FR2947893A1 - Aubes en fleche aerodynamiques pour injecteurs de carburant - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un gicleur de carburant (10) pour un moteur de turbine à gaz comprenant un corps de gicleur (102) doté d'un axe longitudinal (122). Un passage d'air annulaire allongé (104) est défini à l'intérieur du corps de gicleur. Une pluralité d'aubes de turbulence (106) espacées dans le plan circonférentiel et s'étendant dans le plan axial sont disposées à l'intérieur du passage d'air annulaire. Chaque aube de turbulence est dotée d'un profil en coupe transversale axialement en flèche le long du prolongement radial de celle-ci.

Description

AUBES EN FLECHE AÉRODYNAMIQUES POUR INJECTEURS DE CARBURANT La présente invention concerne des gicleurs de carburant pour moteurs de turbine à gaz et, plus particulièrement, pour systèmes à turbulence d'air de gicleurs de carburant ayant des aubes de turbulence en flèche aérodynamiques permettant de faire tourner efficacement le flux d'air traversant le système à turbulence tout en minimisant le risque de séparation.

Dans un gicleur de carburant à soufflage d'air pour moteur de turbine à gaz, l'air refoulé du compresseur est utilisé pour atomiser le carburant liquide. Plus particulièrement, l'air fournit un mécanisme permettant de briser une feuille de ravitaillement en une pulvérisation finement dispersée introduite dans la chambre de combustion d'un moteur. Assez souvent, l'air est dirigé à travers un conduit servant à appliquer une rotation ou à faire tourbillonner l'air. Ce flux d'air tourbillonnant permet de stabiliser la réaction de combustion. Il existe de nombreuses façons de créer des turbulences dans un gicleur de carburant. Historiquement, des aubes hélicoïdales étaient utilisées pour leur capacité à faire tourner efficacement le flux d'air. Ces aubes généraient des caractéristiques de flux d'air acceptables pour de nombreuses applications de moteurs. Toutefois, lorsqu'un facteur de tourbillonnement plus élevé était souhaité pour certaines applications de moteur, le flux d'air avait tendance à se séparer des aubes hélicoïdales. Ceci était généralement associé à une baisse d'efficacité de la zone d'écoulement géométrique du gicleur. Pour atténuer la séparation, les aubes ont été conçues avec de multiples fils joints pouvant contribuer à la rotation du flux d'air. Ces aubes étaient typiquement associées à une efficacité plus importante de la zone d'écoulement géométrique du gicleur. De telles améliorations ont permis d'utiliser plus efficacement la vitesse de l'air pour l'atomisation. Des systèmes à turbulence d'air utilisant des aubes à rotation aérodynamique ont également été élaborés, tel que décrit dans le document américain n° 6 460 344 de Steinhorsson et al., mentionné ici dans son intégralité à titre de référence. Ces aubes tournantes à surface portante transmettent un tourbillonnement au flux d'air atomisant et permettent d'obtenir un profil de vitesse sensiblement uniforme au niveau du gicleur. Il serait bénéfique de fournir un système à turbulence d'air pour un gicleur de carburant doté d'aubes de turbulence intégrant les aspects bénéfiques des aubes radiales extrudées tout en permettant une rotation plus efficace du flux. De cette façon, le flux d'air traversant le système à turbulence pourrait être amené plus efficacement en rotation tout en réduisant le risque de séparation. La présente invention concerne un gicleur de carburant pour un moteur de turbine à gaz. Le gicleur de carburant comprend un corps de gicleur ayant un axe longitudinal. Un passage d'air annulaire allongé est défini à l'intérieur du corps de gicleur. Une pluralité d'aubes de turbulence espacées dans le plan circonférentiel et s'étendant dans le plan axial sont disposées à l'intérieur du passage d'air annulaire. Chaque aube de turbulence a un profil axialement en flèche en coupe transversale le long de son prolongement axial. Davantage encore selon la présente invention, chaque aube de turbulence a un 5 bord de traîne situé sur une partie aval et un bord d'attaque situé sur une partie amont. Les bords d'attaque et de traîne ont chacun une partie d'extrémité située sur un prolongement extérieur dans le plan radial et une partie de base située sur un prolongement intérieur dans le plan radial. Dans certains modes de réalisation, au moins un des bords parmi le bord d'attaque et le bord de traîne est axialement en flèche. Au 10 moins un des bords parmi le bord d'attaque et le bord de traîne peut être en flèche avec la partie d'extrémité positionnée axialement en amont ou en aval par rapport à la partie de base. Le bord de traîne et le bord d'attaque de chaque aube de turbulence peut être axialement en flèche dans des directions amont-aval relatives opposées ou positionné axialement dans une direction relative commune. On envisage également que le bord de 15 traîne puisse être parallèle au bord d'attaque, si les deux bords sont en flèche dans une direction commune. Au moins un bord en flèche de chaque aube de turbulence peut être droit ou incurvé, et peut être continu ou présenter une ou plusieurs discontinuités. Il est possible que seul un des bords d'attaque et de traîne de chaque aube de turbulence soit en