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" PROCEDE ET APPAREIL POUR LA PULVERISATION D'HUILE COMBUSTI6
BLE " ;
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La présente invention est relative à un procédé et à un appareil peur pulvériser de l'huile combustible à faible débit sous force d'un mélangea gae et de combustible.
Le procédé et l'appareil suivant l'invention sont propres à délivrer une quantité comprise entre 0,38 et 3,8 litres par heure de combustible liquide comme constituant partie d'un mélange relativement riche en un gaz, de préfé- rence en air ; où l'huile comtustible est mélangée complète- ment à l'air ou à l'autre gaz avant la pulvérisation , le mélange sortant sous forme d'un jet capable de brûler effi- cacement en une flamme chaude , compacte et à grande vitesse.
Suivant le procédé de l' invention, l'huile combustible peut être amenée sous pression atmosphérique et l'air est uti- lisé ': sous une pression qui n'est que légèrement supérieure à celle de l'atmosphère , par exemple comprise entre 0,21 et 0,7 kilogramme par centimètre carré (pression manométri- que).
Suivant l'invention, de l'air sous pression légèrement supérieure à celle de l'atmosphère est amené à tourbillonner dans une première chambre de tourbillonnement ayant vue section transversale sensiblement circulaire pour créer un vortex d'air tourbillonnant , du combustible est aspiré dans cette première chambre de tourbillonnement en un point intermédiaire situé le long d e l'axe d e la chambre , par succion créée par le vortex d'air tourbillonnant pour former un premier mélange de combustible incomplètement dispersé dans l'air ,ce premier mélange est admis à passer par un premier orifice d'où il est introduit axialement dans la
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gorge d'un second orifice, un sec nd courant d'air sous pression légèrement supérieure à celle de l'atmosphère est amené à tourbillonner dans une second:
chambre de tourbillon- nement et passe à travers le second orifice, ce second cou- rant d'air tourbillonnant à travers le second orifice créant une succion qui tend à aspirer le premier mélange dans le second courant d'air au dit orifice et à mélanger ainsi le premier mélange et le second courant d'air pour produire un second mélange qui e st plus riche en air que le pre- mier mélange et dans lequel le combustible est dispersé de façon plus uniforme et plus intense que dans le premier mélange, puis le second mélange est déchargé et atomisé par le second orifice.
Pour réaliser la dispersion la plus élevée du com- bustible dans le second mélange, la charge d'air secondaire à la seconde chambre de tourbillonnement est amenée à tour- billonner en sens contraire à celui du mélange qui sort de la première chambre de tourbillonnement. De cette façon,
l'air secondaire crée une quantité maximum de turbulence au contact avec le mélange provenant de la première chambre de tourbillonnement et produit un mélange d'air et de combus- tible plus uniforme et plus fortement éternisé.Ce tourbil- lonnement en sens contraire dans la seconde chambre de tourbillonnement produit un jet résultant dont la divergence est réduite en comparaison de la divergence du jet qui émerge de l'ajutage lorsque l'air secondaire est amené à tourbillonner dans le même sens que le mélange qui sort de la première chambre de tourbillonnement .
La divergence et la vitesse du jet peuvent encore être contrôlées en réglant la pression de l'air fourni à l'ajutage et, pour un contrôle maximum du fonctionnement de 1 'ajutage, la pression de l'ai fourni à chaque chambre de tourbillonnement peut
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être commandé de façon indépendante en sorte que la pression de l'air dans chaque chambre de tourbillonnement soit diffé- rente.
Un aspect extrêmement avantageux de l'invention consis- te en ce que l'huile combustible est attirée ou aspirée dans le système par le vide créé par un vortex d'air tour- billonnant et qu'il n'est pas besoin d'appliquer une pression extérieure au système d 'huile combustible. Suivant cette invention, en utilisant seulement de l'air à basse pression, c'est-à-dire à une pression d'environ 0,21 kilogram- me par centimètre carré (manométrique) lorsqu'on désire aspirer seulement unepetite quantité d'huile et d'air à une pression d'environ 0,7 kilogramme par centimètre carré (manométrique) lorsque l'on désire aspirer une quantité plus grande d'huile , un mélange dispersé de combustible et d'air est réalisé, qui,plus compact de beaucoup,
est beaucoup moins fumeux lorsqu'il brûle que celui que l'on obtiendrait même en employait des pressions de 5,6 à 7 kilogrammes par centimètre carré (manométrique ) lorsque de l'huile est la substance qui est pompée et que de l'air atmosphérique est aspiré.
En mettant l'invention en pratique, l'air sous légère pression mis en charge dans la première chambre de tour- billonnement , est amené à tourbillonner en sorte qu'il possède à la fois des composantes axiale et radiale de mouvement et par conséquent se déplace suivant un trajet sensiblement spiralé ou hélicoïdal. La chambre de tourbillonne ment est de section g4nérale circulaire et le centre de la chambre se trouve sous pression réduite. Par conséquent, l'ouverture pour l'huile est au centre de la première chambre de tourbillonnement et la ligne d e charge de l'huile est coaxiale avec la chambre de tourbillonnement.
L'huile est
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aspirée d'un point intermédiaire suivant la longueur d e la chambre de tourbillonnement pour permettre à l'air de prendre une allure tourbillonnante convenable avant d'aspi- rer de l'huile en lui-même et pour empêcher une contre- pression d'air s'exerçant sur l'huile. L'huile est aspirée en cette ouverture axiale intermédiaire à partir d'un réservoir d'alimentation en huile situé en-dessous de l'aju- tage et , comme il n'y a pas de niveau d'huile au-dessus de l'ajutage, lorsque la source d'air alimentant un aju- tage est interrompue, et que l'effet de succion disparatt il n'y a pas de gouttes d'huile partant de l'ajutage , comme c'est souvent le cas dans un système où l'huile est sous pression.
L'huile aspirée par succion dans la première chambre de tourbillonnement est prise dans le mouvement axial et radial de l'air dans cette chambre pour former un mélange d'air et d'huile incomplètement atomisé. Ce mélange passe à travers le premier orifice d'où il est introduit axialement dans la gorge d'un second orifice coaxial au premier.
Une charge d'air secondaire est amené à tourbillonner dans une seconde chambre de tourbillonnement associée au second orifice et passe à travers ce second orifice en créant une succion quiaspire le mélange d'air etd'huile qui est intro- duit dans la gorge du second orifice pour pénétrer dans l'air secondaire en créant un nouveau mélange d'huile et d'air dans lequel non seulement la dispersion do l'huile dans le mélange se trouve très favorisée par rapport à ce qui se passe dans le premier mélange . mais aussi le mélange est avantageusement enrichi en air.
Il est essentiel que l'air secondaire soit amené à tpurbillonner dans la seconde cham- bre et cm tourbillonnement non seulement favorise l'ato- misation et l'uniformité de dispersion de l'huile dans le -mélange , mais au$si permet avantageusement la décharge
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d'un mélangefinal de combustible et d'air suivant une allure de jet tourbillonnant qui Etant allumé, brûle sous forme d'une flamme à grande vitesse compacte et allongée.
Une particularité importante de l'invention consiste en ce que le mélange sortant de la première chambre de tour- billonnement n'est pas amené en un point quelconque arbitrai- re de la seconde chambre de tourbillonnement , mais est admis directement à la gorge de l'ouverture de l'orifice de la seconde chambre de tourbillonnement là où la succion créée par l'air secondaire tourbillonnant est la plus grande et où le mélange peut être le mieux aspiré dans le courant d'air secondaire tourbillonnant.
On a trouvé qu'on obtient un jet dispersé très supérieur en procédant de cette manière en comparaison de ce qui s e passe lorsque l'on délivre le mélan- ge sortant de la première chambre de tourbillonnement dans la seconde chambre de tourbillonnement en un point placé en avant du second obifice, En plus, cette particularité per- met l'emploi de pressions d'air différentes dans la pre- mière et dans la seconde chambres de tourbillonnement.
