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La présente invention est relative à des di s- positifs de combustion et elle a en vue d'obtenir un mélange effectif des gaz obtenus par les réactions de combustion qui ont lieu dans ces dispositifs.
Elle concerne, plus particulièrement mais non exclusivement, des dispositifs de ce genre dans lesquels la combustion est entretenue par un courant d'air dont la vitesse et le débit massif sont tels que l'air, né- cessaire pour l'entretien de la combustion, doive être introduit par étages pour éviter l'extinction de la flamme.
Ceci revient à protéger la flamme par un écran contre le souffle direct du courant d'air et à intro- duire l'air suivant plusieurs étages successifs fin que l'on dispose, en réalité, d'une zone de combustion primaire et d'une ou de plusieurs zones de combustion
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ot'-d-'uno ou do pluoiouro sonoo do oombuotion ultérieures @
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A ce sujet il est à noter que l'invention s'ap- plique tout particulièrement aux cas où des problèmes spéciaux se présentent quand on est obligé d'entretenir la combustion à l'aide d'un courant d'air circulant à une vitesse élevée et avec un débit massif, comme par exemple dans une turbine à gaz et/ou des installations de propulsion/, l'expression "à vitesse élevée" signi- fiant que la vitesse moyenne dans la zone de combustion,
calculée par le rapport du volume par unité de temps à la section transversale du trajet suivi par le courant, est substantiellement plus élevée que la vitesse de pro- pagation de la flamme dans le mélange combustible-air en question. Pour des hydrocarbures, brûlant dans l'air, la vitesse de propagation de la flamme est considérée comme étant de l'ordre de 30cm par seconde à la pression at- mosphérique.
L'invention convient, d'autre part, tout particulièrement à des appareils de combustion pour des turbines à gaz et/ou des propulseurs par réaction pour lesquels la vitesse d-u courant d'air, avivant la direc- tion générale d'écoulement dans une zone de combustion et calculée de la manière susindiquée, peut être aussi basse qu'environ 3m.et aussi élevée que 90m. et davantage par seconde, suivant la constitution du dispositif.
L'invention a pour but, surtout, d'obtenir un mélange effectif des produits de la combustion par une répartition uniforme de la température à la sortie du dispositif de combustion.
A cet effet l'invention a pour objet un dispo- sitif de combustion comprenant plusieurs tubes à flam- me qui délimitent chacun une région qui forme, en subs- tance, une zone de combustion autonome en ce que la presque totalité de l'air, nécessaire à la combustion dans cette région, est introduite dans celle-ci, chaque tube débouchant dans une chambre de mélange commune.
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L'intention est qu'aucune combustion ne se produise dans la chambre de mélange;, et, dans le cas où une cer- taine quantité d'air est permise à pénétrer dans celui- ci, ceci a lieu dans des conditions contrôlées,plus spé- cialement pour des raisons de refroidissement,cet air participant nullement ou très peu aux réactions prin- cipales de la combustion.
Suivant un mode de réalisation préféré, on consti- tue les tubes à flamme de manière qu'ils soient similai- res en les disposant suivant une série annulaire autour d'un axe commun, chaque chambre délimitant une région qui forme, en substance, une zone de combustion autonome en ce que la presque totalité de l'air, nécessaire à la combustion, est introduite dans celle-ci, chaque tube débouchant dans une chambre de mélange commune,coaxiale à la série des tubes à flamme et qui peut également être annulaire.
Le dispositif de combustion, faisant l'objet de l'invention, peut avantageusement être refroidi en met- tant l'air, qui doit être introduit dans une chambre de combustion en une région axiale particulière en contact avec la face externe de la chambre, en aval de cette région, et cet air est ensuite obligé à s'écouler vers l'amont, au contact de la paroi de la chambre,avant de pouvoir pénétrer dans la chambre dans la région voulue.
Le dispositif de combustion peut, également ou en plus, être refroidi par l'une quelconque des méthodes indiquées dans le brevet n provisoire 376.561 déposé le 7août 1948 au même nom et sous le titre :"Perfection- nements apportés aux procédés et dispositifs pour refroi- dir les conduits pour des gaz à température élevée" et dans lequel on propose de restreindre l'accroissement de la température de la paroi d'un conduit dans lequel circule un gaz très chaud en établissant entre le courant @
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de gaz chaud et la face interne du conduit, sur un tra- jet important dans le sens de l'écoulement du courant dans celui-ci, une couche d'air plus froid et qui est stable en ce sens qu'elle ne présente, en substance,
aucune turbulence et que son mélange avec les gaz chauds est complètement ou principalement dû à la diffusion ou à la différence des vitesses, plutôt qu'à la création d'un remous ou au pouvoir de pénétration des courants d'air. Selon une de ces méthodes, de l'air refroidisseur est introduit dans un conduit par lequel des gaz de com- brution chauds s'écoulent sous la forme d'un courant qui enveloppe le courant des gaz chauds en se déplaçant dans la même direction et à une vitesse qui est égale ou com- parable à celle qui existe dans la zone la plus extéri- eure du courant gazeux, l'agencement étant tel qu'une enveloppe d'air, qui vient d'être introduite,
soit conser- vée entre les gaz chauds et la paroi du conduit sur un trajet important vers l'aval (par rapport à la direc- tion d'écoulement dans le conduit) depuis l'endroit où l'air pénètre dans le conduit.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple et en coupe axiale, un dispositif de combustion établi selo, l'invention.
