FR2648184A1 - Injecteur de carburant double, notamment pour turbomoteur - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un injecteur de carburant pour un turbomoteur comportant des passages pour un carburant liquide et pour un carburant gazeux s'étendant circonférentiellement autour d'un axe, cet injecteur comportant une région de décharge en aval de l'injecteur. Cet injecteur est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens 54, 104 pour former deux courants d'air annulaires, tournant conjointement, et pour décharger ces courants d'air dans une région de décharge et pour diriger les deux courants d'air l'un en direction de l'autre, des moyens 46, 57 pour faire passer du carburant liquide et de l'eau à travers l'injecteur, et des moyens 44, 116 pour faire passer du carburant gazeux et de la vapeur à travers l'injecteur, circonférentiellement autour du courant d'air situé le plus à l'extérieur.
Description
La présente invention concerne un appareil d'injection d'un combustible
liquide ou gazeux, dans une chambre de combustion, conjointement avec de l'eau sous la forme vapeur ou liquide. Bien que cette invention ait été développée dans le domaine des turbomoteurs, elle peut s'appliquer à n'importe quelle machine ayant un circuit d'écoulement pour de l'air sous pression qui s'étend à
travers une chambre de combustion.
Un turbomoteur industriel typique, à flux axial, comprend une section de compression, une section de combustion et une section de turbine. Un circuit d'écoulement annulaire pour les gaz actifs s'étend axialement à travers
les sections du moteur.
A l'entrée de la section de compression, les gaz sont constitués principalement par de l'air. Tandis que les gaz actifs passent le long du circuit d'écoulement, ces gaz sont comprimés dans la section de compression, ce qui provoque une augmentation de la température et de la pression des gaz. La température des gaz sortant de la section de compression peut
dépasser 430 C.
Les gaz très chauds sous pression s'écoulent de la section de compression à la section de combustion. Dans cette section de combustion les gaz sont mélangés avec du carburant et ils sont brGlés pour ajouter de l'énergie aux gaz. Ces gaz chauffés à haute énergie se détendent à travers la section de turbine afin de produire un travail utile, par exemple en faisant tourner un rotor de turbine qui entraîne le compresseur et en entrainant une seconde turbine (ou turbine libre) qui peut être accouplée à une pompe ou à une
génératrice électrique.
La section de combustion comporte une ou plusieurs chambre de combustion et une pluralité d'injecteurs de carburant afin de fournir de l'air et du carburant aux chambres de combustion. Des exemples de tels injecteurs de carburant sont décrits dans les brevets US-4-327 547 et 4-337 618. Les injecteurs de carburant décrits dans ces brevets sont capables de brûler du carburant liquide et du carburant gazeux. Chaque injecteur de carburant comporte un dispositif d'injection d'eau pour fournir l'eau au carburant brûlant
afin de réduire la formation d'oxydes d'azote (NOX).
L'injecteur de carburant décrit dans le brevet US-4-337 618 comporte une paroi interne s'étendant circonférentiellement autour d'un axe afin de délimiter une chambre interne destinée à recevoir de l'air à partir d'un emplacement amont, tel que l'orifice de refoulement du compresseur. Une broche disposée dans la chambre interne s'étend axialement à travers la chambre et en aval de cette chambre, de manière à définir un passage annulaire 62 pour l'air. Tandis que l'air s'écoule le long du passage dans la chambre à air interne, du carburant est déchargé dans l'air si bien que le mélange du carburant et de l'air se produit dans la chambre interne, en assurant ainsi un prémixage du carburant et de l'air dans l'injecteur de carburant. Un second passage annulaire 68, se trouvant à l'extérieur du premier passage 62, constitue un circuit d'écoulement pour de l'air et de l'eau. Un carburant gazeux s'écoule à travers un troisième passage 44,46 qui est disposé à l'extérieur, dans
le sens radial, par rapport au deux premiers passages.
Le carburant, l'air et l'eau sont déchargés dans la région de combustion de la chambre de combustion o les gaz sont allumés et brûlés. Comme les gaz sont brûlés en aval de la buse de l'injecteur, les gaz très chauds peuvent repasser à travers un emplacement adjacent à la broche et ils peuvent provoquer, dans certaines constructions, une surchauffe de cette broche, avec un effet néfaste sur la durabilité de la broche. En outre les gaz en recirculation peuvent allumer le mélange d'air et de carburant liquide dans la chambre interne, ce qui entraîne un chauffage additionnel de l'extrémité de la broche. Si la broche est creuse, comme il est représenté dans le brevet US 4 327 547, les gaz en recirculation peuvent s'étendre axialement en amont, vers et dans la broche, en provoquant un chauffage additionnel de la
broche à l'intérieur de celle-ci.