L'appareil pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention comprend une première et une seconde chambre coaxiales en s érie , chacune des chambres ayant une section transversale généralement circulaire, une lumière d'admis- sion axiale pour admettre l'huile combustible , partant de la paroi postérieure de la première chambre à travers une partie de la longueur de cette chambre , cette première chambre ayant également une ouverture sensiblement tangen- tielle pour l'admission d'air, la partie antérieure de la première chambre ayant une première ouverture d'orifice axial, - allant dans la partie postérieure de la seconde chambre , la seconde chambre ayant une ouverture sensi- blement tangentielle pour l'admission d'air secondaire, cette seconde chambre ayant une seconde ouverture d'orifice
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axial;
dans sa partie antérieure et un conduit axial s'éten- dant depuis le premier orifice à travers la seconde chambre et se terminant à la gorge du second orifice ,l'extrémité de ce conduit étant libre de tout contact avec le second orifice. Ce conduit axial empêche un accès direct entre les deux chambres de tourbillonnement et , par le fait, permet l'emploi de pressions d'air différentes dans les deux cham- bres de tourbillonnement.
De préférence, l'appareil suivant l'invention comprend une première et une seconde chambre généralement coniques disposées coaxialement en série, la base de la première chambre ayant une lumière d'admission axiale pour admettre l'huile, s'étendant depuis l'arrière de la première chambre à travers une partie de la longueur de cette chambrer première chambre ayant aussi une ouver- ture sensiblement tangentielle pour l'admission d'air, le sommet de cette première chambre comprenant un orifice allant axialement dans la base de la seconde chambre, la seconde chambre ayant une ouverture sensiblement tangentielle pour l'admission d'air secondaire , lesommet de la seconde chambre comprenant un orifice ,et un conduit axial s'étendant depuis le sommet de la première chambre à travers la seconde chambre et se terminant au sommet de la seconde chambre,
ee conduit étant exempt de contact avec le sommet de la secon- de chambre Si on le désire, l'une des chambres ou les deux peuvent être cylindriques plut8t que coniques. Avantageusement, l'ouverture de l'orifice de la seconde chambre est plus grande que l'ouverture de l'orifice de la première chambre.
Les ouvertures sensiblement tangentielles dans chacune des chambres de tourbillonnement peuvent avoir la forme d 'un alésage à travers la paroi, allant aux chambres de tourbillon- nement respectives et s'ouvrant dans la paroi courbe de chaque chambre d'une façon sensiblement tangentielle ou bien,
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lorsque les chambres de tourbillonnement sont coniques . l'une des chambres ou les deux peuvent utiliser une tège- génératri- ce de tourbillons , tronconique, ayant une ou plusieurs rai- nures qui sont inclinées par rapport à l'axe central des chambres de tourbillonnement comme décrit ci-après. Egalement, une tige filetée en hélice peut 8tre utilisée pour donner un mouvement tourbillonnaire à l'air qui pénètre dans une chambre de tourbillonnement.
Dans tous lea cas, la sec- tion transversale et la longueur des ouvertures tangentielles pour l'air qui mènent à une chambre de tourbillonnement , seront engénéral comparables à la section transversale et à la longueur des ouvertures tangentielles pour l'air qui vont à l'autre chambre de tourbillonnement, en sorte que la chute de pression de l'air passant à travers ces deux ouvertures soit sensiblement la même.
Diverses structures avantageuses d'ajutages qui peuvent être employées suivant la présente invention sont représentées aux dessins. L'une de ces structures est montrée aux figures 1 et 2 , une autre structure est montrée aux figures 3 et 4, tandis qu'une autre structure encore est montrée à la figure5.
La structure d'ajutage montrée aux figures 1 et 2 comprend un corps généralement tubulaire ayant.une fermeture à son extrémité antérieure , une ouverture d'orifice axial dans lecentre de cette fermeture, un bouchon circulaire fixé dans et en contact é tanche avec le corps tubulaire ,ce bouchon circulaire ayant une tige disposée en son centre coaxialement avec l'orifice ets'étendant vers celui-ci, cette tige se terminant par une tige tronconique génératrice de tourbillons, cette tige génératrice de tourbillons ayant au mons une rainure superficielle qui s'étend sur la longueur de la tige, les rainures n'étant pas parallèles à l'axe ou étant inclinées par rapport à l'axe central du bouchon,
une plaque à orifice circulaire ayant un diamètre total plus petit que le diamètre intérieur du corps tubulaire étant .
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disposée entre le bouchon et la fermetrure de l'extrémité antérieure du corps tubulaire, l'espace défini de façon gêné rale entre la plaque à orifse, le corps tubulaire et le bouchon constituant une chambre à air, une ouverture à alésage conique pratiquée dans le centre de la plaqua à orifice circulaire, la pointe antérieure de cet alésage conique étant le sommet et la partie à l'arrière du sommet étant la base , la tige tronconique génératrice de tourbillons étant complémentaire à et étant reçue par la base d e l'alésage conique définissant une première chambre de tour- billonnement dans le sommet de cet alésage,
une bordure périphérique circulaire s'étendant vers l'avant sur la plaque à orifice pour venir en contact de fermeture étanche avec la surface intérieure de la fermeture d'extrémité et servant à écarter le corps principal de la plaque de la surface intérieure de la fermeture , en sorte qu'une seconde chambre de tourbillonnement soit conformée entre la fermeture et la plaque à orifice , un conduit axial s'étendant du sommet de l'alésage conique à travers la seconde chambre de tourbillonnement et se terminant à l'ouverture de l'orifice axial du corps de fermeture, ce conduit étant exempt de contact avec l'ouverture de l'orifice dans la plaque supérieu- re,des moyens de passage à travers la bordure de la pla- que à orifice ,
ces moyens servant à relier la chambre à air avecla seconde chambre de tourbillonnement et s'ouvrant sensiblement tangentiellment à la seconde chambre de tourbillonnement, des passages existant vers cette chambre à air pour fournir de l'air à la chambre et un moyen de passage axial à travers le bouchon et la tige génératrice de tourbil- lons , seterminant à une partie de la distance considérée suivant la longueur de la première chambre de tourbillonnement pour fournir de l'huile à cette première chambre de tourbil- lonnement;
Pour obtenir le mélange le plus complet d'huile
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etd'airdans la s econde chambre de tourbillonnement , l'ou- verture tangentielle pour l'air dans la seconde chambre doit s'approcher de la seconde chambre dans le même sens que les rainures+ la tige de génération de tourbillons qui servent comme conduite d'air pour aller à la première chambre de tourbillonnement.
L'ajutage montré à la figure 3 et à la figure 4 comprend un corps tubulaire ayant une fermeture à son e xtré- mité antérieure , une ouverturealésée coniquement dans le centre de ce corps de fermeture, la pointe antérieure de l'adage conique étant le sommet ,et la partie à l'arrière du sommet étant la base, un bouchon circulaire fixé dans et en contact étanche avec le corps tubulaire, ce bouchon circulaire ayant une tige disposée au centre et coaxiale avec l'alésage conique vers lequel elle second cette tige se t erminant en une tige tronconique génératrice de tourbil- lons , la tige génératrice de tourbillons ayant au moins une rainure superficielle qui s'étend sur la longueur de la tige , cette rainure n'étant pas parallèle ou étant inclinée par rapport à l'axe central du bouchon,
la tige tronco- nique génératrice de tourbillons étant complémentaire à la base etreçue par la base de l'alésage conique qui définit une première chambre de tourbillonnement dans le sommet de l'alasage, l'espace défini de façon générale entrele corps tubulaire . la fermeture et le bouchon constituant une chambre à air, un chapeau extérieur courrvant la partie antérieure du corps tubulaire et sa fermeture d'extrémité, ce chapeau ayant une partie de sommet et une partie latérale , la partie latérale du chapeau étant en contact etance avec la partie antérieure du corps tubulaire , la partie de dessus du chapeau étant écartée de la fermeture d'extrémité ,
l'espace entra la partie supérieure du chapeau et cette fermeture d'extré- mité constituant une seconde chambre de tourbillonnement.