flèche. Dans certains modes de réalisation, le bord d'attaque est 20 sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal et le bord de traîne est en flèche avec la partie d'extrémité de celui-ci axialement en aval par rapport à la partie de base. Le profil en coupe transversale de chaque aube de turbulence peut avoir une épaisseur variable le long d'une longueur axiale. Le profil en coupe transversale de chaque aube de turbulence peut présenter des proportions variant le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. Chaque aube de turbulence peut avoir un profil en coupe transversale défini par un premier nombre NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) a une extrémité radiale et défini par un second nombre NACA au niveau d'une base. Le profil en coupe transversale de chaque aube de turbulence peut prendre une forme de surface portante et peut être doté d'une corde variant en longueur le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. La présente invention concerne également un système à turbulence d'air pour un gicleur de carburant. Le système à turbulence d'air comprend une plaque tournante intérieure définissant un axe longitudinal. Une pluralité d'aubes de turbulence en forme de surface portante espacées dans le plan circonférentiel et s'étendant dans le plan axial sont prévues de façon à s'étendre vers l'extérieur dans le plan radial à partir de la plaque tournante. La forme de surface portante de chaque aube de turbulence comporte une corde de longueur variable le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. Un gicleur de carburant pour un moteur de turbine à gaz est également prévu selon la présente invention. Le gicleur de carburant comprend un corps de gicleur ayant un axe longitudinal et une plaque tournante intérieure alignée avec l'axe longitudinal à l'intérieur du corps de gicleur. Le corps de gicleur et la plaque tournante intérieure définissent un passage d'air annulaire. Le gicleur de carburant comprend également une pluralité d'aubes de turbulence aérodynamiques espacées dans le plan circonférentiel et s'étendant dans le plan axial s'étendant vers l'extérieur dans le plan radial à partir de la plaque tournante dans le passage d'air annulaire. Chaque aube de turbulence comporte une corde variant le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. Ces caractéristiques ainsi que d'autres des systèmes et procédés de la présente invention apparaîtront mieux à l'homme du métier à partir de la description détaillée suivante des modes de réalisation préférés, considérée conjointement avec les dessins. Pour que l'homme du métier concerné par la présente invention puisse facilement comprendre comment fabriquer et utiliser les systèmes à turbulence d'air de la présente invention sans attente injustifiée, des modes de réalisation préférés seront décrits en détail ci-dessous en référence à certaines figures, dans lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d'un injecteur de carburant qui comprend un ensemble gicleur doté d'un système à turbulence d'air pourvu d'aubes de turbulence en flèche en forme de surface portante construit selon un exemple de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue en perspective écorchée en partie agrandie de l'ensemble gicleur de la figure 1 représentant le système à turbulence d'air et l'orifice de sortie de pulvérisation de l'ensemble gicleur ; la figure 3 est une vue en élévation de face d'un système à turbulence d'air de l'art antérieur représentant la partie non recouverte d'une aube tournante ; la figure 4 est une vue en élévation de face du système à turbulence d'air de l'art antérieur de la figure 3, représentant schématiquement un champ d'écoulement souhaité par rapport à un champ d'écoulement réel traversant les aubes de turbulence la figure 5 est une vue en élévation de face d'un exemple de réalisation d'un système à turbulence d'air construit selon la présente invention, représentant les aubes de turbulence avec les bords de traîne en flèche la figure 6 est une vue en élévation agrandie d'une partie du système à turbulence 5 d'air de la figure 5, représentant schématiquement la couverture accrue entre les aubes de turbulence pourvues de parties en flèche ; la figure 7 est une vue en élévation de face du système à turbulence d'air de la figure 5, représentant schématiquement un champ d'écoulement souhaité traversant les aubes de turbulence 10 la figure 8 est une vue en élévation de face d'un autre exemple de réalisation de système à turbulence d'air construit selon la présente invention, représentant les aubes de turbulence avec une forme de surface portante variant le long du prolongement radial de chaque aube de turbulence ; la figure 9 est une vue en élévation de face du système à turbulence d'air de la 15 figure 8, représentant schématiquement le champ d'écoulement souhaité traversant les aubes de turbulence ; et les figures 10-16 illustrent des vues en perspective de parties d'autres exemples de réalisation de systèmes à turbulence d'air construits selon la présente invention, représentant chacun un système à turbulence d'air doté d'aubes de turbulence avec une 20 configuration de flèche différente sur les bords d'attaque et de traîne.

