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PERFECTIONNEMENTS AUX CHAMBRES DE COMBUSTION POUR TURBINE A GAZ-
L'invention se réfère à une chambre de combustion alimentée en combustible.liquide et particulièrement destinée à un moteur du type tur- bine à gaz, dans laquelle plusieurs tubes en J envoient un mélange de com- bustible et d'air primaire à 1'intérieur d'une chambre d'inflammation dans laquelle sont places les tubes et à laquelle arriva de l'air secondaire, de manière à compléter Ia combustion dans la chambre d'inflammation et à pré- chauffer le? tubes- pour favoriser- la vaporisation du combustible dans l'air primaire.
En pratique, on a trouvé que des points chauds peuvent se produire dans ces tubes en raison du fait qu'il ne se produit pas toujours un balaya- ge complet de l'ensemble des parois intérieures par le mélange de combusti- ble et d'air primaire. Il en- est particulièrement ainsi le long-des parois intérieures- des- courbes semi-circulaires des. tubes- en raison, sans doute des- farces centrifuges- qui agissent sur le mélange dans ces coudes et qui tendent à produire un balayage très parfait des- parois extérieures mais à laisser les parois intérieures insuffisamment balayées Cet incovénent peut avoir pour ésultétduitrga de des butees et mir la vaporisation correcte du combustible en raison du transfert défectueux de chaleur des pa- rois aux particules de combustible dans. de telles zones.
L'invention a pour objet principal d'éviter la formation de ces points chauds,, d'où résulte une amélioration de la vaporisation dans les tu- bes et un accroissement de la durée- de ceux-ci.
Dans ce but, l'invention consiste de la manière la plus générale dans des moyens destinés à donner lieu à une turbulence locale du courant gazeux dans les points du tube dans lesquels un point chaud risque de se pro- duire. Cette turbulence amène en contact plus intime les particules de- com- bustible contenues dana le mélange et la paroi interne du tube De cette fa= gong on obtient une meilleure transmission de chaleur ,par- l'action- de- balaya... ge des particules de. combustible.
Les moyens utilisés peuvent être des saillies pleines ou creuses des parois des tubes, transversales au trajet du courant gazeux. Dans leur
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forme la plus simple ces saillies peuvent avoir une forme cylindrique mais elles peuvent aussi avoir d'autres formes de manière à donner, si on le dé- sire, une turbulence locale plus ou moins grande. Ces saillies peuvent être disposées à angle droit par rapport au courant gazeux ou d'autre manière et, si les saillies sont creuses, elles peuvent être disposées de façon qu'une partie du mélange en combustion dans la chambre d'inflammation puisse les parcourir intérieurement et ainsi améliorer la vaporisation.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les coudes des tubes, au lieu d'être sensiblement semi-circulaires;, sont formés chacun de deux coudes rectangulaires réunis par une partie rectiligne. Grâce à cet- te disposition, on engendre dans le mélange., à l'endroit des doudes une turbulence suffisante-- pour obtenir un balayage complet de la totalité de la paroi dans les coudes,,
Avec un tube en forme de J ayant un coude courbe, la distance mi- nimum de l'extrémité de sortie par rapport à la partie principale du tube est limitée par le rayon minimum que l'on peut donner au coude.
Mais si le tube en J comporte deux coudes sensiblement rectangulaires, comme on l'a dit plus haut,la partie rectiligne qui les réunit peut,, en générale avoir une longueur réduite de fagon à permettre à :t'extrémité de sortie du tube d'être plus rap- prochée que dans le cas d'un tube ayant un coude demi=circulaire-,lorsqu?on le désire.
Sur les dessins annexés :
La figure 1 est une coupe partielle d'un mode de réalisation d'pne chambre de combustion pour combustible liquide suivant l'invention., la sec- tion étant prise principalement par la ligne 1-1 de la figure 2
La figure 2 est une élévation axiale de la chambre prise princi- palement par la ligne 2-2 de la figure 1
La-figure 3 est une élévation, à plus grande échelle, d'un des tubes en J des figures 1 et 20
La figure 4 est une variante d'un tube en J.
La figure 5 est une coupe partielle du tube des figures 1 et 2 et la figure 6 est une coupe correspondante prise à angle droite par rapport à'la figure 50
Les figures 7 9 et 11 sont des coupes partielles, correspondant à la figure 5, de variantes.