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la partie du dessus de ce chapeau ayant une ouverture d'ori- lice axial ,un conduit axial s'étendant du sommet de l'alé- sage conique à travers la seconde chambre de tourbillonne- ment et se terminant à l'ouverture de l'orifice axial de ce chapeau, ce conduit étant éxempt de contact avec l'ouverture de l'orifice axial du chapeau , des moyens de passage d'air à travers le c8té du chapeau s'ouvrant sensiblement tan- gentiellement dans la seconde chambre de tourbillonnement,
des moyens d e passage pour aller à la chambre à air pour fournir de l'air à la seconde chambre et des moyens de passage axial étant prévus à travers le bouchon et la tige génératrice de tourbillons et se terminant à une partie de la distance considérée suivant la longueur de la première cham- bre de tourbillonnement pour fournir de l'huile à la première chambre de tourbillonnement.
L'ajutage montré àla figure 5 comprend un corps tubu- laire ayant une fermeture à l'extrémité antérieure, une ouverture alésée coniquement dans le centre de cette fermeture d'extrémité, l'extrémité antérieure de l'alesage conique étant le sommet et la partie à l'arrière de ce sommet étant la base, un bouchon circulaire fixé à l'intérieur du corps tubulaire et en contact étanche avec lui, l'espace défini de façon générale entre le bouchon , le corps tubulaire et la fermeture d'extrémité antérieure constituant une chambre à air, ce bouchon circulaire ayant un goujon,ou une tige,coaxial disposé au centre , s'étendant vers l'alésage conique ,ce goujon cu tige ...prenant par une première tige tronconique génératrice de tourbillons ,
cette première tige génératrice de tourbillons ayant au moins une rainure superficielle s'étendant sur la longueur de la tige, la rainure n'étant pas parallèle à l'axe ou étant inclinée par rapport à l'axe central du bouchon , une sec-nde tige génératrice de tourbil- lons étant complémentaire à la base ou disposée dans la base
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de l'alésage conique définissant une seconde chambre de tourbillonnement dans 1 sommet de l'alésage,la seconde tige de tourbillonnement ayant au moins une rainure superficielle qui s'étend de toute sa longueur, cette rainure n'étant pas parallèle à l'axe cu étant inclinée par rapport à l'axe de l'alésage conique, la seconde tige génératrice de tourbil- lons ayant une ouverture alésée coniquement axiale,
dont l'extrémité antérieure est le sommet et dont la partie située à l'arrière du sommet est la base, un conduit s'étendant depuis le sommet de la seconda tige génératrice de tourbil- lons à travers la seconde chambre d e tourbillonnement et se terminant à l'ouverture du sommet de l'alsésage conique dans la pièce de fermeture d'extrémité , ce conduit étant exemptée contact avec 1'ouverture du sommet, la première tige génératrice de tourbillons , de forme tronconique, étant complémentaire à la base et reçue par la base de l'alésage conique interne qui d éfinit une première chambre d e tourbil- lonnement dans le sommet de cet alésage intérieur ,
des moyehs de passage d'air vers la chambre à air et et des moyens de passage se terminant par une ouverture a xiale à une partie de la distance considérée suivant la longueur de la première chambre de tourbillonnement pour fournir de l'huile à cette première chambre de tourbillonnement. Pour obtenir le mélange le plus complet d'huile et d'air dans la seconde chambre de tourbillonnement, les rainures sur la première et sur la seconde tiges génératrices de tourbillons doivent être inclinées ou penchées en ces sens opposés en sorte d'établir ces figures de tourbillons qui s'opposent dans les deux chambres de tourbillonnement.
Dans chacune des constructions d'ajutages, on voit qu'il y a interdépendance entre la seconde chambre de tour- billonnement et ses ouvertures d'admission d'air tangentielles! et l'ouverture d'admission d'huile axiale dans la première chambre puisqu'une telle combinaison permet l'aspiration
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d'huile non so us pression tout en .'appliquant qu'une légère pression à l'air en sorte qu'un mélange incomplet d'huile et d'air soit formé dans une première chambre, lequel mélange est fortement amélioré en prévoyant une se- conde chambre, comme décrit, qui sert à compléter l'atomi- sation de l'huile dans le mélange et aussi à enrichir le mélange en air sans détruire l'allure tourbillonnante de 'air dans le jet final.
En se référant à la figure 1, on y montre une vue en coupe longitudinale d'un ajutage désigné de façon générale par 10 ,ayant une partie en corps tubulaire 12 qui est filetée intérieurement et extérieurement comme montré. L'ex- trémité antérieure de la partie de corps 12 se termine par une fermeture d'une pièce sensiblement plate 14 qui se trouve sur un plan transversal à l'axe du corps tubulaire 12.
La fermeture 14 possède une ouverture d'orifice 16 central axial rétréci. La plaque d'orifice 18 immédiatement à l'inté- rieur et près de la fermeture 14 à un diamètre total moin- dre que le diamètre intérieur du corps tubulaire 12 et possède un orifice axial 20. L'orifice 20 est le sommet d'un alésage conique axial 60 comme montré. Le diamètre de l'ouverture d'orifice 16 est plus grand que le diamètre de l'ouverture de l'orifice 20 et un conduit.62 s'étend à par- tir de l'orifice 20 pour obstnuer en partie l'entrée de l'orifice 16.
La bordure périphérique,22 faisant saillie
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Un bouchon 26 ayant des filets extérieurs et un alésage acial 28 est équipé de deux ou plusieurs saillants 30 à sa face postérieure en sorte de pouvoir être vissé à l'intérieur du corps tubulaire 12 et de forcer la plaque à orifice 18 en contact étanche avec la surface intérieure de la piècede fermeture 14 en sorte que l'ouverture d'orifice 20 soit disposée axialement.
Le bouchon 26 possède un tenon 32 saillant vers l'avant, disposé au centre, se terminant par unetige 34 tronconique génératrice de tourbillons qui maintient la plaque à orifice 18 en place en butant fermement contre la surface intérieure complémentaire de la partie de base de l'alésage conique 60 en laissant inoccupé le sommet de l'alésage conique 60, ce sommet inoccupé constitua ant une chambre de tourbillonnement 40. La tige 34 génératri- ce de tourbillons est équipée d'une ou de plusieurs rainures périphériques 36 s'étendant sur la longueur de la tige et fournissant un passage entre la chambre à air 38 et la cham- bre de tourbillonnement 40.
Les fentes 36 sont généralement comparables quant à leur section transversale et à leur longueur avec les alésages 24, en soite que la chute de pression soit généralement la même de part et d 'autre. Dans un exemple, des fentes ou rainures de section de 0,76 millimètre carré sont utilisées. L'alésage 28 qui est coaxial à l'axe du corps tubulaire 12 constitue une voie de liaison pour la succion de l'huile à partir d'un réservoir d'huile à un niveau inférieur , non montré, et une chambre de tourbillonnement 40. L'alésage 28 s'étend sur une partie de la longueur de la chambre de tourbillonnement 40 grâce au tube 61.
Après que la plaque à orifice 18 ait été fixée en place en vissant de façon serrée le bouchon 26 à son endroit montré à la figure 1, l'ensemble d'ajutage résultant tout entier est mis en place pour l'emploi , par exemple en vissant
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le corps tubulaire 12 dans une paroi de four 42. Après que l'ajutage ait été assemblé et fixé en place, un réservoir à huile est relié à l'ajutage au bossage 44 fileté extérieu- rement qui s'étend vers l'arriéra à partir du centre du bou- chon 26 et coaxialement au passage d'huile 28.