Les scientifiques et ingénieurs travaillant sous la direction de la demanderesse cherchent à améliorer les injecteurs de carburant et en particulier 1) à améliorer le mélange d'air et de carburant liquide et le mélange d'air et de carburant gazeux en un emplacement en aval de l'injecteur de carburant; 2) à assurer l'injection d'eau pour réduire la formation d'oxydes d'azote; et 3) à employer une construction qui évite une surchauffe locale des composants de l'injecteur, tout en assurant une recirculation des gaz de combustion pour améliorer la stabilité de la flamme dans le
cas de rapports carburant/air faibles.
La présente invention est basée en partie sur la reconnaissance du fait que la prévision d'un corps centrai s'étendant axialement, dans un passage d'air interne d'un injecteur de carburant coaxial double, entraine un accroissement de la stabilité de la flamme dans des conditions de fonctionnement pour lesquelles le mélange
carburant/air est pauvre.
Cette invention est également basée en partie sur la reconnaissance du fait que l'air déchargé à partir du compresseur du moteur et s'écoulant sur un corps central disposé en totalité dans le passage d'air interne, produit une région d'air de refroidissement entre les gaz en recirculation dans la chambre de combustion et baigne la totalité de la longueur du corps central dans l'air de
refroidissement.
Suivant la présente invention un injecteur de carburant pour un carburant gazeux et liquide comporte deux passages pour l'air, espacés radialement l'ur. de l'autre, chacun d'eux comportant des organes générateurs de tourbillons pour donner une vitesse tangentielle à l'air, un passage de carburant liquide disposé entre les passages d'air pour décharger du carburant mélangé avec de l'eau dans une région aval et un passage de carburant gazeux disposé à l'extérieur du passage d'air le plus externe, afin de décharger du carburant gazeux et de la vapeur dans la région de décharge aval, les passages de carburant étant en communication avec de l'eau se trouvant dans le même état physique que le carburant afin d'injecter efficacement de l'eau dans l'injecteur pour supprimer la formation d'oxydes
d'azote.
Suivant une forme d'exécution de la présente invention, un corps central est disposé dans une chambre à air interne afin de former le passage d'air interne et il s'étend jusqu'à proximité immédiate de l'extrémité aval de la chambre afin de favoriser la recirculation des gaz très chauds mais il est toutefois espacé axialement de l'extrémité aval du passage afin de favoriser le refroidissement du corps central au moyen de l'air relativement froid s'écoulant à
travers la chambre à air interne.
Dans une forme d'exécution détaillée, le corps central a une surface aval qui empêche la recirculation des
gaz vers l'intérieur du corps central.
Une caractéristique principale de la présente invention est un injecteur de carburant qui comporte un passage d'air interne, un passage d'air externe, un passage de carburant liquide disposé entre les deux passages d'air et un passage de carburant gazeux disposé radialement à l'extérieur du passage d'air externe. Des organes générateurs de tourbillons sont disposés dans chacun des passages d'air afin de donner une vitesse tangentielle à l'air s'écoulant à travers ces passages. Les passages de carburant permettent à l'injecteur de recevoir de l'eau par l'intermédiaire du passage du carburant liquide et de la vapeur par l'intermédiaire du passage du carburant gazeux, afin d'assurer une injection efficace d'eau dans la région de décharge de l'injecteur. Dans une forme d'exécution détaillée une caractéristique principale est constituée par un corps central s'étendant axialement qui est disposé en totalité dans la chambre à air centrale. Le corps central est espacé axialement de l'extrémité aval de la chambre à air interne afin de constituer une région d'expansion soudaine dans la chambre à air interne. Dans une forme d'exécution un conduit pour fournir du carburant liquide au passage de carburant liquide s'étend en travers de la chambre à air externe, à proximité immédiate de l'extrémité amont de cette chambre à air, et l'organe générateur de tourbillon est situé à l'extrémité aval de la chambre à air externe, afin de réduire au minimum l'interruption de l'air tourbillonnant qui résulte du fait que le conduit du carburant liquide s'étend en travers du passage d'air externe. Le conduit du carburant gazeux communique avec le passage situé le plus à l'extérieur afin d'éviter toute interruptions des passages d'air par le
conduit du carburant gazeux.
