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"Turbine à combustion interne à chambre d'explosion cylindri- que et à organes d'admission de combustible et d'admission d'air se trouvant d'un seul côté de la chambre d'explosion".
Pour faire marcher desturbines à explosion, avecle procédé discontinu, il y a deux difficultés essentielles à vaincre, La première difficulté .réside dans le fait que lion doit, au cours du.laps de temps de peu de durée dont on dis- pose, mélanger le combustible et l'air conjurant de façon suffisamment intime pour que le mélange obtenu soit inflamma- ble. Si l'on se sert, comme dans le classique moteur Diesel, d'air sous une pression élevée d'environ 60 atm. pour la pul-
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vérisation, ou comme dans'Le moteur Diesel moderne travaillant sans compression, de pressions d'injection atteignant jusque.
300 atm. environ, cette pulvérisation ne présente pas, il est vrai, de difficulté; mais elle exige l'installation de com- presseurs spéciaux pour produire l'air comprimé utilise pour
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la pulvérisation ou encore l'installation de porape3 spéciale!" à haute pression destinées 1<. mettre le combustible sous nue pression allant juedu. bOo atrgb, ce qui complique l'appareil- lage de façon inadmissible; ensuite, 'quand on fait intervenir des pressions élevées, la sécurité de l'installation diminue: en effet la présence d'air injecté sous les pressions élevées de l'espèce donne facilement lieu à des explosions de produits
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lubrifiants; c'est ainsi que dans les pompes à hrdie Huan lian- te prsaoioii, lea re080rto des soupape''' sa brii3onL I.lLl):'l:'1 une marche de peu de durée.
Il en résulte que les dispositifs à haute pression adoptés pour les moteurs Diesel ne conviennent pas pour les turbines à combustion interne 'quand on veut faire entrer en ligne de compte la simplicité de l'installation et la sécurité parfaite. L'invention a pour premier objectif de ré
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iscuc7rc lu ;.)l'u).'',t.mM Istalvrs l:.rî2^ra ,11'1.>1);1.. raan ,1ullprl)l\"lr yr yr5ci un. destinés à produire l'air compriiité pour la pulvérisation et sans faire appel à des pressions d'injection élevées. La deu- xième difficulté qui se rencontre dans le fonctionna ment des
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turbines a combustion interne, est la nécessité de dcbarranser complètement la chambre d'explosion des gaz résiduairec de la combustion précédente.
Si la chambre n'est pa3 débarrassée com- platement de ces 8 gaz, un 0 vart doux ôanjerf!* Le premier danger auquel on s'expose en l'occurrence est le danger des allumages prématurés, étant donné que des particules gazeuses portées à
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haute température et <1,± sont restées dans la chambre d'exulo- sion comme gaz résiduaires lors du nettoyage, allument la ni=#-
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Telle charge 'alors même que l'on introduit celle-ci; il n'en il 1 :n:l La -4àri riç.IJ1.oll1QtlL '-11(:; '.l'Jch1Ir11.1,JI1 !' 1l:la o l. llr1 n .' ,1. i .'t
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aussi un dérangement de la/régularité de marche des proces-
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sua do t . Ci 7C . U I: . UY1.
Le ael)Íit.1èrlle dt;l1;lSQr, (J'Qat quo, comme crest le cas dans toute turbine à combustion interne, le gaz résiduaire restant dans la chambre empêche que l'on in- troduise une nouvelle charge complète dans celle-ci et dimi- nue ainsi le coefficient de remplissage de la chambre. La présente invention a également pour objectif de porter remède à ce deuxième défaut. La nouvelle conformation donnée, confor- mément à la présente invention a la chambre d'explosion a la propriété de porter remède de la façon la plus simple à ces deux inconvénients.
