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Dispositif pour la combustion continue d'un combustible fluide et la dilution des gaz brûlés en vue d'obtenir un fluide expansible de poids considérablement augmenté et de température réduite.
Cette invention est relative à un dispositif grâ- ce auquel un combustible liquide ou gazeux peut être consumé sous des conditions de température et de pression favorables à une combustion complète et grâce auquel les produits inertes de cette combustion, tels qu'ils sont délivrés, peuvent être' mélangés avec d'autres fluides expansibles tels que l'air, une vapeur aqueuse ou de l'eau pulvérisée, de telle sorte qu'on tire parti de la température élevée des produits de combustion pour détendre le fluide ajouté et qu'on obtient un poids consi-
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dérablement augmenté d'un fluide élastique sous une pression et une température appropriées en vue de son emploi dans une turbine ou une machine à piston ou toute autre application dans laquelle on a besoin d'un tel fluide sous pression.
Des difficultés avaient jusqu'ici été éprouvées pour constituer une chambre de combustion dans laquelle une pression et une température favorables à une combustion con- tinue puissent être maintenues afin que le produit résultant possède une pression élevée.
En vue de ces résultats, la flamme de combustion doit être délivrée dans une chambre de combustion de forme particulière assurant le mouvement des gaz vers la sortie pendant la combustion et ne permettant pas aux produits iner- tes de la combustion de revenir en arrière et de nuire à la combustion qui a lieu plus près du brûleur.
Un autre perfectionnement réside dans le fait de prévoir une chambre d'expansion dans laquelle passent les pro- duits de combustion pour être mélangés avec le fluide expan- sible diluant, de telle sorte que l'excès de chaleur des pro- duits de combustion est communiqué au fluide diluant ajouté et qu'un dispose d'un poids beaucoup plus grand d'agent élas- tique à une température de travail en vue de son emploi dans un moteur ou autrement.
La chambre de combustion délivre ses gaz à la cham- bre d'expansion par un conduit de Venturi placé à l'aligne- ment axial de la chambre de combustion, et le fluide diluant est admis à ou vers l'extrémité de distribution de ce conduite
Une autre caractéristique réside dans l'application de stéatite ou matière réfractaire analogue susceptible de se vitrifier et dans laquelle on forme le conduit de Venturi.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion se rapportent à la construction et ressortiront de la des- cription donnée ci-après en se référant aux dessine annexés dans lesquels :
Fig. 1 est une coupe longitudinale de la chambre de combustion et du conduit reliant cette chambre à la chambre d'expansion ;
Fig. 2 est une coupe analogue de la chambre d'expan- sion et du conduit allant de la chambre de combustion à la chambre d'expansion.
Dans ces figures, 2 représente une chambre ovale relativement allongée, l'enveloppe métallique 3. de cette cham- bre étant préférablement faite en deux pièces, assemblées en ,4. vers le milieu de la longueur* L'enveloppe ,3 est munie d'une garniture 5 en matière mauvaise conductrice de la chaleur et réfractaire, et tout brûleur à gaz ou à huile convenable 7 est inséré dans une extrémités La longueur de cette chambre.2 est approximativement de 2,5 à 3 fois son diamètre maximum.
Dans les dessins est représenté un brûleur à huile recevant l'huile en ±$. et recevant en 9 de l'air sous pression destiné à pulvériser cette huile.. L'huile pulvérisée est déli- vrée en 10 à la chambre de combustion 2 et de l'air destiné à la combustion de cette huile est livré sous pression en 11 au brûleur et dans la chambre de combustion par une ouverture annulaire 12 entourant l'ouverture 10 du brûleur. On prévoit en 6 tout dispositif d'allumage convenable.
Dans l'autre extrémité de cette chambre , une douille 13 en stéatite vitrifiée ou matière analogue est adap- tée dans une partie cylindrique de l'enveloppe métallique 3.