Une tubulure convenablement évasée 46 est attachée de manière étanche au bossage 44 à l'aide d'un écrou 4$,Le passage de l'air vers la chambre 38 est assuré par un passage 50 à travers le bouchon 26, se terminant par un bossage 52 fileté extérieu- rement qui s'étend vers l'arrière et auquel est attachée une tubulure évasée 54 de façon étanche l'aide d'un écrou 56 taraudé intérieurement.
En faisant fonctionner l'ajutage montré à la figure 1, de l'air sous une pression comprise entre environ 0,21 et 0,7 kilogramme par centimètre carré (pression manométrique), des pressions de la partie supérieure de ce domaine étant utilisées lorsque l'on désire aspirer des quantité* d'hui- que celles le combustible plus grande qui sont aspirées pour des pressions d'air de la partie inférieure de ce domaine,- est mis en charge dans la chambre à air 34 d'où il passe par la rainure 36 et pénètredans la chambre de tourbillonne- ment 40 sensiblement tangentiellement et tourbillonne dans la chambre de tourbillonnement 40. L'air tourbillonnant aspire de l'huile à partir d'un réservoir qui sa trouve à un niveau inférieur à l'ajutage,
par succion par le passage 28 allant dans la chambre de tourbillonnement 40 où se forme un mélange d'air et de combustible qui passe par l'orifice 20 et le conduit 62 vers un second orifice 16.
Le tube 61 permet à l'air de prendre une allure tourbillon- nante convenable avant d'aspirer de l'huile en lui et empêche la création d'une contrepression sur l'huile venant du - réservoir. L'air secondaire provenant de la chambre à air 38
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passe par les conduits d'admission tangentiels 24 vers une seconde chambre de tourbillonnement 58 d'où il tourbillonne à travers l'orifice 16 où sa vitesse augmente et il aspire en lui-même le mélange dé combustible et d'air provenant du conduit 62 pour former un nouveau mélange dans lequel l'huile est plus fortement atomisée et qui est plus riche en air. Le nouveau mélange est délivré dans l'ouverture de l'orifice 16 avec une allure tourbillonnaire.
Figure 3 montre une vue en coupe longitudinale d'un ajutage désigné de façon générale par 70 et ayant une partie de corps tubulaire 72 qui possède des filets à l'intérieur et à l'extérieur comme montré. L'extrémité antérieure de la partie de corps 72 se termine par une pièce de f ermeture plate 74 sensiblement d'une pièce qui se trouve suivant un plan transversal à l'axe du corps tubulaire 72. La fermeture 74 possède une ouverture d'orifice 76 qui est le sommet d'un alésage conique coaxial 78.
Un bouchon 80 ayant des filets extérieure st un alésage axial 82 est équipé de deux ou de plusieurs saillants 84 à sa face postérieure en sorte de pouvoir être vissé à l'intérieur du corps tubulaire 72, comme montré. Le bouchon 80 a un goujo ou tenon 86 central faisant saillie vers l'avant qui se termine par une tige 88 tronconique généra- trice de tourbillons qui bute fermement contre la surface intérieure complémentaire de la partie de base de l'alésage sonique 76 en laissant inoccupé le sommet de l'alésage coè nique 78, ce sommet inoccupé constituant une chambre de tourbillonnement 90. La tige 88 génératrice de tourbillons possède une ou plusieurs rainures périphériques 92 s'éten- dant sur la longeieur de la tige et fournissant un passage entre la chambre à air 94 et la chambre de tourbillonnement 90.
L'alésage axial 82¯constitue une voie de communication pour assurer la succion d 'huile à partir d'un réservoir à huile non montré se trouvant à un niveau inférieur , et reliant
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ce réservoir à la chambre de tourbillonnement 90. L'alésage axial 82 fait saillie sur une partis de la distance d ans la chambre de tourbillonnement 90 grâce au tube 79.
Unchapeau désigné de façon générale par 95 enferma la partie antérieure extérieure du corps tubulaire 72 et la fermeture d'extrémité 74 du corps tubulaire 72. Une vue en coupe transversale considérée suivant la ligne IV-IV de la figure 3 est montrée à la figure 4. Le chapeau 95 a une partie latérale 96,une partie de dessus 98 et une ouverture d'orifice 100 au centre de la partie supérieure , laquelle ouverture est plus grande que l'ouverture de l'orifice 76.
Le chapeau 95 est vissé en coopération étanche avec le ecrrpa tubulaire 72 et la partie de sommet 98 est é cartée de la fermeture 74 pour former une seconde chambre de tourbillon- nement 102. Une bordure creuse 104 qui fait corps avec la face 96 du chapeau 95 a une chambre à air intérieure 106 d'où un ou plusieurs passages 108 approchent tangentiellement la chambre de tourbillonnement 102. Un passage d'admission dtair 110 vers l'espace à air 106 est prévu à travers l'intérieur du bossage 130.
Un conduit cylindrique 134 va axialement de l'orifice 76 dans l'orifice 100. Le conduit 134 obstrue en partie l'entréevers l'orifice 100.
Après que le bouchon 30 ait été vissé à fond à l'inté- rieur du corps tubulaire 72et que b capuchon 95 ait été vissé sur l'extérieur du coxps tubulaire 72 comme montré, l'ensemble d'ajutage qui en résulte est fixé en place pour l'emploi, par exemple en vissant le corps tubulaire 72 dans une p aroi de four 112. Après que l'ajutage ait été assemblé et fixé en place , un réservoir d'huile est relié à l'ajutage à l'endroit du bossage 114 fileté extérieurement ,s'étendant vers l'arrière à partir du centre dubouchon 80 et coaxia- lement au passage d'huile 82. Une tubulure 116 convenablement
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évasée est reliée de façon étanche au bossage 114 par un écrou 118.
Le passage d'air à la chambre 94 est prévupar la voie de passage 120 à travers le bouchon 80 qui se termi- ne par le bossage fileté extérieurement122 s'étendant vers l'arrière , auquel la tubulure 124 évasée est fixée de façon étanche au moyen de l'écrou taraudé intérieurement 126. De l'air secondaire est fourni à la chambre à air 106 par la voie de passage 110 en attachant la tubulure évasée 128 de façon étanche au bossage 130 à l'aide de l'écrou 132.
En fonctionnement, l'ajutage montré aux figures 3 et 4, reçoit de l'air primaire en charge par le passage à air 120 dans la chambre à air 94 d'où cet air passe par la fente 92 et s'approche de la chambre à tourbillonnement 90 de façon sensiblement tangentielle. L'air tourbillonne dans la chambre de tourbillonnement 90 en créant une succion qui aspire de l'huile combustible par le passage axial 82dans la chambre de tourbillonnement 90 pour former un mélange d'air et d'huile . Le tube 79 permet à l'air de prendre une allure tourbillonnante convenable avant d'aspirer en lui de l'huile et empêche la formation d'une contrepression d'air contre l'huile venant du réservoir.
Le mélange passe par l'orifice du tube 76 et un conduit 134 dans un second orifi- ce où il se mélange avec de l'air secondaire mis en charge par les fentes tangentielles 108 pour fonder un mélange plus uniforme et plus fortement dispersé d'huile dans l'air , lequel mélange passe alors par l'orifice 100 sous forme de tourbillons.
Une vue en coupe longitudinale d'un troisième ajutage suivant l'invention , désigné de façon générale par 140, est montré à la figure 5. L'ajutage 140 a une partie de corps tubulaire 142 qui estfileté à l'intérieur et à l'extérieur comme montré. la partie antérieure de la partie de corps 142 se termine par une fermeture d'une pièce sensiblement plane
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144 qui se trouve suivant un plan transversal à l'axe du corps tubulaire 142. Lafermeture 144 a un orifice 146 qui est le sommet d'un alésage conique axial 148.