Un avantage principal de la présente invention est que les émissions d'oxyde d'azote sont réduites, ce qui résulte de l'utilisation d'un injecteur de carburant pour mélanger efficacement de l'eau avec du carburant. Un autre avantage est la conception compacte qui est due au fait que les interruptions locales, par le conduit du carburant, de l'écoulement de l'air dans les passages d'air sont réduites au minimum par suite de la mise en place du passage du carburant liquide, avec son conduit plus petit, à l'intérieur du passage d'air externe et de la mise en place du passage du carburant gazeux, avec son conduit plus grand, à l'extérieur du passage d'air externe. Un autre avantage est la stabilité de la combustion pour des rapports carburant/air pauvres, stabilité qui résulte du fait que le corps central permet une expansion soudaine du courant d'air interne et les organes générateurs de tourbillons produisent un flux d'air tourbillonnant qui favorise la formation de zones de recirculation pour les gaz très chauds. Un autre avantage obtenu est la durabilité du corps central qui est due au fait que ce corps central baigne dans un film d'air relativement froid dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur, et à la configuration même du corps central qui empêche que les gaz remis en circulation ne pénètrent à l'intérieur du corps central, en délimitant la région à expansion soudaine par une surface faisant face dans la direction axiale, à
l'extrémité aval du corps central.
On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation d'une machine rotative à flux axiale montrant un circuit d'écoulement pour des gaz actifs, une partie du moteur étant enlevée afin de
montrer une portion d'une section de combustion du moteur.
La figure 2 est une vue en coupe axiale de l'injecteur de carburant représenté sur la figure 1, une portion du corps central étant arrachée afin de montrer que
le corps central est du type à construction pleine.
La figure 3 est une vue prise dans la direction 3
représentée sur la figure 2.
La figure 1 est une vue en élévation d'une machine rotative 10 à flux axial du type turbomoteur industriel. Ce moteur a un axe A. Une section de compression 12, une section de combustion 14 et une section de turbine 16 sont disposées circonférentiellement autour de l'axe A. Un circuit d'écoulement annulaire 18 pour des gaz actifs s'étend circonférentiellement autour de l'axe A et vers.:arrière, à
travers les sections du moteur.
La section de compression 12 comporte une région de diffuseur 22 qui est située juste en amont de la section de combustion 14. Une ou plusieurs chambres de combustion, telles que représentées par la chambre de combustion 24 de la section de combustion 14, s'étendent axialement en aval de la région du diffuseur. Chaque chambre de combustion est adaptée, au moyen d'un ou plusieurs orifices 26, de manière à recevoir des gaz sous pression sous la forme d'air en provenance de la région du diffuseur de la section de compression. Ces gaz sont relativement chauds comparativement à la température ambiante mais ils sont encore relativement froids par rapport aux produits de la combustion qui sont
formés dans la chambre de combustion.
Un injecteur de carburant, tel que représenté par l'injecteur de carburant 28, est disposé dans un orifice associé 26 de la chambre de combustion 24, afin de faire passer les gaz sous pression (air) de la section de compression à la chambre de combustion et d'injecter du carburant dans l'air après que cet air a été déchargé dans la région de décharge de l'injecteur. Un allumeur (non représenté) s'étend dans la chambre de combustion afin d'allumer le mélange de carburant et d'air tandis que l'air s'écoule à partir de la région de décharge de l'injecteur de carburant. Ainsi qu'il est représenté d'une façon schématique, le turbomoteur est pourvu d'une source de carburant liquide 32, d'une source de carburant gazeux 34 et d'une source d'eau 36. Un échangeur de chaleur 38 est prévu afin de fournir une source de vapeur à partir de la source d'eau. L'échangeur de chaleur peut être chauffé par recyclage des gaz chauds
déchargés à partir du turbomoteur.