Il est maintenant fait référence aux dessins dans lesquels des numéros de référence identiques identifient des caractéristiques ou des aspects structurels similaires de la présente invention. A des fins d'explication et d'illustration, et non de limitation, une vue partielle d'un exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon la présente invention est illustré sur la figure 1 et est désigné de façon générale par la référence 10. D'autres modes de réalisation d'injecteurs de carburant et de systèmes à turbulence d'air selon la présente invention, ou de certains de leurs aspects, sont prévus sur les figures 2-16, tel que décrit par la suite. Les systèmes de l'invention peuvent être utilisés dans des moteurs de turbine à gaz ou dans n'importe quelle autre application adaptée, pour améliorer l'efficacité du tourbillonnement et de l'atomisation. La figure 1 illustre un injecteur de carburant 10 pour un moteur de turbine à gaz. L'injecteur de carburant 10 comprend un bras d'alimentation allongé 12 doté d'une partie d'admission 14 pour recevoir le carburant à une extrémité et un corps de gicleur 102 à l'extrémité opposée du bras d'alimentation 12 pour distribuer le carburant atomisé dans la chambre de combustion d'un moteur de turbine à gaz. Une bride de fixation 16 est prévue à proximité de la partie d'admission 14 pour fixer l'injecteur de carburant 10 au carter d'un moteur de turbine à gaz. En référence à la figure 2, le corps de gicleur 102 définit un axe longitudinal 122 et comprend, entre autres, un circuit de carburant 30 dans l'axe et un système à turbulence d'air 100 extérieur positionné dans le plan radial vers l'extérieur du circuit de carburant 30. Le circuit de carburant 30 axial distribue du carburant depuis un orifice de sortie 32. Le système à turbulence d'air 100 est limité par un capuchon d'air extérieur 42 et par la plaque tournante intérieure 120 alignée avec l'axe longitudinal 122. Le capuchon d'air 42 du corps de gicleur 102 et la plaque tournante intérieure 120 définissent un passage d'air annulaire 104 allongé entre eux. Le système à turbulence d'air 100 comprend une pluralité d'aubes de turbulence 106 aérodynamiques disposées à 5 équidistance dans le plan circonférentiel. Les aubes de turbulence 106 s'étendent vers l'extérieur dans le plan radial de la plaque tournante intérieure 120 vers le capuchon d'air 42, à l'intérieur du passage d'air annulaire 104, formant ainsi une pluralité de canaux de flux d'air 48. Un système à turbulence d'air 1 traditionnel est illustré sur les figures 3-4 et est 10 doté d'aubes à rotation aérodynamique 2 extrudées s'étendant tout droit vers l'extérieur dans une direction radiale depuis une plaque tournante 3 centrale. Un prolongement U non recouvert de chaque aube tournante 2 est indiqué par la zone située entre les lignes en pointillés de la figure 3. Deux aubes 2 adjacentes forment un canal 4 entre elles. Les lignes en pointillés de la figure 3 représentent les surfaces enveloppées généralement 15 perpendiculaires au flux traversant le canal 4. Toute partie de canal 4 située entre deux aubes 2 adjacentes permettant de tirer une telle surface et croisant les deux aubes 2 est considérée comme une partie de canal 4 recouverte. Toute partie dans laquelle une surface perpendiculaire au flux traversant le canal 4 ne croise qu'une aube 2 est considérée comme une partie de canal 4 non recouverte. 20 La partie de canal 4 non recouverte est représentée par la référence U sur la figure 3. Les parties non recouvertes entre les aubes tournantes sont généralement assimilées aux parties du flux dans lesquelles le flux n'est pas contraint de se conformer aux aubes. Les conceptions utilisant des aubes traditionnelles telles que les aubes 2 de la figure 3 sont limitées dans leur capacité de faire tourbillonner les flux d'air efficacement étant donné que rien ne contraint le flux à travers les parties de système à turbulence non recouvertes le long d'un champ d'écoulement souhaité. Cela provoque une séparation du flux