Conformément à l'invention, la transition entre la soupape d'alimentation d'air, se trouvant dans l'axe de la chambre d'explosion et les parois cylindriques de la chambre d'explosion, a une forme conique, de serte que l'air assurant l'alimentation s'étale en permanence, par suite de l'action diffuseuse de la pièce de raccord conique, sur la largeur de la chambre et expulse, à la façon d'un piston, les résidus de la combustion précédente par la soupape en forme d'ajutage qui est prévue à l'autre bout de la chambre.
L'air d'alimentation joue donc le rôle de butoir d'air touchant de toutes parts les parois de la chambre d'explosion et chassé dans l'axe de cette dernière, butoir qui pousse devant soi toutes les particules de gaz résiduaires pour les expulser finalement par la soupape qui est ouverte. Marna si quelques particules gazeuses pénètrent dans la butoir d'air, elles ne peuvent plus constituer une nuisance parce que le butoir
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d'air formé d'air relativement froid et q'oi vïent de se dé- tendre, refroidit rapidement les particules galeuses et les empêche de.
s'enflammer. La chaire de c'ombustion conforme l'invention peut encore ôtre réalisée en disposant un dispo- sitif étrangleur'dans la communication entre la chambre d'ex- plosion et les organes d'admission d'air et de combustible; la section de passage de ce dispositif réducteur est plus
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faible '1no 1i) Lloo'tioll 60 'j;i'i;I1L') do 1T:,,17o T Jéili't"11 ot que la section de' la can;:tli,^ûtion réservée 11 air se tru'j-vant
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devant lui.
Four rendre aussi grande que possible la viteRse
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relative entre l'air c)'alimentation servant à pulvériser li combustible et la ccÜbur3tilJle 11lÍ-hié'me, on a j az <iii, i 1. ,>r0i'er.t réduit la section de la c",nli l3ütion àa l T --:1r au 1;ii,nii;,iii: czvi permet d'ouvrir l'or d'admission laissant pcnétrer loir o.'êllll1iUlJkd,lul,] d..Lu<i i ulv.vstf.m'ca ll'o"pll,:!Íl.:1! lu 7..t 1,<il>iii<: "',. bustion.
Bien que de cette faqon d' on paraisse ,lC'f'11rE, r 11110 vitesse relative auifisante entre l'air d'alimentation et le combustible, la présente invention permet d'améliorer c'on3id:'- rablament le rendement de la uouiu'1?''ion, Ï,?inrcntion 1'8 ,..U'J6 notai>ii.ient . s-v,r le fait gie lis parties des parois guidant l'air venant du passage de l'organe d'adifiscioii pour se rendre ap- point de !tl01i:ln.j iV4 lo : mtl tltl'L1L.U , l).Ul'U(11L tiiu .. i. 1 m, (lazzi freinage -,,,ur le courant d'air de pulvurination ou cun.1.1Jl]1-3tion 1.
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circulation rapide, uourant d'air qui diminue de vitesse jus-
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qu'au point ou se fait le mélange dans des proportions telle:; que la pulvérisation paut su :àire, en cas de n6ce':;8it,, en- dessous de lTO;titr4mr, possible.
Mais, connue, conformément L l'invention, l'air de pulvérisation ou de combustion, "f::ce 1, la présence d'une réduction entre a 1 0' v;; 1-'L 1 L'.Cç; =J ù e 1 ' w i< i, 1> 1 1 a' 'ù-
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mission et la chambre d'explosion a précisément son maximum de vitesse réalisable au point ou se fait le mélange, la vitesse relative entre le combustible et l'air atteint aussi son maxi-
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muJJi, de sorte qu- ë les s c onà 1 t 1 ons kmxr optima préalable à la pulvérisation du (;omb1;tib 6 se trouvent r6alis6oz. n ± a 1 t , clef-, m e G ce ii 1. ont !'i\untl.'( !Jl10 l'on peut ain.9i 1 aii;;me.k t e r 1 vitesse de l'air pour la porter a la vitesse, de sorte '1,)6 le rendement de la combustion se trouve auaru dans des proportions inégalées jusgur, ce jour.