Une commande électronique de carburant 42, telle que la commande de carburant Model Serie DCS501 fabriquée par la Société Woodward Governor Company, Fort Collins, Colorado, commande l'écoulement du carburant liquide et de l'eau en direction de leinjecteur de carburant et le flux de carburant gazeux et de vapeur vers l'injecteur de carburant. Un premier conduit 44 communique avec l'injecteur de carburant et il est adapté de manière à communiquer avec la source de carburant gazeux et la source de vapeur, afin de fournir un mélange de carburant gazeux et de vapeur à l'injecteur de carburant. Un second conduit 46 communique avec l'injecteur de carburant et il est également en communication avec la source de carburant liquide et la source d'eau afin de fournir un mélange de
carburant liquide et d'eau à l'injecteur de carburant.
La figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, de l'injecteur de carburant 28 représenté sur la figure 1. Cet injecteur de carburant a une extrémité amont 48 et une extrémité aval 52. L'injecteur de carburant comporte un moyen d'alimentation en air interne 54 ayant un diamètre plus petit à son extrémité aval et un diamètre plus grand à son extrémité amont. Une première paroi externe 56 s'étend axialement pardessus l'extrémité aval du moyen d'alimentation en air interne et elle est espacée radialement de ce moyen d'alimentation en air interne 54, en laissant
entre eux un passage 57 pour le carburant liquide.
Un carter 58 s'étend axialement par-dessus l'extrémité aval de la première paroi externe 56 et il s'étend axialement par-dessus la portion de plus grand diamètre de l'extrémité amont du moyen d'alimentation en air interne 54. Le carter comporte une section formant collecteur 62 et une section formant un déflecteur conique 64 qui sont rendus solidaire l'une de l'autre en formant une construction unitaire. Suivant une variante ces deux sections pourraient
ne former qu'une seule pièce.
Le moyen d'alimentation en air interne 54 comporte une paroi interne 66 s'étendant circonférentiellement autour de l'axe Ai de l'injecteur de carburant, en délimitant une chambre à air interne 68 à l'intérieur de la paroi. Cette chambre à air interne a une longueur Lc. La paroi interne 66 comporte un écran thermique 70 qui s'étend circonférentiellement autour de la paroi interne, afin de délimiter la chambre à air interne 68 et de protéger la paroi interne 66 à l'égard des gaz sous pression déchargés à partir du compresseur et qui sont relativement très chauds comparativement au carburant liquide se trouvant dans le passage 57 pour le carburant liquide. La paroi interne 66 a une extrémité amont 72 qui est ouverte pour rece.oir de l'air en provenance d'un emplacement amont, telle que la région du diffuseur 22 de la section de compression 12. La paroi interne 66 a également une extrémité aval 74 pour décharger l'air dans la région de décharge 75 de l'injecteur de carburant. Le moyen d'alimentation en air interne 54 comporte un corps central 76 qui est plein et qui est disposé en totalité dans la chambre à air interne 68. Le corps central 76 s'étend axialement dans la chambre à air interne 68 et il a une
longueur axiale Lcb.
Le corps central 76 a une surface externe 78 qui s'étend axialement et qui est espacée radialement de la paroi interne 66, en délimitant entre elles un premier passage annulaire 82 pour l'air. Le corps central 76 s'étend axialement en direction de l'extrémité aval 74 de la paroi interne 66 jusqu'à proximité immédiate de cette extrémité. Le corps central 76 a une surface frontale aval 84 qui s'étend radialement en rejoignant la surface externe 78 pour empêcher que les gaz ne pénètrent dans le corps central 76. Par conséquent le corps central 76 présente pas une surface concave à son extrémité aval, surface qui permettrait au gaz de pénétrer dans le corps central. La surface frontale aval 84 est espacée axialement de l'extrémité aval de la paroi interne 66 d'une distance Ca en délimitant entre elles un intervalle constituant une région d'expansion soudaine Re dans la chambre interne pour l'air, en aval du corps central 76. L'intervalle axial Ca peut aller d'environ 2% à environ 4% de la longueur Lc de la chambre à air interne 68 mais dans certaines constructions il peut aller jusqu'à 10% de cette longueur. La longueur axiale Lcb du corps central est supérieure à la moitié de la longueur axiale Lw de la paroi interne 66 ou de la longueur Lc de la chambre interne 68. La gamme de valeurs préférée pour la longueur du corps central 76 va de sept dixièmes à neuf dixièmes de la longueur Lc de la chambre interne (0,9 > Lcb/Lc > 0,7). La gamme de valeurs préférée pour l'aire du corps central 76 à l'endroit de la région d'expansion soudaine Re va de deux dixièmes à six dixièmes de l'aire de la chambre à air interne 68 en cet emplacement (0,6 > ACb/Ac
> 0,2).
