<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS APPORTES OU RELATIFS AUX CARTOUCHES D'ALLUMAGE,
Cette invention est relative à des cartouches d'allumage en géné- ral, et, en particulier, à des cartouches d'allumage de carburant pour les moteurs d'avions à réaction.
Bien que les moteurs des avions à réaction soient équipés de systèmes d'allumage électriques pour en assurer l'allumage, ces systèmes d'allumage électriques ont parfois manqué de rallumer les mélanges de carburants dans les moteurs à réaction lorsqu'il survient ce qu'on appelle des "extinctions" de ceux-ci (flame-out) . Une extinction (flame-out) d'un moteur à réaction dans un avion, c'est-à-dire l'extinction non commandée occasionnelle de la flamme du moteur, et la perte de vitesse qui en résulte pour le moteur à réaction, peut très bien avoir des conséquences désastreuses pour l'avion lorsqu'il est en vol, et peut même compromettre la sécurité du pilote de l'avion ou d'autres passagers qui pourraient s'y trouver,
à moins que le moteur puisse être rallumé pendant que l'avion est toujours en l'air.
En conséquence, l'objet principal de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage d'un type qui, lorsqu'elle est allumée émettra une flamme ayant une intensité calorique et une durée suffisantes pour allumer ou rallumer une charge de carburant dans les différentes conditions régnant dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction d'un avion au niveau du sol ou dans des limites étendues d'altitudes.
Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type, qui peut être aisément logée dans un dispositif d'allumage approprié monté sur un moteur à réaction d'un avion, et qui peut être allumée par commande à distance et suivant la volonté du pilote ou de tout autre membre autorisé de l'équipage, de sorte que la flamme qui se dégage de la cartouche tirée, sera dirigée dans la chambre de combustion du moteur et allumera la charge de combustible qui s'y trouve.
<Desc/Clms Page number 2>
Un autre objet encore de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type qui, lorsqu'elle est déclenchée, dégagera non seulement une flamme de gaz très chaude et de tous autres produits de combustion provenant de la charge de la cartouche qui brûle, mais également une multitude de globules relativement grands de métal fondu qui, en brûlant dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction, transmettront une chaleur d'une intensité telle aux parties immédiatement voisines de la charge carburant-air qui s'y trouve, que ladite chaleur réalisera un préallumage et, conjointement avec la flamme de la cartouche, entraînera l'allumage du restant de la charge carburant-air.
Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir dans une cartouche d'allumage de ce type, un tube à étincelle qui outre qu'il joue son rôle habituel consistant à diriger l'étincelle de 1 amorce de la cartouche vers une charge s'allumant facilement qui se trouve à l'extrémité avant de la cartouche, pour allumer de ce fait la charge de combustion principale s'allumant moins aisément et qui se trouve entre les deux,est constitué d'un métal qui, lorsqu'il est soumis à la flamme entourante provenant de la charge principale, fondra en formant des globules relativement grands qui sont transportés par la flamme depuis la cartouche jusque dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction,
en vue de réaliser le préallumage susmentionné des parties de la charge carburant-air qui s'y trouve et l'allumage presque simultané du restant de cette charge carburant-air.
Un autre objet encore de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type, qui peut non seulement être manipulée avec sécurité dans toutes lés conditions normales, mais qui ne risquera pas de s'allumer d'elle-même et ne sera pas endommagée ou ne subira pas d'altération pouvant entraîner un mauvais allumage,,lorsqu'elle est soumise à des chocs ou à des vibrations occasionnelles, ou à une accélération ou un ralentissement brusque sous l'action d'un avion à réaction en vol.
Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type, dont la douille peut avantageusement et économiquement avoir la forme d'une douille en papier, dans laquelle les charges de combustion principale et d'allumage peuvent, par suite du fait qu'il y est prévu, comme mentionné un tube à étincelle métallique, être tassées à une pression relativement élevée sans endommager ou même affaiblir la rigidité de la douille, de manière à assurer une densité de chargement uniforme de la charge, ce qui produira une flamme uniforme ayant la durée désirée.
D'autres objets et avantages apparaîtront aux gens de métier à la lecture de la description donnée ci-après conjointement avec les dessins ciannexés.