0, la grandeur de la vitesse â réaliser dans la section étranglée dépend de la chute de pression entre l'air de r;;iLV8-
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risation ou de combustion et la pression régnant dans la cham- bre d'explosion; mais ces deux pressions ne peuvent pas être réglées exclusivement pur la pulvérisation;
elles dépendant d'autres facteurs de grandeurs invariables de la marche de la turbine. c'est ainsi par exemple que la pression de l'air de pulvérisation ou de combustion ne peut pas être portée au-delà d'une certaine limite, -6,,tant donné que dans ce cas les groupes compresseurs atteignent une grandeur et exigent une puissance de commande qui ne sont pas économiques. D'autre part, la pression rognant dans la chambre d'explosion dépend notamment de la contrepression de la chambre du rotor et des turbines à courant permanent se trouvant derrière celle-ci.
Pour se ren- dre néanmoins indépendant de la chute de pression'inhérente à une installation de turbine, on prévoit, conformément à l'invention, un évasement continu de' la chambre d'explosion à partir de l'étranglement prévu dans le passage allant de l'ou- verture des organes d'admission à la chambre d'explosion, éva- sement qui joue le rôle de diffuseur vis-à-vis de lajutage de Venturi prévu de cette manière entre la chambre d'explosion et l'organe d'admission.
Il en résulte que la pression stati- que dans l'ouverture de l'étranglement est plus petite que celle de la chambre d'explosion, de sorte qu'en dépit d'une chute de pression relativement faible entre l'air de pulvé- risation ou combustion ou alimentation et la pression rognant 'dans le compartiment d'explosion, il se crée une différence de pression entre la pression de l'air de pulvérisation, com- bustion ou alimentation et celle qui règne au point d'étran- glement, qui rend possible l'obtention des vitesses relatives requises entre air et combustible à l'endroit où se fait le mélange.
On a obtenu des ,conditions très avantageuses en donnant à la section de 1'étranglement approximativement la moitié des dimensions de l'ouverture de l'organe d'admis's'ion d'air.
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Opportunément, étranglement et évasement se trouvant réunis dans une pièce rapportée spéciale de façon qu'il soit possi- blé d'adapter les conditions de sections à la nature du com- bustible employé et aux autres facteurs de grandeurs -varia- bles de la marche de la turbine.
Si conformément à des essais, on admet que la pression de l'air de pulvérisation atteint environ 1, 0 atm. effectives, il s'établit au point d'étranglement une pressicu. d'environ
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C)09 <3 =i tw , c5.1'.COu blvttt, tF.t7 lino turbine do :o7Wp mt. wn (\'r\liI1 1 1 > 1 re. g une chute moyenne de pression de 3,0 . 2,09 atm. ef.eec- tiveo correspond une vitesse di6coulepent d'environ '28 N/sec. .La vitesse moyenne d'écoulement bzz la sortie dn combustible li- guide est d'environ 13,S rn;ae, calculée suivant la loi de la continuité en tablant sur la vitesse moyenne du plongeur, sur
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les sections de la pompe ut des trous d'injection.
La viLe;:;ae relative moyenne entre air O"v CHH;;' 1wLii.Jle e i;1, donc d ',:l1vj rutl 315 m/sec, Les tableaux des courbes relative? à la dépendance où se trouve la grandeur de,,3 Gouttes de COmbi1.Dtible pulvérise de la vitesse relative entre air de pulvérisation et GU1J\busti- ble (cf. ¯page Î2 do l'ouvrage de Triebnigg "Der in 1!ritz-1.1.L1d .i:4inblas6vorgang 7oi iesaltra>-^;zinan.") montrent CJ.D-6 dam ce;'!
