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"Perfectionnements apportés aux'dispositifsde combustion, plus spécialement à ceux dans lesquels circulent des cou- rants gazeux à vitesse élevée*"
La présente invention est relative à des dispositifs de combustion, plus spécialement à ceux dans lesquels circulent des courants gazeux à vitesse élevée.
Comme exemple d'une appli- cation intéressante de l'invention et qui fait bien ressortir un de ses avantages, on peut citer celui où elle sert à faciliter et à favoriser l'allumage de combustible dans un dispositif de com- bustion pour le réchauffage et qui est établi dans l'échappement d'un système de propulsion par jet ou réaction et avec turbine à gaz- Dans de tels systèmes, une fois que l'allumage de la charge principale de combustible a été déclanché, on constate qu'il est relativement aisé d'obtenir qu'il se poursuive de lui-même* Pour obtenir, toutefois, l'allumage initial on a été obligé jusqu'ici d'avoir recours à une bougie électrique ou à un allumeur à incan- descence ou analogue.
Comme cette méthode peut nécessiter l'in-
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tervention de fils et d'isolement loges en des endroits peu appropriés et exposes à des températures élevées, il est dé- sirable de ne pas avoir recours à de telles méthodes pour cer- tains points de vue.
Pour remédier à cet inconvénient l'invention consiste à avoir recours à des moyens propres à introduire, en plus de l'alimentation normale en combustible, un courant initial d'un réactif ou d'un combustible différent, sous forme d'un combustible pilote, qui peut être aisément allumé aux condi- tions régnant dans la region où l'allumage doit avoir lieu.
Le combustible pilote peut alors être fourni par des moyens simples et aisément mis en oeuvre et qui ne sont pas très sensibles à des températures elevées tout en ne nécessi- tant aucune surveillance particulière.
Le combustible pilote peut être introduit en tout point approprié dans le conduit d'alimentation lui-même pour le combustible normal ou il peut être introduit à l'aide d'un tube distinct de ce conduit.
Des moyens peuvent être egalement prévus pour per- mettre à l'alimentation en combustible normal d'agir directe- ment à la auite immediate du combustible pilote, celui-ci pouvant être introduit à l'aide d'une pompe agissant sous l'influence de la pression de l'alimentation en combustible normal ou à l'aide d'un turbo-compresseur ou d'un vérin mé- canique ou electrique.
Le combustible pilote peut, en outre, être injecté dans une région de tourbillonnement, celui-ci étant produit par une chicane ou des moyens analogues et ce combustible peut être un gaz ou un liquide volatil. Un élément catalyseur peut ébalement être prévu pour allumer le combustible pilote.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le combustible pilote est injecté dans une région où le courant d'air ou la circulation d'air est relativement calme ou subit un tourbillonnement local au voisinage d'un ou de plusieurs éléments qui sont chauffés par les conditions ambiantes et qui ont une capacité thermique, une conductivité et une éten- due superficielle suffisamment grandes, tout en ayant une forme physique telle qu'ils puissent assurer l'allumage du combustible pilote, le combustible normal ou ordinaire, qui doit être allumé ensuite, étant injecté au voisinage, mais pour des raisons dictées par sa propre combustion qui doit se faire d'une manière continuelle, l'injection de ce com- bustible se fait dans des conditions différentes.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
La. fig. 1 montre, en coupe schématique, un premier mode de réalisation.
Les fig. 2 et 3 montrent, à plus grande échelle et respectivement en coupe axiale et en vue en bout, le dispo- sitif à chicane de ce mode de réalistion.
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La fig. 4 montre, en coupe schématique, un deuxième mode de réalisation de l'invention.
La fig. 5 montre, semblablement, un troisième mode de réalisation.
-Sur la fig. 1, les gaz d'échappement d'une turbine à gaz s'écoulent, à une vitesse élevée, dans la direction mon- trée par les flèches et par un conduit 1 dans lequel est éta- bli le carénage conique, coaxial et usuel 9 et un système ré- chauffeur du courant d'échappement et qui comprend un injecteur 10 pour le combustible de'réchauffage qui est fourni par un tuas 2 traversant la paroi du conduit 1. Dans la région, où se trou- ve l'injecteur 10, sont établis des,moyens propres à favoriser la turbulence aérodynmique et qui, dans ce cas, sont constitués par une chicane,conique et creuse 3, exposés au courant d'échap pement et qui, pour cette raison, est à une température égale ou sensiblement égale à celle dudit courant, en toutes circons- tances.