Sur les dessins ci-annexés, dans lesquels certains modes de réali- sation de la présente invention sont représentés aux fins. d'illustration :
La figure 1 est une représentation schématique, en partie en coupe, d'un moteur à réaction ayant un équipement de déclenchement pour une cartou- che d'allumage de la présente invention;
La figure 2 est une représentation schématique d'un moteur à réaction similaire à celui de la figure 1, mais montrant la cartouche d'allumage dans l'exécution de la fonction qui lui est assignée;
La figure 3 est une vue latérale à plus grande échelle d'une cartouche d'allumage réalisant la présente invention;
La figure 4 est une coupe longitudinale à travers la cartouche en question;
La figure 5 est une vue latérale à plus grande échelle d'une partie importante de la cartouche d'allumage en question,à savoir un tube à étincelle de celle-ci;
La figure 6 est une vue en bout du tube à étincelle vu dans la direction de la flèche 6 de la figure 5;
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 7 est une coupe longitudinale fragmentaire à travers une extrémité du tube à étincelle avant sa fermeture;
Les figures 8 et 9 sont des coupes fragmentaires à plus grande échelle, prises par les lignes 8-8 et 9-9, respectivement, de la figure 6 ;
et
La figure 10 est une coupe fragmentaire à plus grande échelle de l'extrémité fermée du tube à étincelle y montrant Inapplication d'une ferme- ture d'étanchéitéo
Si l'on se reporte aux dessins, et plus particulièrement aux fi- gures 3 et 4 de ceux-ci, on verra que la notation de référence 20 désigne une cartouche d'allumage qui comprend une douille 22, portant une amorce 24 et contenant une charge d'allumage 26 et une charge explosive ou de combus- tion 28. La cartouche 20 comprend en outre un tube à étincelle 30, qui est adapté à pression ou fixé d'une autre façon dans le culot habituel 32 pour l'amorce, prévu dans la tête 34 de la douille 22, ledit tube s'étendant coa- xialement par rapport à cette dernière.
La charge de combustion 28 s'étend dans la douille 22 entre les bourres de base et de fond 34 et 35 d'une part, et la charge d'allumage 26, d'autre part, tandis que la charge d allumage 26 s'étend jusqu'à une bourre supérieure 36, qui est maintenue fermement en pla- ce par l'extrémité sertie adjacente 38 de la douille. La tête 40 du tube à étincelle 30, qui est monté directement dans le culot d'amorce 32 de la tête 34 de la douille, est agrandie diamétralement pour recevoir l'amorce 24.
La cartouche en cause 20 est destinée principalement, bien que pas exclusivement, à allumer le mélange carburant-air dans un moteur à réaction, et, spécialement à rallumer celui-ci après une extinction et dans toutes les' conditions où le système d'allumage électrique classique manque, par moments, de rallumer le mélange. Les figures 1 et 2 montrent schématiquement la cham- bre de combustion 42 d'un moteur à réaction qui peut être considéré comme de- vant être installé dans un avion. Le carburant est chassé par un ajutage d'in- jecteur 44 dans la chambre de combustion 42, et de l'air comprimé est admis par une entrée 46 de celle-ci pour se mélanger avec la charge de carburant injectée et former avec elle un mélange combustible.
Il est monté sur le mo- teur un dispositif approprié 48 pour loger une cartouche d'allumage 20 du genre en question. Le dispositif 48 comporte un percuteur 50 qui, lors de l'actionnement d'une détente 52 par commande à distance selon le désire du pilote ou d'un autre membre autorisé de l'équipage de l'avion, est libéré pour en déclencher la cartouche contenue, de la manière indiquée à la figure 2. La cartouche est congue pour dégager, lorsqu'elle est tirée, une flamme chaude f, dont la durée est de plusieurs secondes,dans la chambre de com- bustion 42 et pour allumer le mélange carburant-air qui s'y trouve.
La douille 22 peut, avantageusement et économiquement, être une douille en papiersemblable ou similaire à une douille de balle,et porter l'habituelle tête de laiton 34. Si on le désire, la douille 22 peut également être faite en métal et être solidaire de la tête 34. L'amorce 24 peut être semblable ou similaire à une amorce de balle classique. La charge'explosive ou de combustion 28 de la cartouche 20 est choisie,de préférence, pour pro- duire une flamme ayant une intensité de chaleur suffisante pour allumer nor- malement le mélange carburant-air dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction.
Dans le cas présent, la charge de combustion 28 est constituée, de préférence, d'une charge de base principale 56,s'allumant moins facile- ment mais brûlant lentement, et d'une charge intermédiaire ou de transition 58 à combustion plus rapide, qui est allumée plus aisément par la charge d'al- lumage 26 et produit une flamme d'intensité de chaleur et de durée suffisan- tes pour allumer la charge de base 56.
Bien que les différentes charges 26, 56 et 58, puissent être de nombreuses compositions différentes, toutes appro- priées au but poursuivi on a obtenu des résultats couronnés de succès du point de vue facilité d'assemblage, et douceur et efficacité de fonctionne- ment, en prévoyant une charge de transition 58 constituée d'un mélange de la charge de base à combustion lente 56 et de la charge d'allumage à combustion rapide 26.