Les figures 8, 10 et 12 sont des coupes partielles à angle droit par rapport aux trois figures précédentes.
, La chambre de combustion représentée comprend une paroi extérieu- re 20 le long de laquelle passe de gauche à droite (figure 1) de l'air refou- lé par le- compresseur d'une- turbine à gaz (non représentée). La chambre d'in- flammation 21 est constituée par trois tubes 22,23, 24 décalés axialement, le- tube du milieu, 23,étant disposé de façon que ses extrémités recouvrent axialement les extrémités adjacentes des deux tubes 22 et 24,en laissant un léger jetx radial (voir- figure 1) La chambre 21 est espacée radiale-- ment de 1''enveloppe extérieure 20 par exemple au moyen: d'ailettes 25, 26,. de- façon à: donner lieu à un passage annulaire 27 le- long duquel circule l'air de dilution.
Ce dernier sert a refroidir extérieurement la chambre 21 et se mélange aux produits de la combustion sortant de cette chambre pour abaisser leur températuer à une valeur convenable. Une- partie de cet air pénètre dans les ouvertures annulaires- 28-28, de- manière- à refroidir intérieurement les tubes 23, 24
Dans l'exemple représenté, il existe quatre tubes 30 en J, dont les parties principales sont supportées à leurs extrémités d'entrée 31 dans une plaque- 32 fermant l'extrémité du côté admission de la chambra d'inflam- mation 21 Une partie de l'air qui passe à l'intérieur de l'enveloppe 20 pénètre dans- les extrémités 31 de ces tubes et sert d'air primaire.
On vou en 33 un dispositif d'arrivée de combustible permettant d'injecter du com-
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bustible liquide dans les extrémités 31 des tubes où il se mélange avec 1'air primaire qui y arrive. Le mélange d'air primaire et de combustible sort des extrémités 34 des tube? sous forme de mélange combustible et une quantité suffisante d'air secondaire pour assurer la combustion sensiblement totale dans la chambre 21 est amenée à cette chambre à travers des fentes 35 prati- quées dans des ajutages tubulaires 36 montés dans la plaque 32 Les ajuta- ges 36 sont, comme on le voit, décalés angulairement par rapport aux extré- mités de sortie 34 des tubes.
Le mélange en combustion dans la chambre d'in- flammation sert à chauffer extérieurement les tubes et, par suite, à vapori- ser le combustible qui arrive dans ces chambres avec l'air primaire, d'où résulte une combustion très satisfaisante,
Dans les figures 1, 2 et 3 le coude de chaque tube 30 en forme de J, au lieu d'être sensiblement semi-circulaire, est formé de deux coudes rectangulaires 37 38 réunis par-une partie rectiligne 39 Grâce à ces cou- des rectangulaires, le mélange de combustible et d'air primaire reçoit une turbulence suffisante à l'endroit de ces couder pour assurer un balayage par- fait de la totalité de la surface de la paroi interne du coude.
En outre, on voit sur les dessins des éléments 41 disposés à l'in- térieur des tubes, et fixés aux parois des parties principales de ces tubes.
Ces éléments servent à produire une turbulence qui améliore le balayage des parois internes de ces parties principales des tubes ce qui a pour effet à la fois de refroidir ces- parties des tubes et d'améliorer la vaporisation du combustible dans le mélange de- combustible et d'air primaireo
Comme on le voit surtout sur les figures 5 et 6, ces éléments 41 peuvent être cylindriques. Mais on voit sur les figures 7 à 12 qu'ils peu- vent avoir d'autres formes.. Les figures- 7 et 8 montrent un élément 41a de section triangulaire. Les figures 9 et 10 montrent un élément incliné 47b de section elliptique dont les extrémités sont ouvertes, de sorte que le mé- lange en combustion peut traverser ces éléments.
Les figures 11 et 12 mon- trent un élément ayant la forme d'une plaque- inclinée 41c
Ainsi qu'on l'a dit, la figure 4 montre une forme différente, connue en elle-même, du tube en J 30a 'Dans cette réalisation, les éléments 41, 41a, 41b, ±le, décrits ci-dessus, sont appliqués non seulement dans les parties principales des tubes mais également dans les coudes de ces tubes de manière à produire la turbulence en tous points du tube où le point chaud risque de se produire,, Ainsi lea particules du combustible dans le mélange sont amenées en contact beaucoup plus- intime avec la paroi interne du tube.