et une réduction de la zone d'écoulement efficace et du coefficient de refoulement ainsi qu'une perte dans l'angle de flux souhaité. La séparation du flux et la réduction de la zone d'écoulement efficace tendent à réduire l'efficacité et à accroître la chute et/ou la baisse de pression nécessaires à l'obtention d'une quantité de turbulence donnée. Pour démontrer cela, le système à turbulence 1 traditionnel est illustré sur la figure 4 avec une représentation schématique d'un champ d'écoulement 5 souhaitable et d'un champ d'écoulement réel 6. L'homme du métier reconnaîtra que les champs d'écoulement 5, 6 selon la figure 4 sont schématisés et ne visent pas à être considérés comme une description précise de modèles de flux réels. Le champ d'écoulement 5 représente un flux souhaitable pour un haut degré de turbulence. Le champ d'écoulement 6 décrit un flux présentant moins de turbulence, comme c'est le cas lorsque la séparation du flux provoque l'inefficacité décrite ci-dessus. En pratique, le flux traversant le canal 4 dans le système à turbulence 1 tend à imiter le flux 6 étant donné que les parties de canal 4 non recouvertes permettent au flux de sortir plus facilement d'une voie souhaitable, tel le champ d'écoulement 5. La quantité limitée de couverture prévue entre les aubes 2 dans le système à turbulence 1 traditionnel limite sa capacité à s'approcher du champ d'écoulement 5 souhaitable. Ceci met en évidence la notion que la couverture peut être un facteur limitant dans l'efficacité d'un système à turbulence.

En référence maintenant à la figure 5, chaque aube de turbulence 106 du système à turbulence 100 construite selon la présente invention a un bord de traîne 110 prévu sur une partie aval et un bord d'attaque 112 prévu sur une partie amont. Les bords de traîne et d'attaque 110, 112 ont chacun une partie d'extrémité 114 prévue sur un prolongement extérieur dans le plan radial et une partie de base 116 prévue sur un prolongement intérieur dans le plan radial. Les aubes de turbulence 106 du système à turbulence 100 sont aérodynamiques avec des profils en coupe transversale 108 en forme de surface portante. Chaque aube de turbulence 106 a un profil en coupe transversale 108 axialement en flèche le long de son prolongement radial. La forme de surface portante de chaque aube de turbulence 106 est pourvue d'une corde 118 variant en longueur le long du prolongement radial de l'aube de turbulence 106 respective. Cette variation dans la longueur de la corde est due à la flèche du bord de traîne 110 dans la direction aval en direction de la partie d'extrémité 114 située dans le plan radial. La corde 118 augmente de longueur de la distance radiale allant de la partie de base 116 de chaque aube de turbulence 106 à la partie d'extrémité 114. Le profil en coupe transversale 108 de chaque aube de turbulence 106 a une épaisseur variable le long d'une longueur axiale, lui conférant ainsi une forme de surface portante. Le profil en flèche des aubes de turbulence 106 accroît la couverture de chaque canal de flux d'air 48 et améliore donc l'efficacité du système à turbulence 100. Une comparaison du système à turbulence 100 de la figure 6 et du système à turbulence 1 traditionnel de la figure 3 montre la présence d'une couverture accrue en cas d'aubes de 10 turbulence 106 en flèche. Sur la figure 6, la partie de canal 48 non recouverte située au niveau de la partie d'extrémité 114 est schématiquement représentée par la distance U' qui peut être comparée à celle de la partie non recouverte U de la figure 3. Dès lors que le bord de traîne 110 est en flèche, on obtient une quantité accrue de couverture C au 5 niveau de la partie d'extrémité 114, comme le montre la figure 6. Par rapport à la zone non recouverte U du système à turbulence 1 traditionnel, la zone non recouverte U' du système à turbulence 100 est réduite d'une quantité égale à la zone recouverte C. Il convient de noter que la quantité de couverture accrue C varie le long du prolongement radial des aubes de turbulence 