Comme visible sur les fig. 2 et 3 on ménage dansla paroi de la chicane des fentes 37 et des ouvertures 15. L'ex- trémité aval du carénage 9 a une forme telle que des passages approximativement cylindriques soient formés entre la paroi du carénage et l'entrée coiffante 13 d'une pièce creuse et tronconique 12 qui forme un conduit 14 dans lequel l'injecteur 10 et la chicane 3 sont établis coaxialement.
Si l'on injecte du combustible ordinaire, par exem- ple celui qui est admis dans 'la turbine à gaz, il peut arri ver qu'il ne s'enflamme pas mais qu'il est simplement vaporisé, atomisé ou entraîné par le courant gazeux. En un point appro- prié du tube d'alimentation 2- de ce combustible de réchauffa. ge on introduit, pour cette raison, par un tube 4, une charge d'un réactif ou combustible pilote qui, lorsqu'il atteint les pièces ohaudes ou les gai chauds, s'enflamme à la température et dans les conditions existantes. Cette charge est introduite de manière telle qu'elle forme une portion de liquide dans le tube 2 qui est immédiatement suivie par la masse de combusti- ble normal et qui, en sortant de l'injecteur 10, est par con- séquent allumée et continue à brûler comme prévu.
L'introduction du combustible pilote peut se faire à l'aide d'une pompe (par exemple une pompe avec simple effet et avec ressort de rappel) ou par une accumulation de pression, le dispositif étant déclenché par la même valeur que celle qui fait intervenir la combustion ordinaire. Il est envisagé de se servir de la manoeuvre d'ouverture du robinet pour le combusti- ble ordinaire, pour déclencher l'effet de pompage nécessaire pour le combustible pilote ou les commandes peuvent être com- binées de manière telle que l'ouverture du robinet soit néces- sairement précédée de l'introduction de la charge additionnelle par le tube 4 dans le tube 2 comme prévu.
La fig. 1 montre l'usage d'une pompe commandée par un levier 16 dont le mouvement vers le bas refoule une charge
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de combustible pilote, depuis le réservoir 17 et par une sou- pape de retenue 18, dans le tube 4. Le combustible normal est fourni par un réservoir 19 à l'aide d'une pompe 20 et d'un conduit 21 avec soupape de retenue 22. sur la fig. 4 on a montré un autre mode de réalisa- tion, pour lequel le tube 2, pour le combustible ordinaire, est distinct ou séparé duube 4 par lequel est débité le com- bustible pilote. L'alimentation avec ce dernier peut, à nou- veau, être obtenue à l'aide de la pression du combustible nor- mal ou de toute autre source d'énergie appropriée.
L'injec- tion peut être reglée, dans le temps, de manière qu'elle pré- cède l'introduction du combustible ordinaire et à cet effet on peut avoir recours à un levier 24 qui entraîne un piston 5 dans le cylindre 26 contre l'action du ressort 27 pour ou- vrir la soupape de retenue 29. Ce levier 24 peut également dé- placer le piston 30 contre l'action du ressort 31 dans le cy- lindre 32 pour ouvrir la soupape de retenue 33. L'avancement du levier 24 provoque l'introduction du combustible pilote par le tube 35 jusqu'à ce que le piston 25 soit au voisinage de sa course et quand le levier 24 vient en contact avec le piston 30 pour entraîner celui-ci et introduire du combusti- ble normal par le tube 34. Le levier 24 peut être maintenu en place ou libéré par un verrou elastique 36.
La fig. 5 montre un troisième mode de réalisation de l'invention pour lequel du combustible pilote est injecté de manière à venir frapper un elément chauffé. Dans ce cas, le dispositif comprend un pot cylindrique 5 qui est ouvert à son extrémité aval 6. Le tube 4 pénètre dans son extrémité fermée 7 pour injecter du combustible pilote.