<Desc/Clms Page number 4>
La charge de base 56 peut avoir, par exemple, la composition sui- vante : environ 25% en poids de magnésium en poudre; environ 60% en poids d'un agent oxydant sous forme de poudre, tel que du nitrate ou du peroxyde alcalino-terreux, le restant étant constitùé par de petits pourcentages en poids de carburants, tels que des oxalates, et de liants tels que des savons métalliques, par exemple du résinate de calcium.
Pour la préparation ultérieure des charges intermédiaire et d'allumage 58 et 26, on peut former le mélange d'allumage suivant : environ 15% en poids de magnésium en poudre, et environ 85% en poids d'un peroxyde alcalino-terreux et de petites quantités de savons métalliques insolubles...
La charge intermédiaire 58 est, de préférence, composée d'un mélange d'environ 80% en poids de la composition précitée de la charge de base 56, et d'environ 20% en poids du mélange d'allumage précité, tandis que la charge d'allumage 26 peut être composée d'environ 80% en poids du mélange d'allumage précité et d'environ 20% en poids de la composition de la charge de base 56.
Lorsqu'on déclenche la présente cartouche, l'étincelle provenant de l'amorce 24 passera à travers le tube à étincelle 30 et fera éclater l'ouverture fermée 60 de ce dernier pour déclencher ou faire partir la charge d'allumage entourante 26 qui allumera immédiatement la charge intermédiaire 58, et cette dernière allumera,à son tour, la charge de base 56. La charge intermédiaire 58, bien que brûlant plus lentement que la charge d'allumage 26, brûlera néanmoins suffisamment vite pour allumer la charge de base 56 presque instantanément. C'est cette charge de base 56 qui brüle considérablement plus lentement que les autres charges et qui confère à la flamme de la cartouche sa durée requise de plusieurs secondes, disons entre 4 et 10 secondes, par exemple.
Selon un aspect important de la présente invention, le tube à étincelle 30 est constitué d'un métal combustible qui, lorsqu'il est soumis à la flamme dans la cartouche, et plus particulièrement à la flamme persistante provenant dela charge de base 56, se mettra à fondre jusqu'à un point où la flamme entraînera le métal fondu sous la forme de globules ou de morceaux relativement grands. Comme métaux appropriés à cette fin, on peut citer, par exemple, l'aluminium, le magnésium, le zinc, ou des alliages ayant une teneur en l'un quelconque ou en plusieurs de ces métaux qui est supérieure à 50%.
Ces globules de métal fondu, qui sont ainsi emportés d'une façon dispersée par la flamme de la cartouche dans la chambre de combustion dù moteur à réaction, brûleront dans le mélange carburant-air qui s'y trouve, et formeront des places chaudes qui surpasseront en intensité de chaleur la flamme de la cartouche et allumeront aisément les parties immédiatement entourantes du mélange carburant-air. Ainsi, même si la flamme de la cartouche est suffisamment chaude pour allumer le mélange carburant-air particulier existant à ce moment dans la chambre de combustion du moteur à réaction, la présence des globules de métal fondu dans la flamme de la cartouche assurera davantage l'allumage rapide et sans raté du mélange carburant-air.
D'autre part, si le mélange carburant-air dans la chambre de combustion du moteur à réaction devait, après une extinction de celui-ci dans l'air, être qualitativement tel qu'il ferait obstacle à son allumage immédiat par la flamme seule de la cartouche, les globules brûlants de métal fondu contenus dans la flamme créeraient un auto-allumage des parties immédiatement entourantes du mélange carburant-air, et ces parties du mélange ainsi allumées d'avance, conjointement avec la flamme de la cartouche, allumeraient sur le champ le mélange carburantair restant.
Il a été mentionné précédemment que les globules de métal fondu entraînés par la flamme de la cartouche sont de dimensions relativement grandes. En tout cas, ces globules sont de dimensions plus grandes, et de préférence beaucoup plus grandes, que les granules des métaux en poudre qui sont
<Desc/Clms Page number 5>
quelquefois ajoutés aux charges de cartouche. Il n'y a,autrement, pas de limites déterminées quant aux dimensions permissibles de ces globules dans la flamme d'une cartouche de ce type.
Bien que les globules de métal fondu se trouvant dans la flamme de toute cartouche donnée, peuvent varier en di- mensions la dimension moyenne des globules contenus dans la flamme de la cartouche sera déterminéedans une large mesure, par le point de fusion du métal du tube à étincelle et l'intensité de la chaleur de la flamme'de la cartoucheo Pour avoir des résultats satisfaisants dans tous les cas;, le mé- tal du tube à étincelle et la charge de combustion de la cartouche peuvent être choisis de fagon que les globules ou les morceaux de métal fondu entrai- nés par la flamme de la cartouche ne soient pas seulement de dimensions rela- tivement grandes,mais soient également bien dispersés dans la flamme de la cartouche.