106, ladite quantité étant réduite à 10 proximité de la partie de base 116 et augmentant en direction de la partie d'extrémité 114. La zone de couverture accrue C réelle est donc un volume généralement en forme de coin atteignant son maximum au niveau de la partie d'extrémité 114. La géométrie annulaire du passage d'air 104 fait que le principal volume d'écoulement se situe à proximité de la partie d'extrémité 114 qui correspond à la plus grande zone de 15 couverture. Cet agencement accroît significativement l'ensemble de la couverture à l'intérieur du flux tourbillonnant, aidant le système à turbulence 100 à s'approcher davantage d'un modèle de flux souhaité, tel qu'indiqué schématiquement par la grande flèche de la figure 7. Les aubes de turbulence 106 en flèche améliorent significativement de cette 20 façon l'efficacité du système à turbulence par rapport à des configurations sans flèche de dimensions comparables. La couverture accrue prévue pour les aubes en flèche limite la séparation du flux et permet d'obtenir une zone d'écoulement et un coefficient de 11 refoulement plus efficaces. Un avantage notable de la réduction de perte de flux est la capacité à utiliser plus efficacement la vitesse de l'air pour l'atomisation, nécessitant ainsi une chute de pression moins importante pour obtenir la rotation souhaitée d'un flux. 5 Il n'est pas nécessaire que les bords d'attaque et de traîne des aubes de turbulence en flèche soient définis par des bords droits. Ils peuvent être incurvés, continus, discontinus ou de n'importe quelle forme adaptée. La figure 8 illustre un exemple de réalisation d'un système à turbulence 200 doté d'aubes de turbulence 206 pourvues de bords de traîne 210 en flèche incurvés plutôt que droits. L'homme du métier 10 saura que différentes formes peuvent être utilisées pour les bords d'attaque et de traîne en fonction des besoins des applications particulières. N'importe quel angle de tourbillonnement adapté peut également être utilisé sur les aubes de turbulence sans sortir de la portée et de l'esprit de la présente invention. Le système à turbulence 200, illustré sur les figures 8-9, présente un bombement 15 plus réduit au niveau de l'extrémité par rapport au système à turbulence 1 traditionnel de la figure 4. La comparaison des larges flèches schématiques des figures 4 et 9 montre que le système à turbulence 200 permet d'atteindre une quantité de turbulence comparable à celle indiquée par le champ d'écoulement réel 6 du système à turbulence 1 traditionnel mais avec un angle de tourbillonnement et un bombement réduits. La 20 capacité d'obtention d'un plus grand degré de turbulence avec un bombement moindre est possible du fait de l'efficacité de flux accrue des aubes 206 en flèche, tel que décrit ci-dessus. 12 En référence aux figures 8-9, le profil en coupe transversale 208 de chaque aube de turbulence 206 peut prendre des proportions variant le long du prolongement radial de l'aube de turbulence 206. Par exemple, dans le système à turbulence 200, les aubes de turbulence 206 peuvent prendre chacune une première forme de surface portante au 5 niveau des parties de base 216 se transformant le long de la direction radiale en une seconde forme de surface portante au niveau de leurs parties d'extrémité 214, conformément aux principes de la théorie de l'aile en flèche. Sur la figure 9, la grande flèche indique schématiquement une partie du champ d'écoulement située au niveau de la région d'extrémité et la fine flèche indique schématiquement une partie du champ 10 d'écoulement située au niveau de la région de base. Le champ d'écoulement au niveau de la région de base a un degré de turbulence plus important que la région d'extrémité du fait du bombement plus important de la région de base que celui de la région d'extrémité. Il est prévu et inclus dans la portée de la présente description que la forme de la 15 surface portante des aubes tournantes des systèmes à turbulence d'air avec aubes en flèche puisse être défraie à l'aide des définitions à 4 