Une tige 150 tronconique génératrice de tourbillons est disposée le long de la surface complémentaire de la partie de base de l'alé- sage conique 148 en laissant inoccupé le sommet de l'alésage conique 148, ce sommet inoccupé constituant une chambre de tourbillonnement 152. La tige 150 génératrice de tourbillons est équipée d'une ou de plusieurs rainures périphériques :54 s'étendant sur la longueur de la tige et fournissant un passage entre la chambre à air 156 et la chambre de tourbillonnement 152.
Un bouchon 162 ayant des filets extérieur.,et un alésage axial 158 est équipé avec deux ou plusieurs saillies 164 à sa face postérieure, en sorte que l'on puisse levisser à l'intérieur du corps tubulaire 142 comme montré. Le bouchon 162 possède un goujon 166 central faisant saillie vers l'avant et se terminant par une tige tronconique 168 génératrice de tourbillons et qui bute fermement contre la partie de base de l'alésage conique axial 170 à l'intérieur de la tige génératrice de tourbillons 150 en laissant inoccupé le sommet de l'alésage conique 170 , ce sommet inoccupé constituant une chambre de tourbillonnement 160. La chambre de tourbil- lonnement 160 se termine par une ouverture d'orifice 172 qui est plus petite que l'ouverture d'orifice 148.
Le con- duit cylindrique 190 s'étend axialement depuis l'ouverture d'orifice 172 vers l'avant pour obstuuer partiellement l'ouverture d'orifice 146. La tige 168 génératrice cI, tourbill Ions possède une ou plusieurs rainures superficielles 174 qui s'étendent sur lalongueur de la tige.
L'ajutage montré à la figure 5 est assemblé en dis- posant la tige génératrice de toarbillons 150 dans l'alésage conique 148 et en vissant le bouchon 162 à fond dans sa position, en sorte que la tige 168 génératrice de tourbillons
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bute de façon étanche contre la surface complémentaire de l'alésage conique 170. Après assemblage de l'ajutage, il est fixé en place pour l'emploi, par exemple en vissant le corps tubulaire 142 dans une paroi de four 176. Après que l'ajutage ait été assemblé et fixé en place, il est relié à un réservoir d'huile par le bossage fileté extérieurement 178 qui s'étend vers l'arrière à partir du centre du bou- chon 162 et coaxialement au passage d'huile 158. Une tubu- lure 180 convenablement évasée est attachée de façon étanche au bossage 178 à l'aide de l'écrou 182.
Le passagd de l'air à la chambre 156 est assuré par la voie de passage 182 à travers le bouchon 162, qui se termine par un bossage fileté extérieurement s'étendant vers l'arrière 184 auquel est attachée la tubulure évasée 186 , en liaison étanche à l'aide de l'écrou taraudé intérieurement 188.
En faisant fonctionner l'ajutage montré à la figure 5, de l'air est amené à passer par la voie de passage 182 vers la chambre à air 156 d'où il passe par la rainure 174 et s'approche de façon sensiblement tangentielle de la chambre de tourbillonnement 160. L'air dans la chambre de tourbillonnement 160 tourbillonne en créant une succion de l'huile provenant d'un niveau inférieur par la voie de passage 158 pour former un mélange d'huile et d'air qui passe par l'orifice 172 et le conduit 190 dans le second orifice 146. Le tube 149 permet à l'air de prendre une allure tourbillonnante convenable avantd'aspirer enlui de l'huile et empêche une contrepression d'air sur l'huile provenant du réservoir.
De l'air secondaire passe de la cham- bre à air 156 par la rainure 154 d'où il d'approche de la chambre à tourbillonnement 152 de façonsensiblement tra- gentielle et ensuite, tourbillonne à travers l'orifice 146
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en aspirant la m'élange à- partir du conduit 190 n 1ui- m8me.
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Le mélange résultant de l'addition de l'huile et de l'air passant à travers le conduit 190 avec l'air secondaire est déchargé enallure tourbillonnante à l'orifice 146. Dans la forme de réalisation montrée à la figure 5, les rainures 174 et 154 sont inclinées en directions opposées pour réa- liser la dispersion la plus complète de l'huile dans l'air en faisant que l'air admis à chacune des chambres de tourbil- lonnement tourbillonne dans des sens opposés .
Dans l'un quelconque des ajutages décrits ci-dessus on peut utiliser une troisième chambre de tourbillonnement et un orifice semblables par leur construction à la seconde chambre de tourbillonnement et à son orifice .
REVENDICATIONS.-
1. Procédé de préparation d'un mélange de gaz et de combustible , caractérisé en ce que l'on fait tourbillonner du gaz mis sous pression dans une première chambre de tourbil lonnement ayant une section sensiblement circulaire pour créer un vortex de gaz tourbillonnant , en ce que l'on expose du combustible liquide au centre de ce vortex d) gaz tourbil- lonnant et en ce qu'on permet au combustible liquide d'être aspiré par succion pour former un premier mélange de combus- tible incomplètement dispersé dans le gaz, en ce que l'on fait passer ce premier mélange par un premier orifice axiale- ment dans la gorge d'un second orifice ,
en ce que l'on fait tourbillonner un second courant de gaz sous¯pression dans une seconde chambre de tourbillonnement et en ce qu'on le fait entrer dans le second orifice pour produire uh second mélange et en ce qu'on délivre ce second mélange par le second orifice.
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"METHOD AND APPARATUS FOR SPRAYING COMBUSTI6 OIL
CORN " ;
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The present invention relates to a method and an apparatus for spraying fuel oil at a low rate under the force of a mixture and fuel.
The method and apparatus according to the invention are suitable for delivering an amount of between 0.38 and 3.8 liters per hour of liquid fuel as part of a mixture relatively rich in a gas, preferably in air. ; where the combustible oil is thoroughly mixed with air or other gas prior to spraying, the mixture exiting in a jet capable of burning efficiently in a hot, compact flame at high speed.
According to the process of the invention, the fuel oil can be brought under atmospheric pressure and the air is used: under a pressure which is only slightly higher than that of the atmosphere, for example between 0 , 21 and 0.7 kilograms per square centimeter (gauge pressure).
According to the invention, air under pressure slightly higher than that of the atmosphere is made to swirl in a first swirl chamber having a view in substantially circular cross section to create a vortex of swirling air, fuel is sucked into this first swirl chamber at an intermediate point along the axis of the chamber, by suction created by the vortex of swirling air to form a first mixture of fuel incompletely dispersed in the air, this first mixture is allowed to pass through a first orifice from which it is introduced axially into the
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throat of a second orifice, a dry stream of air under pressure slightly greater than that of the atmosphere is made to swirl in a second:
swirl chamber and passes through the second orifice, this second air flow swirling through the second orifice creating suction which tends to draw the first mixture into the second air stream at said orifice and mix thus the first mixture and the second air stream to produce a second mixture which is richer in air than the first mixture and in which the fuel is dispersed more evenly and intensely than in the first mixture, then the second mixture is discharged and atomized through the second port.
To achieve the highest dispersion of the fuel in the second mixture, the secondary air charge to the second vortex chamber is caused to swirl in the opposite direction to that of the mixture exiting the first swirl chamber. In this way,
the secondary air creates a maximum amount of turbulence on contact with the mixture coming from the first vortex chamber and produces a more uniform and more strongly perpetuated air and fuel mixture. This vortex in the opposite direction in the second swirl chamber produces a resulting jet whose divergence is reduced compared to the divergence of the jet which emerges from the nozzle when the secondary air is swirled in the same direction as the mixture exiting the first swirl chamber .