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conditions, le rayon Moyen das G0utte10tter> 0" ;;.:: a;1 1i'Jle "J1Il- v6riGé 3'L (ie U, itiUU laliii C 1..). !j't.).'i':)uu [>r.i ;i't.uattnü clu >:<>..>>; > i. 1
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ble injests de r-;,6 6 mS. Il résulte de la fiï,tre 54, ;ae 10 de la citation ci...d9;;im, y2z9 dans le facteurs Diesel travaillant avec mie presni'on à la pompe de e Zà 0 ajtm. 1D x.1- 'deur des gouttes ent de 0,011 1J: />.
I- =à ;J1'V'axl^:xt1G21 l;-i turbine nea. c oiib uz t 1 on interne uoniorMie 'C la présente invention ant cloiic, bien cli'elle n' oi¯>3rw qu'avec une presnion c .1.:. piis- Pa de 16 atia,eLiietiv*5, wni irii.i 1-é jfuiu plan f=tvJrJb'Lc -àwn.LL>i- mement a, la comparaison linéaire du diainètre des gouttelette- de combustible pulvérisé.
Le dessin montre L titra d'exemple une réalisation,de
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l'invention.
La fig. 1 est une coupe en long à travers la uhambre de
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lu 1:3 Vù.9t1pú l- à o [J Vro<.111tj:) a' uUt1u'j).VLJ o L 1 a j>:< .à' 'L 1 jui;,mszu-h o d la 01ldmbre d'explosion d'une turbine 1," 0ombcution interne con- forme à l'invention, système .iolzvrartn, tandis que la fig. 2 est une coupe en long à travers la chambre
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.dT6x.csion même et le corpaxt3.rnvnt du rotor j joignant la tur- bine à combustion interne..
Les decuc fiàarez montrent tout d'abord q.ua l'organe d'ad- ui7-;ia l et.) ] l.1i ï c1'3 j ,1 ri ctioal, acunb7astion or. ulimenta- tion, ainsi ciue l'organe d'admission 2 du uomb-ontible se trouvant d'un seul côté de la chambre de combustion 3. Les deux organes. d'admission sont disposas dams cette modalité de
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réalisation concentriquement.
Dans la soupape drar'rôt S dispo- sée de façon connue en dans la tête de soupape 1 de l'or- ",110 r1'-;J.dr,ÜnnioIJ de 1T i , le c.H.."JCHtib:L6 est refoulé par une pompe a uombnstib16 non représentée, et par l'interntédiaire d'une conduite i, tandis que l'air de ,,xlvérisation, combus- tion ou alimentation arrive dans la boîte de la soupape 5 par la conduite à air 6, le raccord 7 et le dispositif de tuyère freine use 8, également connu, L'organe,
d'admission 'd'air 1 est poussé en permanence sur son siège 10 par un ressort 9 et
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61t maintenu de la sorte fermé quand l'haile sous pression n'est pas amenée par la conduite il dans le. compartiment dis= tributeur 12 et sous l'action de la pression exercée sur le piston distributeur 13, l'organe d'admission est ouvert con- tre l'agtion antagoniste du ressort 9, en découvrant ainsi
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lyouvert-are 14: réservée au passage de l'air.
La soupape 1 est précisément représentée à l'état ouvert, dé sorte que l'air pnlt 1,w'r'inr dana lu chambre d'explosion.'(L'huile est amenée 'par la conduite 11 d'un distributeur à certains in- tervalles àôterwin4Jl Un d.;b',L'15tzLro.r do IT(jrJ1tGq; un t d6j'L dés crit dams le brevet américain 1.d0.01 de ITinva4teur et est connu en soi; il ne constitue pas un des éléments de la pré-
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sente invention.