Une pluralité d'aubes génératrices de tourbillons, telles que représentées par les deux aubes 86, sont disposées dans le premier passage 82 en un emplacement axial qui se trouve environ à mi-chemin entre l'extrémité amont 72 et l'extrémité aval 74 de la paroi interne. Les aubes génératrices de tourbillons 86 s'étendent entre la paroi interne 66 et le corps central 76 afin de supporter ce corps central. Les aubes génératrices de tourbillons 86 constituent des moyens donnant une vitesse tangentielle à l'air
s'écoulant à travers le premier passage 82.
La première paroi externe 56 est espacée radialement de la paroi interne 66 en délimitant entre elles le second passage annulaire 57 pour le carburant liquide. Ce second passage annulaire 57 a une extrémité aval 88 pour décharger le carburant liquide dans la région de décharge de l'injecteur de carburant. Une saillie annulaire 92 issue de la paroi interne 66 s'étend circonférentiellement entre la paroi interne 66 et la premiere paroi externe 56, en espaçant cette première paroi externe 56 de la paroi interne 66. Une pluralité d'orifices 94 s'étendant axialement divisent le passage du carburant liquide en une zone amont 96 et une zone aval 98 et ils contribuent à calibrer le flux de carburant entre la zone amont et la zone aval et vers et dans la région
de décharge 75.
Le carter 58 comporte une seconde paroi externe 102 espacée radialement de la première paroi externe 56 de manière à délimiter entre elles un troisième passage annulaire 104 pour l'air. Ce troisième passage annulaire a une extrémité amont 106 qui est ouverte pour recevoir l'air provenant de l'emplacement amont qui est constitué par la région de décharge 22 de la section de compression 12. Le troisième passage 104 a une extrémité aval 108 pour décharger l'air dans la région de décharge 75. Des moyens pour donner une vitesse tangentielle à l'air passant à travers le troisième passage annulaire 104, tels que représentés par les deux aubes génératrices de tourbillons 112, sont disposés dans le troisième passages annulaire 104. Les aubes génératrices de tourbillons 112 sont adjacentes à l'extrémité
aval de l'injecteur.
Le carter 58 comporte une troisième paroi externe 114 qui est espacée radialement de la seconde paroi externe 102, en délimitant entre elles un quatrième passage annulaire 116 pour le carburant gazeux. Ce quatrième passage annulaire 116 a une extrémité aval 118 pour le déchargement du carburant gazeux dans la région de décharge 75 de l'injecteur de carburant. La section 64, formant déflecteur conique, du carter comporte un déflecteur conique 122 qui est relié intégralement à la section formant collecteur 62 du carter 58. Le déflecteur conique 122 est percé d'une pluralité de trous 123 s'étendant axialement afin de calibrer le flux de carburant gazeux et/ou de vapeur vers et dans la région de décharge 75 de l'injecteur de carburant. Le déflecteur conique 122 s'étend vers l'intérieur en direction de l'axe Ai de l'injecteur, afin de dévier l'air tourbillonnant sortant du troisième passage annulaire 104 en direction du carburant
liquide déchargé à partir du deuxième passage annulaire 57.
Le premier conduit 44 communique avec le quatrième passage annulaire 116. Ce premier conduit 44 est adapté de manière à recevoir du carburant gazeux et de la vapeur respectivement à partir de la source de carburant gazeux 34 et de la source de vapeur 38. Dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, il pourrait être possible de faire s'écouler uniquement de la vapeur à travers le passage du carburant gazeux. Le second conduit 46 s'étend à travers le troisième passage annulaire 104 prévu pour l'air, jusqu'au deuxième passages annulaire 57 pour le carburant. Le second conduit 46 communique avec la source de carburant liquide 32 et la source d'eau 36. L'emplacement axial du second conduit 46 est adjacent à l'extrémité amont 48 de l'injecteur de carburant, afin de réduire au minimum l'interruption du flux d'air circonférentiel dans le troisième passage annulaire de l'air 104 avant que le flux d'air ne passe à travers les
aubes génératrices de tourbillons 112 disposées en aval.