The divergence and speed of the jet can further be controlled by adjusting the pressure of the air supplied to the nozzle and, for maximum control of nozzle operation, the pressure of the air supplied to each swirl chamber can be controlled.
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be independently controlled so that the air pressure in each swirl chamber is different.
An extremely advantageous aspect of the invention is that the fuel oil is drawn or sucked into the system by the vacuum created by a vortex of swirling air and there is no need to apply. pressure external to the fuel oil system. According to this invention, using only low pressure air, i.e. at a pressure of about 0.21 kilograms per square centimeter (gauge) when it is desired to aspirate only a small amount of air. oil and air at a pressure of about 0.7 kilogram per square centimeter (manometric) when it is desired to suck a larger quantity of oil, a dispersed mixture of fuel and air is achieved, which more compact by a lot,
is much less smoky when burning than one would get even using pressures of 5.6 to 7 kilograms per square centimeter (gauge) when oil is the substance being pumped and air atmospheric is sucked in.
In putting the invention into practice, the air under slight pressure charged in the first swirl chamber is caused to swirl so that it has both axial and radial components of motion and therefore becomes vortexed. moves in a substantially spiral or helical path. The swirl chamber is generally circular in cross section and the center of the chamber is under reduced pressure. Therefore, the opening for the oil is in the center of the first swirl chamber and the oil charge line is coaxial with the swirl chamber.
The oil is
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sucked from an intermediate point along the length of the swirl chamber to allow the air to assume a suitable swirling shape before sucking oil into itself and to prevent air back pressure acting on the oil. Oil is sucked into this intermediate axial opening from an oil supply reservoir located below the fitting and, as there is no oil level above l 'nozzle, when the source of air supplying a nozzle is interrupted, and the suction effect disappears there are no drops of oil leaving the nozzle, as is often the case in a system where the oil is under pressure.
The oil sucked into the first swirl chamber is taken in the axial and radial movement of the air in this chamber to form an incompletely atomized air-oil mixture. This mixture passes through the first orifice from where it is introduced axially into the groove of a second orifice coaxial with the first.
A secondary air charge is swirled in a second swirl chamber associated with the second port and passes through this second port creating a suction which sucks up the air and oil mixture which is introduced into the throat of the second. orifice to enter the secondary air creating a new mixture of oil and air in which not only the dispersion of the oil in the mixture is very favored over what happens in the first mixture. but also the mixture is advantageously enriched with air.
It is essential that the secondary air be caused to turbillate in the second chamber and vortex not only promotes atomization and uniformity of dispersion of the oil in the mixture, but at the same time advantageously allows discharge
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of a final mixture of fuel and air in a swirling jet pattern which, being ignited, burns as a compact and elongated high speed flame.
An important feature of the invention is that the mixture exiting the first vortex chamber is not brought to any arbitrary point of the second vortex chamber, but is admitted directly to the throat of the vortex chamber. Opening the orifice of the second swirl chamber where the suction created by the swirling secondary air is greatest and where the mixture can be best drawn into the swirling secondary air stream.
It has been found that a much higher dispersed jet is obtained by proceeding in this manner compared to what occurs when the mixture is delivered from the first vortex chamber into the second vortex chamber at a point placed. in front of the second obstruction. In addition, this feature allows the use of different air pressures in the first and in the second swirl chambers.
The apparatus for carrying out the method according to the invention comprises a first and a second coaxial chamber in series, each of the chambers having a generally circular cross section, an axial inlet port for admitting the fuel oil, starting from the rear wall of the first chamber through part of the length of this chamber, this first chamber also having a substantially tangential opening for the admission of air, the anterior part of the first chamber having a first opening axial orifice, - going into the rear part of the second chamber, the second chamber having a substantially tangential opening for the admission of secondary air, this second chamber having a second orifice opening
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axial;
in its anterior part and an axial duct extending from the first orifice through the second chamber and terminating in the groove of the second orifice, the end of this duct being free from any contact with the second orifice. This axial duct prevents direct access between the two swirl chambers and, therefore, allows the use of different air pressures in the two swirl chambers.
Preferably, the apparatus according to the invention comprises a first and a second generally conical chamber disposed coaxially in series, the base of the first chamber having an axial inlet port for admitting oil, extending from the rear. of the first chamber through part of the length of this chamber first chamber also having a substantially tangential opening for the admission of air, the top of this first chamber comprising an orifice extending axially into the base of the second chamber , the second chamber having a substantially tangential opening for the admission of secondary air, the apex of the second chamber comprising an orifice, and an axial duct extending from the top of the first chamber through the second chamber and terminating at the end. top of the second chamber,
This conduit being free from contact with the top of the second chamber If desired, one or both of the chambers may be cylindrical rather than conical. Advantageously, the opening of the orifice of the second chamber is larger than the opening of the orifice of the first chamber.
The substantially tangential openings in each of the swirl chambers may be in the form of a bore through the wall, going to the respective swirl chambers and opening into the curved wall of each chamber in a substantially tangential fashion or alternatively. ,
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when the swirl chambers are conical. one or both of the chambers may use a frustoconical vortex generator having one or more grooves which are inclined relative to the central axis of the vortex chambers as described below. Also, a helical threaded rod can be used to provide a swirling motion to the air entering a swirl chamber.
In any case, the cross-section and length of the tangential air openings which lead to a swirl chamber will generally be comparable to the cross-section and length of the tangential air openings which go to it. 'another swirl chamber, so that the pressure drop of the air passing through these two openings is about the same.
Various advantageous nozzle structures which may be employed in accordance with the present invention are shown in the drawings. One of these structures is shown in Figures 1 and 2, another structure is shown in Figures 3 and 4, while yet another structure is shown in Figure 5.
The nozzle structure shown in Figures 1 and 2 comprises a generally tubular body having a closure at its anterior end, an axial port opening in the center of that closure, a circular plug secured in and in sealing contact with the body. tubular, this circular plug having a rod arranged in its center coaxially with the orifice and extending towards the latter, this rod terminating in a frustoconical rod generating vortices, this vortex-generating rod having at least a surface groove which s '' extends along the length of the rod, the grooves not being parallel to the axis or being inclined relative to the central axis of the stopper,
a circular orifice plate having an overall diameter smaller than the inside diameter of the tubular body being.
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arranged between the stopper and the closure of the front end of the tubular body, the space generally defined between the orifice plate, the tubular body and the stopper constituting an air chamber, an opening with a conical bore made in the center of the circular orifice plate, the anterior point of this conical bore being the apex and the part at the rear of the apex being the base, the frustoconical vortex-generating rod being complementary to and being received by the base of the bore conical defining a first swirl chamber in the top of this bore,
a circular peripheral rim extending forwardly on the orifice plate to make sealing contact with the interior surface of the end closure and serving to separate the main body of the plate from the interior surface of the closure , such that a second swirl chamber is formed between the closure and the orifice plate, with an axial duct extending from the top of the tapered bore through the second swirl chamber and terminating at the opening of the the axial orifice of the closure body, this duct being free from contact with the opening of the orifice in the upper plate, means of passage through the edge of the orifice plate,
these means serving to connect the air chamber with the second swirl chamber and opening substantially tangentially to the second swirl chamber, passages existing towards this air chamber to supply air to the chamber and an axial passage means through the plug and the vortex generator rod, terminating at a part of the distance considered along the length of the first vortex chamber to supply oil to this first vortex chamber;
To obtain the most complete mixture of oil
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andair in the second vortex chamber, the tangential opening for the air in the second chamber should approach the second chamber in the same direction as the grooves + the vortex generating rod which serve as the conduit for the vortex. 'air to go to the first swirl chamber.