Toutes les/pièces des ergs-nés s d T admil3:Ü en sont disposées dans une bague de soupape 15, genre uudr'3, 1=. laquelle sa raccorda la chambra de cotcbustion S par l'inter-
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médiaire d'une pièce de communication 16,
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,'conformément à l'invention, on a prévu. pour lu GÎLÜ:1br6 de combustion, la conformation, ci-3pr..Ainn:L que le centrant les deux figures, le puosaga 17 de la 801);1)(.1))e d'aliuentjtion d'air 1 uOl'lù6JÜrÎ.i.,Ll.1o à l'u6 de 1.( :hûhzbxa (le uo!hbu"tlutj van (la 1.1 4.1 ,ct;;typ 1." uuwbm;t:1.b],u x vO'rf1 Ion )1,'.\r01n s,;...;
r3 rlt.au lu de la chambre d'explosion,a une forme conique ) de rirte que l'air d'alimentation, 'par suite de l'action diffunense exer- crée par la 'pièce de transition conique 17 vient n'étaler en permanence sur lu largeur de la chambre et expulse les réri- dus de la combustion précédente par la soupape Lt t1Jy.;re 19, ouverte à l'autre extrémité de la chambre, ainsi que le fe- rait un piston.
Le fo-nctionnement se fait conformément an
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procédé préconise par l'inventeur dans la demande de brevet
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aux Etats-Unis n 97799, de façon que l'expansion de gaz .résiduaires ne se 'fasse que jusqutà une pression - on appro- ximativeuent - correspondant 6. celle de l'air d ;li "sn tati on, aprè8 quoi ce dernier ant envoyé a. travers la nOU1!\-'S 1 dans la chambre d'explosion .3, tandis que cette expulsion da gaz , ce term1I.leJ au rduitieut OJU la:! il der1l1orfJ r6J!idufJ de'! bel,: do a .u,-
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bustion viennent de quitter la chambre d'explosion en péné-
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trant dans la conduit 30.
Au même moment, la soupape 19 se ferme, aprèa quoi a lieu le chargement proprement dit de la
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' chambre d'explosion, rendant que ce chargement dure encore,
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on introduit du combustible et l'on réalise comme çpit la distribution dans le courant dT"i-J.- d'alimentation, qui rend le mdiange inilamli1able ds 1#gon certaine.
Il se.trouva no- tamment dans la uornuunication entre la chambre d'exploRion et l'organe d'admission de combustible et d'air 1 et 2 res- pectivement un rétréci 1 dont la j'action libre est plu3"\eti- te que la section libre maximum 14 de l'organe d'adlli8l3iO,.:.
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d'air et de la canalisation 5, 8, 22, '7 et 6 de l'air de pul- vérisation, combustion ou alimentation. Grâce au rétréci, on obtient précisément au point où. se fait le mélange de l'air et du. combustible, la vitesse maximum de l'air, et partant, la vitesse relative maximum entre l'air et le combustible, de :sorte que l'on réalise 1'optimum possible de pulvérisation.
Dans les deux modalités de..l'invention, au rétréci 21 se rat- tache l'évasement 17 continu, déjà signalé, de sorte que ce- lui-ci joue la rôle de diffuseur de l'ajutage de Venturi 14,
21, 17. De cette manière, la pression régnant dans le rétréci
21 en .fonction de la grandeur de la viteuse, devient indépen- dante de la pression qui règne dans la chambre d'explosion 3.
L'ajutage de Venturi 14, 21, 1'7 constitue une pièce rapportée spéciale 23 de la bague de soupape 15 ou de la -pièce de tran- sition 16 ou de la charpente de l'appareil 24, de manière que les conditions des sections 21, 17 peuvent être adaptées, sans modification de la,turbine mena, à des grandeurs différentes de fonctionnement de la turbine.
La fig. 2 montre la réalisation générale d'une turbine à combustion interne Holzwarth munie du dispositif conforme à l'invention et actionnée conformément au 'procédé de l'inven- tion. Le mélange inflammable produit dans la chambre d'explo- sion 3 par le procède ci-dessus décrit est enflammé par des bougies d'allumage de conception quelconque et connue, dispo- sées par exemple en 24. Les gaz, résiduaires formés s'échappent aprèsouverture de la soupape 19 par le conduit 20 et la tuyère 25 pour arriver dans la chambre du rotor 26 de la tur- bine et venir y battre la première série d'aubes27 du rotor
28.