Avant d'être vitrifiée, cette douille 13 est soigneusement u- sinée pour s'adapter au métal de l'enveloppe et pour faire sail-
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lie dans la chambre de combustion en vue de sa jonction avec la garniture réfractaire 5 Cette douille est percée centra- lement d'un conduit de Venturi 14
Sur cette extrémité à bride de l'enveloppe 3 est fixée à l'alignement axial de la chambre de combustion 2 une chambre d'expansion 15 dont l'enveloppe 16 est elle-même munie d'une enveloppe 17 en matière mauvaise conductrice de la cha- leur.La chambre d'expansion 15 possède une forme analogue à celle de la chambre de combustion, mais son volume est relati- vement plus grand, approximativement le double.
Dans celle des extrémités de la chambre d'expansion/est reliée à la cham- bre de combustion est fixée une tubulure ou raccord 18 dont la surface interne est recourbée de façon à relier l'extrémité de distribution du conduit de Venturi 14 à la surface interne de la boîte 16 et à laisser entre la dite tubulure et la boîte 16 un espace annulaire 19 qui débouche dans la chambre 15 par un orifice annulaire 20 De l'air, de la vapeur d'eau ou de l'eau est délivré à cet espace annulaire 19 sous une pression suffisante pour surmonter la pression régnant dans la chambre à l'endroit où ce fluide est admis.
La position de ce distributeur d'air annulaire 19 et sa distance du rétrécissement du conduit de Venturi 14 peu- vent être modifiées pour satisfaire à la pression disponible pour délivrer l'air ou vapeur destiné à être mélangé aux pro- duits de la combustion.
Si l'on trouve désirable d'introduire l'eau ou la vapeur aqueuse dans le conduit de Venturi en un point plus rapproché de son étrécissement il faudra munir la tubulure 18 d'une lèvre 21 (fig. 2) allant en se recourbant vers le haut et grâce à laquelle les gouttes d'eau non évaporées suscepti- bles d'être présentes seront dirigées vers le haut et vers la.
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partie centrale de la chambre où elles se vaporiseront et em- pêcheront ainsi l'eau de s'accumuler dans la partie inférieu- re de la chambre pour se transformer en vapeur lorsque la pres- sion tomber
Le gaz de volume et de poids augmentés qu'on peut obtenir dans la chambre 15 est délivré depuis l'extrémité op- posée par une ouverture réglée 23 d'une manière qui dépend de l'usage auquel le gaz est destiné.
Si le gaz est destiné à alimenter une turbine, il sera délivré par une ou plusieurs tuyères convenables pour donner la vitesse requise; s'il est destiné à être employé pour une machine à piston, il sera dé- livré à la boite de distribution ou au collecteur d'admission pour être retiré au fur et à mesure des besoins par les di- vers cylindres;
mais il faut que le gaz soit délivré par la chambre 15 d'une façon propre à assurer le maintien dans cette chambre d'une pression prédéterminée constante ou uniforme par rapport à celle de la chambre de combustion 2
On attirera l'attention sur le fait que la forme ovale allongée de la chambre, dont les dimensions sont défi- nies par rapport à la consommation requise d'huile et d'airest une caractéristique importante de l'invention, en ce sens qu' 'elle assure l'avancement des produits de combustion vers la -sortie 14 au fur et à mesure de leur formation et empêche ces produits de revenir en arrière vers le brûleur où les gaz iner- tes nuiraient à la combustion.
De même il convient que le conduit de Venturi 14 soit petit par rapport à la capacité de la chambre de combus- tion de façon à permettre l'échappement des produits de com bustion à une vitesse empêchant la possibilité que ces produits repassent de la chambre d'expansion 15 dans la chambre de com- bustion
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La température et la vitesse des gaz au moment ou ils passent à travers la gorge du Venturi rendent essentiel que le corps 13 dans lequel se trouve le conduit soit fait d'une matière réfractaire qui non seulement résiste à la température mais résiste aussi à l'érosion.