chiffres, 5 chiffres ou 4/5 chiffres modifiés du Comité consultatif américain de l'aéronautique (National Advisory Committee for Aeronautics, NACA). Dans chaque cas, la forme de surface portante est générée à l'aide d'équations analytiques décrivant le bombement (courbure) de la ligne 20 moyenne (ligne centrale géométrique) de la section de surface portante, ainsi que la répartition de l'épaisseur ou de la largeur le long de la longueur de la surface portante. Par exemple, il est possible de construire un système à turbulence selon la présente 13 invention dans lequel chaque aube de turbulence a un profil en coupe transversale défini au niveau de 1' extrémité par une surface portante NACA 2312 et par une surface portante NACA 2412 au niveau de la plaque tournante ou de la base, avec une transition en douceur entre les deux surfaces portantes NACA le long du prolongement radial de chaque aube de turbulence. L'homme du métier saura que n'importe quel profil en coupe transversale adapté peut être utilisé, qu'il soit standard ou non, sans sortir de la portée et de l'esprit de la présente invention. Dans les systèmes à turbulence 100, 200, les aubes de turbulence 106, 206 ont des bords d'attaque 112, 212 sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal 122, 222 de la plaque tournante 120, 220 respective, et des bords de traîne 110, 210 en flèche en aval en direction des parties d'extrémité 114, 214. Il est toutefois également possible que les bords d'attaque des aubes de turbulence soient en flèche à la place ou en sus des bords de traîne en flèche. De plus, les bords d'attaque ou de traîne peuvent être en flèche en amont ou en aval en fonction des besoins. En bref, n'importe quelle combinaison de flèche peut être utilisée pour les bords d'attaque et de traîne des aubes de turbulence sans sortir de la portée et de l'esprit de la présente invention. Pour illustrer de telles combinaisons, les figures 10-16 montrent des exemples de réalisation dans lesquels différentes configurations de flèche sont utilisées pour les bords d'attaque et de traîne. Le système à turbulence 300, illustré sur la figure 10, est doté d'aubes de turbulence 306 (seule une aube étant illustrée pour des raisons de clarté) dans lesquelles le bord de traîne 310 est en flèche en aval et le bord d'attaque 312 est en flèche en amont. Dans le système à turbulence 400, les deux bords d'attaque 412 et de 14 traîne 410 des aubes 406 sont en flèche en aval, tel que le montre la figure 11. Même si le bord d'attaque 412 est illustré parallèlement au bord de traîne 410 sur la figure 11, on envisage également des configurations similaires dans lesquelles les bords d'attaque et de traîne sont tous deux en flèche en aval sans pour autant être parallèles. Un exemple de système à turbulence 500 est illustré sur la figure 12 avec des aubes de turbulence 506 dotées de bords d'attaque 512 en flèche en aval et de bords de traîne 510 perpendiculaires à l'axe de la plaque tournante. Comme le montre la figure 13, les bords de traîne 610 des aubes 606 du système à turbulence 600 sont également perpendiculaires à l'axe de la plaque tournante, les bords d'attaque 612 étant toutefois en flèche en amont. En référence à la figure 14, le système à turbulence 700 comporte des aubes 706 avec les bords d'attaque 712 perpendiculaires à la plaque tournante et aux bords de traîne 710 en flèche en amont. Le système à turbulence 800 décrit sur la figure 15 présente des aubes 806 présentant tant les bords d'attaque que de traîne 812 et 810, respectivement, en flèche en amont, parallèles entre eux. On envisage également des configurations similaires dans lesquelles les deux bords d'attaque et de traîne sont en flèche en amont mais ne sont pas parallèles entre eux. La figure 16 illustre un exemple de système à turbulence 900 doté d'aubes 906 pourvues de bords d'attaque 912 en flèche en aval et de bords de traîne 910 en flèche en amont. L'homme du métier saura facilement que les configurations en flèche illustrées et décrites ci-dessus