Après être déviés de leur direction par les aubes déflec- trices 29, les gaz viennent battre la seconde série d'aubes
30, puis s'échappent à l'extérieur de façon connue ou bien en- core, lorsqu'il y a des compartiments d'équillibrage interca- lés, ils sont utilisés dans des turbines à courant continu
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montres derrière la première turbine.
REVENDICATIONS.
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1. Turbine à combustion interna, à exp1Llbsiol1, h ehambbe d'explosion étendue c-lindriql1ement et organes i- à t ad ai .:r 1 on de combustible et d ' JG IJ;1 ;J s 1 oii d'uir situés d'un f"6111 uôttJ de la chambre d'explosion, caractérisée par le fait que 1 î; z'¯¯ sition de la soupape d'àôi,:izsion d ' :>iim sit1Ôe à .n3 1'-x:fl de la chambre d'explosion et les parait.) cylindriques de la chans- bre d'explosion a une forme conique, de façon que l'air d'ali-
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ilentation s'étale, par suite de l'action di±ùs6ûoe de la pièce de transition conique, en permanence sur toute 1 1;;r- geur de la chambre et eZJ)1.ü:e leG r C,^-.id,xs de la ui;!.r3tion p:r.úQ6c10icl'1"O ; vx'.cvu2';; iIlld tluula.=.,lc! 4 '1"ll./t;rO ()IIVo::rL0 .
J' ,,[,1'0 eJ:tr4uité do la chambre, .1in8i que le ferai un 1:1i ::tan.
1, é'ro,eodé de marche de 3 turbines a COl:l'Ol)J.tic,l1 interne à explosion conforme s la revendication 1, caractcriné par le fait que l'expansion des az de la combustion ne 8e fait de façon connue en soi, que jusqu'à une prencion - v. .a.y,aZ'i,^ XiIJ1ativeIh611t - correspondant 1.. la L'1'e'3GÍcn de Z. T :.;1 ':' ü r .i:¯.Eiz- tation, aprè4, quoi ce dernier est introduit, trndi que 1'ez- .pulsion den i';;1<^. de fGinbil tïU)1 j1d,' 'dtj"l1 do ;1jn'j,I,1li,I,;, fait de l'introduction de l'air, est terminée au moment où les dernières particules de gaz de combustion viennent de quitter la chambre d'explosion.
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3< Turbine 1. oo:bu3tion interne 1. exp108i ca eün /:<"'1',:16 la revendication 1, .caractérisée par la présence d'un rdtr"- ni (1nn1: 30 j>.;Il.;.o,=j 'lnt1'n '1" 3 ,r,",:,.'a (1 Tt:) '11J (1" l ''il ?,I. i < , nes d'admission de combustible et d'admission d'air, dont la section libre est plue petite que la section libre de l'organe d'admission et la settion libre de la canalisation située devant lui et réservée à l'air de pulvérisation, com- bustion ou alimentation.
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4, turbine à c ombuo.biolintebne li explosion oonforme arc revendications 1 et 3, caractérisée 'par le fait que la forme conique du passage situé entre la so upape d'alimentation et la chambre d'explosion permet à ce dernier de jouer le rôle de diffuseur de la tuyère de Venturi dont la section minimum Constituée par le rétréci se trouvant dans le passage en- tre la 'chambre d'explosion et les organes d'admission de com- bustible et d'admission d'air.
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5<, Turbine à coQb#.tion interne a explosion conforme aux revendications 1 et 3, caractérisée par la fait que la sections libre du rétréci est approximativement égale à la moitié de, la section libre de l'organe d'admission d'air.
6. Turbine à combustion interne à explosion conforme l'une des revendications 1 et 3 à 5, caractérisée par le fait que le rétréci ou encore le rétréci et l'évasement sont dispo-.
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nrf1 c1nnR une ri ro 1','IPI.Júrto19 o n p 4 u 1 a l cle 7 chambre ci 'explo- sion.