The nozzle shown in Figure 3 and Figure 4 comprises a tubular body having a closure at its anterior end, an aperture reamed conically in the center of this closure body, the anterior point of the tapered adage being the top, and the part at the rear of the top being the base, a circular plug fixed in and in tight contact with the tubular body, this circular plug having a rod arranged in the center and coaxial with the conical bore towards which it second this rod terminating in a frustoconical vortex-generating rod, the vortex-generating rod having at least one surface groove which extends the length of the rod, this groove not being parallel or being inclined with respect to the rod. 'central axis of the cap,
the vortex-generating frustoconical rod being complementary to the base and received by the base of the conical bore which defines a first swirl chamber in the top of the bore, the space generally defined between the tubular body. the closure and the cap constituting an air chamber, an outer cap running the front part of the tubular body and its end closure, this cap having a top part and a side part, the side part of the cap being in direct contact with the front part of the tubular body, the top part of the cap being separated from the end closure,
the space between the upper part of the cap and this end closure constituting a second swirl chamber.
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the top portion of this cap having an axial orifice opening, an axial duct extending from the top of the conical bore through the second swirl chamber and terminating at the opening of the 'axial orifice of this cap, this duct being free from contact with the opening of the axial orifice of the cap, means of passage of air through the side of the cap opening substantially tangentially into the second chamber of the cap. swirling,
passage means for going to the air chamber for supplying air to the second chamber and axial passage means being provided through the plug and the vortex-generating rod and ending at a part of the distance considered following the length of the first swirl chamber to supply oil to the first swirl chamber.
The nozzle shown in Figure 5 comprises a tubular body having a closure at the anterior end, an opening conically reamed into the center of this end closure, the anterior end of the tapered bore being the apex and the end. part at the rear of this crown being the base, a circular stopper fixed inside the tubular body and in sealed contact with it, the space generally defined between the stopper, the tubular body and the end closure front constituting an air chamber, this circular plug having a stud, or a rod, coaxial arranged in the center, extending towards the conical bore, this stud or rod ... taking by a first frustoconical rod generating vortices,
this first vortex-generating rod having at least one surface groove extending over the length of the rod, the groove not being parallel to the axis or being inclined with respect to the central axis of the stopper, a sec-nde vortex-generating rod being complementary to the base or disposed in the base
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of the tapered bore defining a second swirl chamber in the apex of the bore, the second swirl rod having at least one surface groove which extends its entire length, this groove not being parallel to the axis cu being inclined with respect to the axis of the tapered bore, the second vortex-generating rod having a conically axial bore opening,
the anterior end of which is the apex and the rear portion of the apex as the base, a duct extending from the apex of the second vortex-generating rod through the second vortex chamber and terminating at the opening of the top of the conical bore in the end closure piece, this conduit being exempt from contact with the opening of the top, the first vortex-generating rod, of frustoconical shape, being complementary to the base and received by the base of the internal conical bore which defines a first swirl chamber in the top of this internal bore,
air passage means towards the air chamber and and passage means terminating in an a xial opening at a part of the distance considered along the length of the first swirl chamber to supply oil to this first swirl chamber. To obtain the most complete mixture of oil and air in the second swirl chamber, the grooves on the first and on the second vortex generating rods must be tilted or tilted in these opposite directions in order to establish these figures. of vortices which oppose each other in the two vortex chambers.
In each of the nozzle constructions, it can be seen that there is interdependence between the second swirl chamber and its tangential air intake openings! and the axial oil inlet opening in the first chamber since such a combination allows suction
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of oil not under pressure while applying a slight pressure to the air so that an incomplete mixture of oil and air is formed in a first chamber, which mixing is greatly improved by providing a second chamber, as described, which serves to complete the atomization of the oil in the mixture and also to enrich the mixture with air without destroying the swirling shape of the air in the final jet.
Referring to Figure 1, there is shown a longitudinal sectional view of a nozzle generally designated 10, having a tubular body portion 12 which is internally and externally threaded as shown. The anterior end of body portion 12 terminates in a closure of a substantially flat piece 14 which lies on a plane transverse to the axis of tubular body 12.
The closure 14 has a narrowed central axial port opening 16. The orifice plate 18 immediately inside and near the closure 14 has an overall diameter less than the inside diameter of the tubular body 12 and has an axial orifice 20. The orifice 20 is the apex of the tube body 12. an axial taper bore 60 as shown. The diameter of the orifice opening 16 is larger than the diameter of the opening of the orifice 20 and a conduit 62 extends from the orifice 20 to partially obstruct the entry of port 16.
The peripheral edge, 22 projecting
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"q." ";" "- f {ç '} 1't t .. it .., <? t HP."' "yt 1 Y towards the front of the orifice plate 18 contains one or more bores 24 as shown in figure 2 which is
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"'- 1", "'; J <SS:,. Oy., ... u an elevation view of: 1 & plate 19 these orifices" opening tangentially in the swirl chamber 58 which is is founded on the existence of the rib or border 22 which separates the posterior surface of the closure 14 and the anterior surface of the orifice plate 18.
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A plug 26 having external threads and an acial bore 28 is provided with two or more protrusions 30 on its posterior face so as to be able to be screwed inside the tubular body 12 and to force the orifice plate 18 into sealed contact with it. the inner surface of the closure piece 14 such that the orifice opening 20 is disposed axially.
The stopper 26 has a centrally located forwardly projecting tenon 32 terminating in a frustoconical vortex-generating rod 34 which holds the orifice plate 18 in place by firmly abutting the complementary interior surface of the base portion of the cap. The tapered bore 60 leaving the apex of the tapered bore 60 unoccupied, this unoccupied apex constituting a swirl chamber 40. The swirl generator rod 34 is provided with one or more peripheral grooves 36 extending over the length of the rod and providing a passage between the air chamber 38 and the swirl chamber 40.
The slots 36 are generally comparable as to their cross section and their length with the bores 24, so that the pressure drop is generally the same on both sides. In one example, slots or grooves with a section of 0.76 square millimeters are used. The bore 28 which is coaxial with the axis of the tubular body 12 constitutes a connecting path for the suction of oil from an oil reservoir at a lower level, not shown, and a swirl chamber 40 The bore 28 extends over part of the length of the swirl chamber 40 thanks to the tube 61.
After the orifice plate 18 has been secured in place by tightly screwing the plug 26 at its location shown in Figure 1, the entire resulting nozzle assembly is put in place for use, for example by screwing
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the tubular body 12 in a furnace wall 42. After the nozzle has been assembled and secured in place, an oil reservoir is connected to the nozzle at the externally threaded boss 44 which extends rearwardly. from the center of the plug 26 and coaxially with the oil passage 28.
A suitably flared tubing 46 is tightly attached to the boss 44 by means of a nut 4 $. The passage of air to the chamber 38 is provided by a passage 50 through the plug 26, terminating in a externally threaded boss 52 which extends rearwardly and to which is attached a flared tubing 54 in a sealed manner by means of a nut 56 internally threaded.
By operating the nozzle shown in Figure 1, air at a pressure of between about 0.21 and 0.7 kilograms per square centimeter (gauge pressure), pressures from the top of this range being used when it is desired to suck up quantities * of oil than those the fuel which are sucked for air pressures from the lower part of this range, - is charged in the air chamber 34 from where it passes through groove 36 and enters swirl chamber 40 substantially tangentially and swirls into swirl chamber 40. The swirling air draws oil from a reservoir which is at a level below the level. nozzle,
by suction through the passage 28 going into the swirl chamber 40 where an air and fuel mixture is formed which passes through the orifice 20 and the conduit 62 to a second orifice 16.
The tube 61 allows the air to assume a suitable vortex pattern before drawing oil into it and prevents the creation of a back pressure on the oil coming from the reservoir. Secondary air from the inner tube 38
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passes through tangential intake ducts 24 to a second swirl chamber 58 from where it swirls through port 16 where its velocity increases and draws into itself the mixture of fuel and air from duct 62 to form a new mixture in which the oil is more strongly atomized and which is richer in air. The new mixture is delivered into the opening of the orifice 16 with a swirl rate.