La figure 3 est une vue prise dans la direction 3 de la figure 2 et elle montre la relation entre la surface frontale aval fermée 84, s'étendant radialement, du corps central 76, les aubes 86 génératrices de tourbillons et la
paroi interne 66.
Pendant le fonctionnement de la machine rotative 10 à flux axial, des gaz actifs passent le long du circuit d'écoulement des gaz 18. Les gaz se présentent sous la forme d'air lorsqu'ils sont déchargés à partir du compresseur vers et dans la région du diffuseur 22. L'air pénètre dans l'extrémité amont ouverte 48 de l'injecteur de carburant, et il passe à travers le premier passage annulaire 82 et le troisième passage annulaire 104 pour former deux colonnes d'air tourbillonnantes qui sont espacées radialement l'une de l'autre. Du carburant et de l'eau sont conduits, à travers le deuxième passage annulaire 57, entre ces deux colonnes d'air et ils sont dirigés vers le courant d'air interne par un déflecteur conique 124 prévu à l'extrémité aval de la première paroi externe 56. Le déflecteur conique 122 prévu sur la troisième paroi externe 114 dévie le courant d'air externe en direction du courant de carburant et d'eau et du courant d'air interne, ce qui provoque une action de cisaillement entraînant une pulvérisation du carburant et de l'eau et assurant une bonne dispersion du carburant, de l'eau
et de l'air. La combustion a lieu en aval de cet emplacement.
Du carburant gazeux et de la vapeur peuvent être ajoutés, à travers le quatrième passage annulaire 116, au carburant liquide pulvérisé et à l'air ou bien suivant une variante, dans d'autres conditions de fonctionnement, du carburant peut être seul fourni à l'extérieur du courant d'air tourbillonnant interne. Dans ces conditions il est possible de faire s'écouler uniquement de l'eau à travers le deuxième passage annulaire 57 et d'obtenir une dispersion de cette eau par les courants d'air corotatifs, avant leur
mélange avec le carburant gazeux.
Comme on peut le voir, la conception de l'injecteur est compacte et elle assure le fonctionnement de l'injecteur de carburant avec du carburant liquide ou du carburant gazeux ou des combinaisons de ceux-ci et avec de l'eau liquide cu de l'eau gazeuse (vapeur) ajoutée au mélange afin de réduire les
émissions d'oxyde d'azote.
Un avantage particulier des constructions qui utilisent le corps central, est une expansion soudaine qui se produit dans la chambre interne et qui favorise la recirculation des gaz de combustion très chauds provenant de l'aval. Des courants de recirculation sont représentés à titre d'exemple pour la région 132 de combustion du carburant liquide et pour les régions 134 de combustion du carburant gazeux et de la vapeur. Les zones 132,134 de recirculation des gaz très chauds assurent un bon mélange du carburant arrivant avec les gaz très chauds. Ceci entraîne une stabilité accrue de la combustion dans des conditions de fonctionnement du moteur pour lesquelles le rapport
carburant/air est pauvre.
La température des gaz dans les zones de
recirculation des gaz très chauds peut approcher de 1650 C.
Ces gaz partiellement brûlés et les produits de la combustion sont empêchés de venir en contact avec le corps central par l'air tourbillonnant déchargé à partir du passage d'air central. La protection du corps central 76 est accrue en disposant le corps central totalement à l'intérieur de la chambre à air interne 68. Ceci augmente la durabilité du corps central comparativement à des constructions qui permettent au corps central de s'étendre au-delà de la chambre à air interne et qui entraînent ainsi une exposition plus prononcée du corps central aux produits de combustion très chauds. En outre la conception du corps. central est telle que sa surface frontale aval n'établit pas un trajet permettant aux gaz de pénétrer dans le corps central et de chauffer celui- ci à partir de l'intérieur et de l'extérieur comme celà est le cas de constructions dans lesquelles le corps central s'étend dans la zone de recirculation et a une forme concave. Par conséquent une bonne stabilité de la combustion résulte des zones de recirculation et une intégrité structurale de l'injecteur de carburant est obtenue
par la protection du corps central.