Le dispositif, tel que montré, convient tout particulièrement à une installation motrice avec turbine à gaz et comprend plusieurs tubes à flamme 1, répartis symétriquement le long d'une circonférence autour d'un axe commun, et une chambre de mélange tubulaire 3, co- axiale à l'ensemble susdit et dans laquelle tous les tubes débitent leurs gaz de combustion. Chaque tube 1 est alimenté avec du combustible par un injecteur 4 et avec de l'air, nécessaire à la combustion complète, dans une zone primaire 5 et dans des zones de combustion ul- térieures, prévues dans ce tube. La chambre de mélange
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3 reçoit les gaz -seulement par les sorties 6 des tubes à flamme 1. En étant utilisée pour une turbine à gaz la chambre 3 débite dans un diffuseur (non montré) qui dé- bouche dans l'entrée de la turbine.
Le diamètre de la chambre 3 est approximativement égal à celui de la sé- rie tubulaire des tubes à flamme 1 et sa longueur est normalement de l'ordre de celle de ces tubes.
On entoure la chambre de mélange d'une enveloppe coaxiale 7 avec une entrée d'air 8, à proximité de son extrémité aval (par rapport à la direction d'écoulement dans la chambre 3, par laquelle de l'air est admis pour s'écouler suivant les flèches vers l'amont (par rapport à la même direction) par l'espace annulaire 9 existant entre la chambre 3 et l'enveloppe 7. Chaque tube à flam- me 1 comporte un écran annulaire 10 et l'air est conduit dans l'espace annulaire 11 forme entre l'écran 10 et le tube 2 vers l'extrémité amont du tube et dans cette ré- gion le courant d'air est inversé de 180 , comme indi- qué par les flèches, pour s'écouler ensuite dans le sens inverse (par rapport à la direction d'écoulement dans la chambre de mélange 3 et le tube à flamme 1) dans l'@x trémité amont de chaque tube 1.
Chaque écran 10 est en- touré d'une enveloppe 12 par laquelle on forme une gai- ne annulaire d'air, fermée et isolée, autour de l'écran
10.
Quand on applique la méthode de refroidissement indiquée dans le brevet antérieur susdit, chaque tube à flamme 1 comporte un capuchon 13 entourant la zone de combustion primaire 5, dans laquelle du combustible est injecté par un br-ûleur pour déclencher la combustion.
Le tube 1 a un diamètre plus grand que le capuchon 13 pour former autour de celui-ci une entrée d'air annulai 14 Les dimensions des organes étant celles indiquées dans ce brevet antérieur afin qu'au cours du fonctionne- ment la vitesse de l'air refroidisseur par l'entrée 14
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et celle des gaz chauds sortant de la zone de combus- tion primaire 5 correspondant suffisamment pour qu'ils puissent s'écouler, sous forme de courants distincts, sur une distance substantielle vers l'aval dans le tube 1 afin que sur cette distance il existe une enveloppe d'air relativement froide le long de la paroi de ce tube.
Le capuchon 5 constitue l'écran stabilisateur usuel dont on se sert dans ces cas et il comporte des entrées d'air appropriées 15 pour entretenir la combus- tion primaire. La correspondance entre les débits dasgaz chauds et de l'air refroidisseur peut être obtenu aisé- ment pour une condition de fonctionnement donnée en pro- portionnant convenablement le capuchon 5 et la partie aval du tube 1. La correspondance des débits d'air ne subsiste toutefois que pour une gamme étendue des con- ditions de fonctionnement et sera donc basée sur celles qui se présentait à la température de fonctionnement ma- ximum pour la raison qu'une disparition de la couche d'air de refroidissement, à des températures inférieures; est acceptable dans la plupart des cas.
Le capuchon ou l'écran 5 a la forme d'une cloche dont l'ouverture 13a est orientée vers l'aval et il com- porte, vers l'amont, une cuiller tubulaire 16 de forme tronconique ou analogie et dont les dimensions sont tel- les, par rapport au tube 1 et à l'orifice amont 16a, que l'on obtienne la relation voulue entre les débits à travers et autour de la cuiller 16.
La chambre de mélange 3 peut être tubulaire ou annulaire et peut comporter des chicanes ou tubes appro- priés 17 pour provoquer mécaniquement une turbulence.
Dans certains cas,toutefois, la turbulence interne, ré- sultant de la détente des courants gazeux, s-ortant du tube 1 dans la chambre 3, est suffisante par elle-même pour produire le mélange voulu.
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On se rend compte que l'usage de courants d'air déterminés est à éviter car ceux-ci détruiraient l'uni- formité voulue de la température que l'on veut obtenir par l'intervention de la chambre 3. Ceci n'exclut pas, toutefoi s, l' admi ssion d'une certaine quantité d'air dans la chambre 3, d'une manière contrôlée, pour refroi- dir la paroi ou autres parties de cette chambre.
Par exemple, un peu d'air, qui s'écoule vers 1' amont, par l'espace annulaire 9, peut pénétrer dans la chambre 3 en traversant directement des ouvertures laté- rales 18, ménagées dans la paroi de la chambre pour for- mer un revêtement périphérique relativement froid dans celle-ci. On peut également faire passer un courant d'air, suivant un trajet continu et vers l'aval, par une envelop pe annulaire, établie autour de la chambre 3 et, si on le désire, également autour de certains ou de tous les tubes de flamme 1 et une partie ou la totalité de cet air peut être admis dans la chambre 3 par des entrées latérales, ménagées dans sa paroi pour former le revête- ment voulu d'air froid.
REVENDICATIONS, ---------------- 1.- Un dispositif de combustion comprenant plu- sieurs tubes à flamme qui délimitent chacun une région qui forme, en substance, une zone de combustion autonome en ce que la presque totalité de l'air, nécessaire à la combustion dans cette région, est introduite dans celle- ci, chaque tube débouchant dans une chambre de mélange commune.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.