l'aube et le pas peuvent changer tous les deux.

15 Il est envisagé et entre dans la portée de la présente invention que la géométrie en forme de surface portante des aubes hélicoïdales de déviation 50 du dispositif de tourbillonnement d'air 40 peut être définie en utilisant les définitions à 4 chiffres du National Advisory Committee for Aeronautics (NACA), les définitions à 5 chiffres, ou les définitions modifiées à 4/5 chiffres. Dans tous les cas, la forme en 20 surface portante est générée en utilisant des équations analytiques qui décrivent la cambrure (courbure) de la ligne moyenne (ligne centrale géométrique) de la section de surface portante, ainsi que la distribution de l'épaisseur ou de la largeur le long de la longueur de la forme en surface portante. Une fois que les coordonnées de la forme en surface portante sont définies, elles sont converties en définitions 25 hélicoïdales pour former la section de déviation de l'aube. A ce titre, un diamètre est sélectionné et le pas est alors observé à ce diamètre. L'épaisseur est alors ajoutée à un côté de la ligne de cambrure, et les valeurs résultantes sont projetées sur les diamètres majeur et mineur de l'aube.5 L'homme du métier appréciera facilement que sur la hauteur de chaque aube dans le dispositif de tourbillonnement d'air de la présente invention, l'axe à la corde de l'aube et l'angle de déviation associé à celui-ci change continûment. En outre, en conséquence de la nouvelle géométrie de l'aube décrite ici, le profil angulaire de la vitesse du flux d'air à travers l'ensemble d'aubes de turbulence augmente sur la hauteur des aubes pour une atomisation améliorée. Donc, la vitesse de l'air à la sortie du dispositif de tourbillonnement n'est pas uniforme. Bien que la présente invention a été illustrée et décrite en référence aux modes de réalisation préférés, l'homme du métier appréciera facilement que divers changements et/ou modifications peuvent être réalisés sur ceux-ci sans se départir de l'esprit et/ou de la portée de la présente invention. Par exemple, alors que le dispositif de tourbillonnement d'air de la présente invention a été illustré et décrit par rapport à une conception particulière d'injecteur de carburant, l'homme du métier appréciera facilement que le nouveau dispositif de tourbillonnement d'air de la présente invention peut être utilisé avec une variété de types différents d'injecteurs de carburant à atomisation. Ces derniers peuvent comprendre les injecteurs pneumatiques de carburant, deux ou plus injecteurs pneumatiques, les injecteurs de carburant à commande pneumatique, les injecteurs de carburant simplex ou à un seul orifice les injecteurs de carburant duplex ou à double orifice, ou les injecteurs pneumatiques pilotés de carburant où le dispositif de tourbillonnement d'air peut être utilisé pour l'atomisation du carburant principal, l'atomisation du carburant pilote ou les deux. II est également envisagé que les aubes de déviation hélicoïdales de forme aérodynamique décrites ci-dessus peuvent être utilisées pour faire tourner efficacement le fluide ou le gaz traversant un dispositif de tourbillonnement ou injecteur de carburant.

Claims

REVENDICATIONS1. Injecteur de carburant (10) pour une turbine à gaz comprenant : a) un corps d'injecteur comportant un axe longitudinal ; b) un passage d'air annulaire allongé défini dans le corps d'injecteur ; et c) une pluralité d'aubes de tourbillonnement (50) s'étendant axialement et espacées circonférentiellement disposées dans le passage annulaire d'air, chaque aube de tourbillonnement (50) comportant plusieurs pas joints et une épaisseur variable le long de l'étendue axiale de celle-ci.
2. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2, dans lequel chaque aube de tourbillonnement (50) comprend une section d'aube amont (56) comportant une surface de bord d'attaque (52) et une section d'aube aval (58) comportant une surface de bord de fuite (54).
3. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2, dans lequel la surface de bord d'attaque (52) de la section d'aube amont (56) de chaque aube (50) est disposée en angle par rapport à l'axe longitudinal du corps d'injecteur.
4. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 3, dans lequel l'angle de la surface de bord d'attaque (52) de chaque aube (50) définit un pas initial le long de l'étendue axiale de la section d'aube amont (56).
5. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2, dans lequel la section d'aube aval (58) a un pas continûment variable le long de l'étendue axiale de celle-ci.
6. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2, dans lequel la section d'aube aval (58) a un pas constant le long d'une étendue axiale de celle-ci.
7. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2, dans lequel chaque aube (50) comprend une section d'aube de transition (60) qui fusionne la section d'aube amont (56) dans la section d'aube aval (58).
8. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 7, dans lequel chaque aube(50) a une épaisseur normale maximale associée à la section d'aube de transition (60).
9. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 8, dans lequel l'épaisseur d'aube normale varie de la section d'aube de transition (60) à la surface de bord de fuite (54) de l'aube (50).
10. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 8, dans lequel l'épaisseur d'aube normale reste constante pour au moins un segment axial de l'aube de la section d'aube de transition (60) à la surface de bord de fuite (54) de l'aube (50).
11. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 7, dans lequel l'épaisseur d'aube normale varie de la section d'aube de transition (60) à la surface de bord d'attaque (52) de l'aube (50).
12. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 7, dans lequel l'épaisseur d'aube normale reste constante de la section d'aube de transition (60) à la surface de bord d'attaque (52) de l'aube (50). 20
13. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 1, comprenant également un circuit de carburant (30) défini dans le corps d'injecteur adjacent au passage annulaire d'air.
14. Dispositif de tourbillonnement (40) d'air pour un injecteur de carburant (10), 25 comprenant : a) un moyeu central définissant un axe longitudinal ; b) une pluralité d'aubes de tourbillonnement (50) de forme aérodynamique s'étendant axialement et circonférentiellement espacées s'étendant radialement vers l'extérieur depuis le moyeu, chaque aube de tourbillonnement (50) comportant 30 plusieurs pas joints le long de l'étendue axiale de celle-ci.
15. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 14, dans lequel chaque aube de tourbillonnement (50) comprend une section d'aube amont (56) comportant une surface de bord d'attaque (52), et une section d'aube aval (58)15comportant une surface de bord de fuite (54).
16. Dispositif de turbillonnement d'air (40) selon la revendication 15, dans lequel la surface de bord d'attaque de la section d'aube amont (56) de chaque aube (50) est disposée en angle par rapport à l'axe longitudinal du moyeu central, définissant un pas initial le long de l'étendue axiale de la section d'aube amont (56).
17. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 15, dans lequel la section d'aube aval (58) a un pas continûment variable le long de l'étendue axiale de celle-ci.
18. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 15, dans lequel la section d'aube aval (58) a un pas constant le long d'une étendue axiale de celle-ci.
19. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 15, dans lequel chaque aube (50) comprend une section d'aube de transition (60) qui fusionne la section d'aube amont (56) dans la section d'aube aval (58).
20. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 19, dans lequel chaque aube (50) a une épaisseur normale maximale associée avec la section d'aube de transition (60).
21. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 20, dans lequel l'épaisseur d'aube normale varie de la section d'aube de transition (60) à la surface de bord de fuite (54) de l'aube (50).
22. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 20, dans lequel l'épaisseur d'aube normale reste constante pour au moins un segment axial de l'aube de la section d'aube de transition (60) à la surface de bord de fuite (54) de l'aube (50).
23. Dispositif de tourbillonnement d'air (40) selon la revendication 20, dans lequel l'épaisseur d'aube normale varie de la section d'aube de transition (60) à la surface de bord d'attaque (52) de l'aube (50).