Un autre avantage résulte de la disposition du passage 57 du carburant liquide entre les passages d'air tourbillonnant 82 et 84 et de la disposition du passage du carburant gazeux et de la vapeur à l'extérieur du passage d'air externe 104. Du fait que le conduit 44 pour le carburant gazeux et la vapeur a un diamètre beaucoup plus grand que celui du conduit 46 prévu pour le carburant liquide et l'eau, la présente invention évite que le conduit du carburant gazeux et de la vapeur ne s'étende en travers du passage d'air externe. Le diamètre du conduit du carburant liquide est petit comparativement à celui du conduit du carburant gazeux et il provoque une faible interruption de l'écoulement d'air dans le passage d'air externe, comparativement à l'interruption qui apparaîtrait si le passage du carburant gazeux et de la vapeur était le passage
de carburant situé le plus à l'intérieur.
L'injecteur de carburant est aisément assemblé en joignant d'une manière intégrale la section 62 formant collecteur à la section 64 formant déflecteur conique, afin de constituer un premier module du carter. Ce module du carter peut coulisser par rapport à la paroi interne et à la première paroi externe. L'assemblage est en outre favorisé par lamodularité du moyen d'alimentation en air interne 54 qui comportent la paroi interne 66 et son écran thermique 70, le corps central 76 et les aubes génératrices de tourbillons
86 qui peuvent être fabriquées sous une forme unitaire.
Pendant l'assemblage, le moyen d'alimentation en air interne peut être fabriqué sous la forme d'une seule pièce et le carter et le déflecteur conique peuvent être assemblés sous la forme d'une autre pièce. La première paroi externe 56 peut coulisser sur le moyen d'alimentation en air interne et le carter peut coulisser sur la première paroi externe, afin de constituer la configuration assemblée. Après cela les premier et second conduits sont introduits à travers le carter afin d'achever la construction. Toutes les pièces peuvent être brasées ensemble en disposant de la brasure dans les régions de brasage Ra et Rb et en d'autres emplacements
suivant les besoins.
Claims (3)
1.-Injecteur de carburant pour un turbomoteur comportant des passages pour un carburant liquide et pour un carburant gazeux s'étendant circonférentiellement autour d'un axe, cet injecteur comportant une région de décharge en aval de l'injecteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (54,104) pour former deux courants d'air annulaires, tournant conjointement, et pour décharger ces courants d'air dans une région de décharge et pour diriger les deux courants d'air l'un en direction de l'autre, des moyens (46,57) pour faire passer du carburant liquide et de l'eau à travers l'injecteur, entre les deux courants d'air tournant conjointement, avant de les décharger à partir de l'injecteur dans la région de décharge et pour décharger le carburant liquide et l'eau dans la région de décharge, entre les deux courants d'air tournant conjointement dans la région de décharge, des moyens (44,116) pour faire passer du carburant gazeux et de la vapeur à travers l'injecteur, circonférentiellement autour du courant d'air situé le plus à l'extérieur, et pour injecter le carburant gazeux et la vapeur dans la région de décharge, la disposition des passages d'air (54,104) par rapport au passage (116) du carburant gazeux et de la vapeur évitant qu'un conduit d'alimentation en carburant gazeux et en vapeur interrompe le passage d'air (116) situé le plus à l'extérieur, les moyens (57) qui assurent le passage du carburant liquide, transportant l'eau dans le même état que le carburant afin de mélanger efficacement l'eau et le carburant avec les courants
d'air rotatifs.
2.- Injecteur de carburant suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens pour former deux courants d'air annulaires, tournant conjointement, comportent une paroi interne (66) s'étendant circonférentiellement autour de l'axe, en délimitant une chambre à air interne (68) à l'intérieur de la paroi (66), cette chambre à air interne (68) ayant une extrémité amont (72) qui est ouverte de manière à recevoir de l'air en provenance d'un emplacement amont, et une extrémité aval (74) pour décharger l'air vers et dans la région de décharge, un corps central (76) s'étendant axialement, qui est disposé en totalité dans la chambre interne (68) et qui est espacé radialement de la paroi interne (66) en délimitant entre eux un premier passage annulaire (82) pour l'air, le corps central (76) s'étendant axialement en direction de l'extrémité aval (74) de la paroi interne (66), jusqu'à proximité immédiate de celle-ci, et étant espacé axialement de l'extrémité aval (74) de la paroi (66) en délimitant entre eux un intervalle Ca destiné à constituer une région d'expansion soudaine en aval du corps central (76), à l'intérieur de la chambre interne (68), et des moyens (86) pour donner une vitesse tangentielle à l'air passant à travers le premier passage (82), ces moyens (86) étant disposés, dans le premier passage (82), en un emplacement axial qui est situé entre l'extrémité amont (72) et l'extrémité aval (74) de la paroi interrné (66) et s'étendant entre la paroi interne (66) et le corps central (76).