peuvent être modifiées en termes d'angle de flèche et de forme de bord en fonction des applications spécifiques présentant des profils de turbulence spécifiques souhaités sans sortir de la portée et de l'esprit de la présente invention. Par 15 exemple, si on souhaite une rotation plus importante au niveau des extrémités des aubes, on peut ajouter une flèche arrière supplémentaire au bord de traîne pour accroître la couverture au niveau de l'extrémité. Suivant l'application, les systèmes à turbulence selon la présente invention peuvent être conçus pour fournir un profil de vitesse uniforme ou non uniforme en fonction des besoins. Par exemple, un profil de vitesse uniforme de la plaque tournante à l'extrémité de l'aube peut contribuer à stabiliser la turbulence. Les exemples de système à turbulence dotés d'aubes de turbulence en flèche décrits ci-dessus peuvent être produits au moyen de procédés de coulage étant donné que la forme de l'aube permet de retirer le moule dans le plan radial hors des aubes et/ou de le retirer par traction et torsion dans le plan axial. Le frittage des métaux par laser direct, le dépôt par laser direct, le moulage traditionnel, l'usinage par étincelage ou tout autre procédé de fabrication adapté peut être utilisé en plus ou à la place du coulage. Les systèmes à turbulence décrits ici peuvent donc être fabriqués relativement facilement.

Même s'ils sont décrits ici dans le contexte des injecteurs de carburant dotés d'un circuit d'air unique et d'un circuit de carburant unique, l'homme du métier verra facilement que les systèmes à turbulence construits selon la présente invention peuvent également être utilisés dans des injecteurs ou gicleurs ayant n'importe quel nombre adapté de circuits d'air et de circuits de carburant. Par exemple, même si les systèmes à turbulence d'air de la présente invention ont été illustrés et décrits par rapport à un modèle de gicleur de carburant particulier, l'homme du métier verra facilement que les systèmes à turbulence d'air novateurs de la présente invention peuvent être utilisés avec 16 une variété de différents types de gicleurs de carburant par atomisation. Ceux-ci peuvent comprendre les gicleurs de carburant à jet d'air, les gicleurs à soufflage d'air double ou multiple, les gicleurs de carburant à assistance d'air, les gicleurs de carburant à orifice simplex ou unique, les gicleurs de carburant à orifice duplex ou double ou les gicleurs de carburant à jet d'air pilotés dans lesquels le système à turbulence d'air pourrait être utilisé pour l'atomisation principale du carburant, l'atomisation d'attaque du carburant ou les deux. Il est également envisagé que les aubes tournantes en flèche de forme aérodynamique exposées ici puissent être utilisées pour faire tourner efficacement du liquide ou du gaz à travers un système à turbulence ou un injecteur de carburant.

10 Les procédés et systèmes de la présente invention, tels que décrits ci-dessus et illustrés dans les dessins, fournissent des aubes de turbulence avec des propriétés améliorées comprenant une couverture et une efficacité accrues de l'écoulement ainsi qu'une fabrication facilitée. Même si l'appareil et les procédés de la présente invention ont été illustrés et décrits en référence aux modes de réalisation préférés, l'homme du 15 métier saura que des changements et/ou modifications peut y être apportés sans sortir de la portée et de l'esprit de la présente invention.

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1. Gicleur de carburant (10) pour un moteur de turbine à gaz comprenant a) un corps de gicleur (102) doté d'un axe longitudinal (122) ; b) un passage d'air annulaire allongé (104) défini à l'intérieur du corps de gicleur ; et c) une pluralité d'aubes de turbulence (106) espacées dans le plan circonférentiel et s'étendant dans le plan axial disposées à l'intérieur du passage d'air annulaire, chaque aube de turbulence ayant un profil en coupe transversale (108) axialement en flèche le long du prolongement radial de celle-ci.