Sur le fond du pot 5 sont établies plusieurs cou- ches de treillis métallique 8 et l'ensemble est monté dans l'extrémité aval du carénage conique 9, lequel, comme à l'or- dinaire, est logé coaxialement dans la tuyère à jet d'un mo- teur d'avion avec turbine à gaz.
Le dispositif comprend également une chicane qui peut avantageusement avoir la forme d'une plaque semi-circu- laire 39, établie transversalement dans le pot 5. Ceci a pour effet de procurer des conditions appropriées pour la circula- tion du gaz et la turbulence concernant le combustible pilote à allumer et le treillis 8 constitue non seulement une sour- ce de chaleur pour favoriser l'allumage du combustible pilote mais il forme également une surface relativement grande sur laquelle tombe le combustible pilote et sur laquelle il peut être convenablement dispersé.
L'interieur du pot 5 forme, pour ainsi dire, une région d'air tourbillonnant dans lequel nexiste pas une vites- se extrêmement élevée, le courant de gaz principal vers l'in- térieur du pot entraînant avec lui un peu de combustible qui brûle à l'état primaire de manière à entretenir la combustion de la partie restante du combustible en aval de son point
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d'injection. Le combustible ordinaire'9t alimeti.par.¯les.tu- bes 2 et est éjecté par les gicleurs 11.
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Pour ce mode de réalisation l'allumage du combusti- ble pilote dépend de la condition que ce combustible soit con- venablement chauffé initialement par le courant gazeux princi- 'pal qui doit être réchauffé.
Le tube 2, qui traverse le courant gazeux princi- pal depuis la paroi du conduit d'échappement jusqu'au pot 5, peut être profilé de manière à réduire la résistance qu'il oppose au passage de ce courant et le tube 4 peut être intro- duit, de pair avec le tube 2, par un carénage commun. Les deux tubes peuvent, être introduits indirectement pour obtenir un certain degré d'élasticité pour permettre les dilatations ther- miques et de légères déformations. On a constaté qu'il n'est pas nécessaire que l'injecteur de combustible pilote soit cons- titué d'une manière spéciale. L'extrémité d'un tube ordinaire et qui :fait saillie sur la fond du pot 5 convient très bien puisque le treillis'8 prend toute pulvérisation ou atomisation superflue.
Le combustible pilote peut être un gaz ou liquide volatil et l'invention peut également comprendre l'utilisation d'un combustible pilote constitué par le mélange d'un liquide connu sous la dénomination DTD 44D plus 5% de nitrite d'amyle, les proportions du mélange étant variables entre des limites raisonnables. On peut également se servir de magnésium colloï- dal et,de peroxyde tertiaire de butyle. Avec un tel combusti- ble pilote et avec du kérosène ou pétrole lampant utilisé com- me combustible ordinaire, on peut obtenir des allumages ini- tiaux et subséquents convenables dans un courant gazeux s'é- coulant à une vitesse élevée et à une température qui est de l'ordre de 600 C.
REVENDICATIONS
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1 - Dispositif de combustion pour faciliter l'allu- mage d'un courant gazeux, circulant à une vitesse élevée et .1- comprenant des moyens propres à introduire, en plus de l'ali- /<z-&'?e. mentation'normale en combustible un courant initial d'un réac- .-, " 4/ e l tif où d'un conibustible différent, sous forme d'un combustible pilote, qui peut gtre aisément allumé aux conditions régnant dans la région où l'allumage doit avoir lieu.
2 - Dispositif tel que spécifié sub 1, dans lequel le combustible pilote est injecté dans une région dans laquelle le courant est relativement calme ou localement turbulent et au voisinage d'un ou de plusieurs éléments propres à être chauf- fés Par les conditions ambiantes et qui ont une forme physique et des caracteristiques thermiques telles qu'ils provoquent l'allumage du combustible pilote.
3 . Dispositif tel que spécifié sub 2, dans lequel on constitue l'élément susdit par une ou plusieurs couches dé treillis métallique.
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