3.- Injecteur de carburant pour un turbomoteur comportant des passages pour un carburant liquide et pour un carburant gazeux s'étendant circonférentiellement autour d'un axe, cet injecteur comportant une région de décharge en aval de l'injecteur, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (54) d'alimentation en air interne qui comporte une paroi interne (66) s'étendant circonférentiellement autour de l'axe, en délimitant une chambre à air interne (68) à l'intérieur de la paroi (66), cette chambre à air interne (68) ayant une longueur Lw, une extrémité amont (72) qui est ouverte pour recevoir de l'air en provenance d'un emplacement amont et une extrémité aval (74) pour décharger l'air vers et dans la région de décharge, un corps central (76) s'étendant axialement, lequel est disposé en totalité dans la chambre interne, ce corps central (76) ayant une surface externe (78) qui s'étend axialement et qui est espacée radialement de la paroi interne (66), en délimitant entre elles un premier passage annulaire (82) pour l'air, le corps central (76) s'étendant sur une longueur Lc qui est supérieure à la moitié de la longueur Lw de la paroi interne (66) (Lc < Lw/2), le corps central (76) s'étendant axialement en direction de l'extrémité aval (74) de la paroi interne (66), jusqu'à proximité immédiate de celle-ci, et ayant une surface frontale aval (84) qui s'étend radialement pour rejoindre la surface externe (78) et qui empêdhe que les gaz ne pénètrent dans le corps central (76), cette surface frontale aval (84) étant espacée axialement de l'extrémité aval (74) de la paroi en délimitant un intervalle Ca entre elles afin de former une région d'expansion soudaine en aval du corps central (76), dans la chambre interne (68), des moyens (86) pour donner une vitesse tangentielle à l'air passant à travers le premier passage (82), ces moyens (86) étant disposés, dans le premier passage (82), en un emplacement axial qui est situé sensiblement à mi-chemin entre l'extrémité amont (72) et
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l'extrémité aval (74) de la paroi interne (66) et s'étendant entre la paroi interne (66) et le corps central (76), une première paroi externe (56) espacée radialement de la paroi interne (66) en délimitant entre elles un deuxième passage annulaire (57) pour le carburant liquide, ce passage (57) du carburant liquide ayant une extrémité aval pour décharger le carburant liquide dans la région de décharge, un carter (58) comportant une seconde paroi externe (102) espacée radialement de la première paroi externe (56) en délimitant entre elles un troisième passage annulaire (104) pour l'air, ce troisième passage (104) ayant une extrémité amont (106) qui est ouverte de manière à recevoir de l'air en provenance d'un emplacement amont, et une extrémité aval (108) pour décharger l'air vers et dans la région de décharge, des moyens (112) pour donner une vitesse tangentielle à l'air passant à travers le troisième passage annulaire (104), ces moyens (112) étant disposés, dans le troisième passage (104), en un emplacement axial qui est voisin de l'emplacement axial de l'extrémité aval (74) de la paroi interne (66), une troisième paroi externe (114) qui est espacée radialement de la deuxième paroi externe (102) en délimitant entre elles un quatrième passage annulaire (116) pour du carburant gazeux, ce quatrième passage (116) ayant une extrémité aval pour décharger du carburant gazeux vers et dans la région de décharge, un premier conduit (44) qui communique avec le quatrième passage annulaire (116) et qui est adapté de manière à être en communication avec une source (34) de carburant gazeux et une source (38) de vapeur, un second conduit (46) s'étendant, en travers du troisième passage annulaire (104) pour l'air, en direction du deuxième passage annulaire 57 pour le carburant, et qui est adapté de manière à communiquer avec une source de carburant liquide (32) et une source d'eau (36), l'air passant sur le corps central (76) qui est disposé en totalité dans la chambre interne (68), empêchant que les gaz de recirculation très chauds, dans la région de décharge de l'injecteur, ne provoquent une surchauffe du corps central (76), l'expansion soudaine, à l'extrémité aval du corps central (76), favorisant la recirculation des gaz afin d'augmenter la stabilité de combustion dans différentes conditions de fonctionnement de l'injecteur.
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