Figure 3 shows a longitudinal sectional view of a nozzle generally designated 70 and having a tubular body portion 72 which has threads inside and out as shown. The front end of the body portion 72 terminates in a substantially one-piece flat closure 74 which lies in a plane transverse to the axis of the tubular body 72. The closure 74 has a port opening. 76 which is the apex of a coaxial conical bore 78.
A plug 80 having external threads and an axial bore 82 is provided with two or more protrusions 84 on its posterior face so that it can be screwed inside the tubular body 72, as shown. The plug 80 has a central goujo or tenon 86 protruding forward which terminates in a frustoconical vortex generating rod 88 which abuts firmly against the complementary interior surface of the base portion of the sonic bore 76 leaving unoccupied the apex of the conical bore 78, this unoccupied apex constituting a swirl chamber 90. The vortex-generating rod 88 has one or more peripheral grooves 92 extending along the length of the rod and providing a passage between the air chamber 94 and the swirl chamber 90.
Axial bore 82¯ provides a conduit for sucking oil from an oil tank not shown located at a lower level, and connecting
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this reservoir to the swirl chamber 90. The axial bore 82 protrudes part of the distance from the swirl chamber 90 through the tube 79.
A cap generally designated 95 encloses the outer anterior portion of tubular body 72 and end closure 74 of tubular body 72. A cross-sectional view taken along line IV-IV of Figure 3 is shown in Figure 4. Cap 95 has a side portion 96, a top portion 98, and a port opening 100 in the center of the top, which opening is larger than the opening of port 76.
The cap 95 is screwed in tight cooperation with the tubular shield 72 and the top portion 98 is spaced from the closure 74 to form a second swirl chamber 102. A hollow rim 104 which is integral with the face 96 of the cap. 95 has an interior air chamber 106 from which one or more passages 108 tangentially approach the swirl chamber 102. An air intake passage 110 to the air space 106 is provided through the interior of the boss 130.
A cylindrical duct 134 runs axially from port 76 into port 100. Conduit 134 partially obstructs the entrance to port 100.
After the stopper 30 has been screwed all the way inside the tubular body 72 and the cap 95 has been screwed onto the outside of the tubular cuff 72 as shown, the resulting nozzle assembly is secured in place. place for use, for example by screwing the tubular body 72 into a furnace wall 112. After the nozzle has been assembled and secured in place, an oil reservoir is connected to the nozzle at the location. of boss 114 externally threaded, extending rearwardly from the center of plug 80 and coaxially with the oil passage 82. A nozzle 116 suitably
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flared is connected in a sealed manner to the boss 114 by a nut 118.
The air passage to chamber 94 is provided by passageway 120 through plug 80 which terminates in the externally threaded boss 122 extending rearwardly, to which the flared tubing 124 is sealingly attached. by means of the internally threaded nut 126. Secondary air is supplied to the air chamber 106 through the passage 110 by attaching the flared tubing 128 in a sealed manner to the boss 130 by means of the nut 132.
In operation, the nozzle shown in Figures 3 and 4 receives primary air in charge through the air passage 120 in the air chamber 94 from which this air passes through the slot 92 and approaches the chamber. vortex 90 substantially tangentially. The air swirls in the swirl chamber 90 creating a suction which draws fuel oil through the axial passage 82 into the swirl chamber 90 to form a mixture of air and oil. The tube 79 allows the air to take a suitable swirling shape before drawing oil into it and prevents the formation of an air back pressure against the oil coming from the reservoir.
The mixture passes through the orifice of tube 76 and conduit 134 into a second port where it mixes with secondary air charged through tangential slots 108 to form a more uniform and more highly dispersed mixture of. oil in air, which mixture then passes through port 100 in the form of vortices.
A longitudinal sectional view of a third nozzle according to the invention, generally designated 140, is shown in Figure 5. The nozzle 140 has a tubular body portion 142 which is threaded through and through. exterior as shown. the anterior part of the body part 142 ends in a closure of a substantially planar part
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144 which lies in a plane transverse to the axis of the tubular body 142. The closure 144 has an orifice 146 which is the apex of an axial conical bore 148.
A frustoconical vortex-generating rod 150 is disposed along the complementary surface of the base portion of the conical bore 148, leaving the top of the conical bore 148 unoccupied, this unoccupied top constituting a swirl chamber 152. The vortex generating rod 150 is equipped with one or more peripheral grooves: 54 extending the length of the rod and providing passage between the air chamber 156 and the vortex chamber 152.
A plug 162 having outer threads, and an axial bore 158 is provided with two or more protrusions 164 at its rear face, so that one can lift inside the tubular body 142 as shown. The plug 162 has a central stud 166 protruding forward and terminating in a frustoconical vortex generating rod 168 and which abuts firmly against the base portion of the axial taper bore 170 within the generator rod. vortices 150 leaving the apex of the conical bore 170 unoccupied, this unoccupied apex constituting a swirl chamber 160. The swirl chamber 160 terminates in a port opening 172 which is smaller than the opening of the swirl chamber. port 148.
The cylindrical conduit 190 extends axially from the port opening 172 forwardly to partially obstruct the port opening 146. The vortex generator rod 168 has one or more surface grooves 174 which s 'extend over the length of the rod.
The nozzle shown in Figure 5 is assembled by locating the vortex generator rod 150 in the tapered bore 148 and screwing the plug 162 fully into position, so that the vortex generator rod 168
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abuts tightly against the complementary surface of the tapered bore 170. After the nozzle is assembled, it is secured in place for use, for example by screwing the tubular body 142 into a furnace wall 176. After the nozzle is assembled The nozzle has been assembled and secured in place, it is connected to an oil reservoir by the externally threaded boss 178 which extends rearward from the center of the plug 162 and coaxially with the oil passage 158 A suitably flared tubing 180 is sealingly attached to boss 178 by means of nut 182.
Passage of air to chamber 156 is provided by passageway 182 through plug 162, which terminates in an externally threaded boss extending rearward 184 to which flared tubing 186 is attached, in connection sealed using the internally threaded nut 188.
By operating the nozzle shown in Figure 5, air is caused to pass through the passageway 182 to the air chamber 156 from where it passes through the groove 174 and approaches substantially tangentially. the swirl chamber 160. The air in the swirl chamber 160 swirls creating a suction of the oil from a lower level through the passage 158 to form a mixture of oil and air passing through. port 172 and conduit 190 in second port 146. Tube 149 allows air to develop a suitable swirling pattern before drawing in oil and prevents back pressure of air on the oil from the reservoir. .
Secondary air passes from the air chamber 156 through the groove 154 from where it approaches the swirl chamber 152 in a substantially tra- gential manner and then swirls through the orifice 146
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by aspirating the mixture from the conduit 190 n itself.
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The mixture resulting from the addition of the oil and air passing through the conduit 190 with the secondary air is discharged in a swirling rate at the port 146. In the embodiment shown in Fig. 5, the grooves 174 and 154 are tilted in opposite directions to achieve the most complete dispersion of the oil in the air by causing the air admitted to each of the swirl chambers to swirl in opposite directions.
In any of the nozzles described above a third swirl chamber and orifice may be used which are similar in construction to the second swirl chamber and its orifice.
CLAIMS.-
A method of preparing a mixture of gas and fuel, characterized in that pressurized gas is swirled in a first swirl chamber having a substantially circular section to create a swirling gas vortex, by exposing liquid fuel to the center of this vortex d) swirling gas and allowing the liquid fuel to be sucked up to form a first fuel mixture incompletely dispersed in the gas , in that this first mixture is passed through a first orifice axially in the groove of a second orifice,
in that a second stream of gas under pressure is swirled in a second swirl chamber and made to enter the second port to produce a second mixture and that this second mixture is delivered through the second hole.