La stéatite ou une composition de magnésium et de silice ayant des propriétés analogues donne des résultats satisfaisants, le magnésium possédant les qualités réfractaires et la silice lui permettant d'être vitrifié pour résister à l'érosion.
Ce dispositif permet d'effectuer la combustion com- plète du combustible dans la chambre 2 et la chaleur excessive résultant de la combustion , et qui se traduit par une grande perte dans un moteur à combustion interne, est utilisée avanta- geusement pour produire un grand corps d'un agent élastique à une température plus appropriée
Lorsque le gaz ou liquide combustible est utilisé dans le cylindre du moteur lui-même, auquel cas il n'existe pas de facilités propres à assurer une combustion économique, une grande proportion de la chaleur perdue est conduite à travers les parois du cylindre et il faut utiliser un appareil de circula- tion d'eau ou d'air pour abaisser la température du cylindres
En outre, dans un cylindre de moteur, la pression initiale résultant de la combustion est exagérément élevée,
de sorte que les produits de combustion possèdent une pression rela- tivement élevée au moment où ils s'échappent* Dans le dispositif suivant l'invention dans lequel la combustion a lieu dans une chambre garnie d'une matière réfractaire et mauvaise conductrice de la chaleur, le combustible peut être utilisé plus économi- quement et la température élevée des produits de combustion est utilisée non pas pour chauffer de façon nuisible les parois du cylindre et pour être perdue dans l'eau de circulation mais pour
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chauffer une addition d'air ou d'autre agent expansible, ce qui procure l'avantage qu'on peut obtenir un volume et un poids plus grands de fluide élastique et une température pou- vant être utilisée avantageusement dans une turbine ou un cy- lindre de moteur*
Résumé.
Dispositif pour consumer d'une façon continue un combustible fluide et pour diluer les produits de combustion en vue d'obtenir un poids considérablement augmenté d'un flui- de expansible à une température plus faible, ce dispositif comprenant une chambre de combustion ovale allongée garnie d' une matière mauvaise conductrice de la chaleur et réfractai- rep chambre dans une extrémité de laquelle un combustible fluide et l'air destiné à la combustion de ce fluide sont délivrés sous pression et hors de l'autre extrémité de laquel- le les produits de combustion sont délivrés par un conduit de sortie relativement petit, conduit présentant un rétrécissement conique et dont l'axe est à l'alignement de celui de la chambre de combustion, une chambre d'expansion, dont la conte- nance est relativement plus grande que celle de la chambre de combustion,
dans laquelle débouche le conduit de sortie de la chambre de combustion, des moyens adjacents au conduit de sor- tie de la chambre de combustion pour délivrer un fluide expan- sible dans la chambre d'expansion, et des moyens pour délivrer les gaz de la chambre d'expansion à toute pression désirée en vue de leur emploi dans un moteur à fluide comprimé ;
cedis- positif pouvant en outre être caractérisé par les points sui- vants, ensemble ou séparément t a) Le conduit de sortie à rétrécissement conique de la chambre de combustion est formé dans un corps de matière
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telle que la stéatite qui résiste à la température élevée de la combustion et est susceptible d'être vitrifiée pour résis- ter à l'érosion. b) Le fluide expansible diluant est délivré dans la chambre d'expansion par un conduit annulaire en tourant le conduit de sortie de la chambre de combustion.
c) Les moyens prévus près du conduit de sortie de la chambre de combustion pour délivrer un fluide expansi ble dans la chambre d'expansion délivrent ce fluide dans un @ espace annulaire entourant le dit conduit de sortie, lequel espace le délivre à son tour dans la chambre d'expansion par un orifice annulaire. d Le fluide expansible est délivré sur le côté d'expansion de la gorge du conduit de Venturi et est préféra- blement dirigé de bas en haut vers le centre de la chambre d'expansions @