2. 2. Gicleur de carburant selon la revendication 1, dans lequel chaque aube de turbulence (106) a un bord de traîne (110) prévu sur une partie aval, un bord d'attaque (112) prévu sur une partie amont, dans lequel les bords d'attaque et de traîne ont chacun une partie d'extrémité (114) sur un prolongement extérieur prévu dans le plan radial et une partie de base (116) sur un prolongement intérieur prévu dans le plan radial, et dans lequel au moins un des bords parmi le bord d'attaque et le bord de traîne est axialement en flèche.
3. 3. Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel au moins un des bords parmi le bord d'attaque et le bord de traîne est en flèche avec la partie d'extrémité située axialement en aval par rapport à la partie de base. 18 4 Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel au moins un des bords parmi le bord d'attaque et le bord de traîne est en flèche avec la partie d'extrémité axialement en amont par rapport à la partie de base. 5. Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel le bord de traîne et le bord d'attaque de chaque aube de turbulence sont en flèche dans des directions relatives opposées dans le plan axial. 10 6. Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel le bord de traîne et le bord d'attaque de chaque aube de turbulence sont en flèche dans une direction relative commune dans le plan axial. Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel l'au moins un bord en 15 flèche de chaque aube de turbulence est droit. Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel l'au moins un bord en flèche de chaque aube de turbulence est incurvé. 20 9 Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel le bord d'attaque est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal, et dans lequel le bord de traîne est en flèche avec sa partie d'extrémité axialement en aval par rapport à la partie de base. 19. Gicleur de carburant selon la revendication 2, dans lequel le bord de traîne est parallèle au bord d'attaque. 11. Gicleur de carburant selon la revendication 1, dans lequel le profil en coupe transversale de chaque aube de turbulence a une épaisseur variable le long d'une longueur axiale. 12. Gicleur de carburant selon la revendication 1, dans lequel le profil en coupe 10 transversale de chaque aube de turbulence a des proportions variant le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. 13. Gicleur de carburant selon la revendication 1, dans lequel le profil en coupe transversale de chaque aube de turbulence est en forme de surface portante et a une 15 corde (118) variant en longueur le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. 14. Système à turbulence d'air pour gicleur de carburant comprenant a) une plaque tournante intérieure (120) définissant un axe longitudinal (122) ; et 20 b) une pluralité d'aubes de turbulence (106) en forme de surface portante espacées dans le plan circonférentiel et s'étendant dans le plan axial s'étendant vers l'extérieur dans le plan radial depuis la plaque tournante, la forme de surface portante de 20 chaque aube de turbulence étant dotée d'une corde (118) variant en longueur le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. 15. Système à turbulence d'air selon la revendication 14, dans lequel chaque aube de turbulence a un bord d'attaque (112) situé sur une partie amont de celle-ci et un bord de traîne (110) situé sur une partie aval de celle-ci, dans lequel les bords d'attaque et de traîne de chaque aube de turbulence sont toutes deux en flèche avec un prolongement extérieur dans le plan radial en aval par rapport à un prolongement intérieur dans le plan radial. 16. Système à turbulence d'air selon la revendication 14, dans lequel chaque aube de turbulence a un bord d'attaque situé sur une partie amont et un bord de traîne situé sur une partie aval, dans lequel les bords d'attaque et de traîne de chaque aube de turbulence sont tous deux en flèche. 15 17. Système à turbulence d'air selon la revendication 16, dans lequel le bord de traîne et le bord d'attaque de chaque aube de turbulence sont tous deux en flèche dans une direction commune. 20 18. Système à turbulence d'air selon la revendication 14, dans lequel chaque aube de turbulence a un profil en coupe transversale avec des proportions vanant le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. 10 21. Gicleur de carburant pour moteur de turbine à gaz comprenant a) un corps de gicleur (102) ayant un axe longitudinal (122) ; b) une plaque tournante (120) intérieure alignée avec l'axe longitudinal à l'intérieur du corps de gicleur, dans lequel le corps de gicleur et la plaque tournante intérieure définissent un passage d'air annulaire (104) c) une pluralité d'aubes de turbulence aérodynamiques (106) espacées dans le plan circonférentiel et s'étendant dans le plan axial s'étendant vers l'extérieur dans le plan radial depuis la plaque tournante dans le passage d'air annulaire, chaque aube de turbulence étant dotée d'une corde (118) variant le long du prolongement radial de l'aube de turbulence. 22