Ainsi, des cartouches de ce type avec charges d'allumage et de combustion semblables ou similaires à celles mentionnées spécifiquement ci- avant9 et avec des tubes à étincelle en aluminium,ont été employées avec succès pour réaliser un rallumage aisé et rapide des mélanges carburant-air dans des moteurs à réaction dans des cas d'extinction de ceux-ci.
Comme mentionné précédemment, la charge de base 56 est9 en tout cas,à combustion lente et,9 partantquelque peu difficile à allumer rapide- ment avec la charge d'allumage habituelle. C'est pour cette raison que la prévision de la charge intermédiaire ou de transition 58, entre la charge de base 56 à combustion lente et la charge d'allumage 26 à combustion rapi- de, est importante, en ce sens que la charge de transition prolonge en fait la flamme nécessairement brève de la charge d'allumage, sous la forme d'une flamme qui est non seulement de durée considérablement plus longue, mais est aussi d'une intensité de chaleur plus grande que la flamme de la charge d'allumage.
Il résulte de la disposition de la charge de transition que 1 allu- mage de la charge de base à combustion lente est plus uniforme, vu que la flamme de la charge de transition englobe une profondeur plus grande de la charge de base que ne le fait la flamme de la charge d'allumage,en provo-' quant de ce fait l'allumage instantané et maximum de la charge de base, et, en conséquence, la formation immédiate d'une flamme d'intensité de chaleur suffisante pour allumer normalement un mélange carburant-air.
Sous ce rapport, le mélange des charges de transition et d'allumage à partir de quantités pro- portionnées différentes de la charge de base et d'un mélange d'allumage spé- cial a également beaucoup d'importance en ce sens que toutes les charges ont des constituants communs qui auront pour résultat une propagation douce, pro- gressive et rapide de la flamme depuis la charge d'allumage jusqu'à la charge de base à combustion lente.
L'extrémité de décharge de l'étincelle du tube à étincelle 30 peut, à l'origine, être ouverte comme en 62 (figure 7), et elle peut ensuite être fermée en gaufrant simplement ou en déformant d'une autre façon des parties de paroi périphériques égales 64 de l'extrémité du tube vers l'intérieur, d'une manière telle (figures 6, 8 et 9) qu'elles soient pliées l'une sur l'autre et prennent l'aspect de plusieurs ailettes radiales 66 équiangulairement espacées, trois en l'occurrence.
En fermant de cette manière opportunément et économiquement l'extrémité de décharge du tube à étincelle, les parties de paroi repliées des ailettes 66 peuvent être aisément dépliées par l'étin- celle de l'amorce, tout en empêchant efficacement toute pénétration dans le tube à étincelle, sur une distance considérable, de particules de la charge d'allumage 26 tassée tout autour,avant que la cartouche ne soit tiréeo Pour assurer l'étanchéité même de tout petits interstices g entre les parties de paroi repliées de l'une quelconque des ailettes radiales 66,l'extrémité fermée 60 du tube à étincelle 30 peut avantageusement être plongée dans un agent d'étanchéité appropriétel qu'un laque 1, par exemple,
dont une petite quantité sera entraînée par attraction capillaire dans ces interstices et y séchera ultérieurement (figure 10).
La fermeture décrite ci-dessus de l'extrémité de décharge de l'étincelle du tube à étincelle 30 est non seulement excessivement simple et cependant de toute sécurité pour le but envisagé, mais elle sera ouverte par le centre vers l'extérieur (figure 6) sous la contrainte de l'étincelle pro-
<Desc/Clms Page number 6>
venant de l'amorce 24, en assurant de ce fait une combustion -uniforme de la charge d'allumage 26 sur tous les côtés du tubeà étincelle 30 et, en consé- quence,un allumage uniforme des charges restantes 58 et 56, pour produire à la sortie de la cartouche une flamme uniforme et très efficace, L'ouvertu- re aisée de l'extrémité de décharge fermée 60 du tube à étincelle par le cen- tre de celle-ci sous l'action de l'étincelle venant de l'amorce,
est due au fait que les parties de paroi repliées des ailettes radiales 66 offrent la moindre résistance au dépliage à l'endroit de leur centre commun x (figure 6) .
Le fait de prévoir dans la présente cartouche un tube à étincelle de métal est également avantageux en ce sens que ceci permet le tassage ou ' le bourrage de différentes charges 56, 58 et 26, dans la douille 22 avec une pression considérable, sans déformer le tube à étincelle dont l'épaisseur de paroi est relativement mince. La douille extérieure 22, même si elle est fai- te en papier résistera sans dommage à un tassage sous pression très élevéé des différentes charges y contenues.
La cartouche en question avec son tube à étincelle métallique se prête donc aisément à un tassage à haute pression des charges qui y sont contenues, soit à la main soit mécaniquement, en assu- rant ainsi que ces charges aient la densité de chargement requise et ne bou- gent plus jusqu'à ce que la cartouche soit réellement tirée, en assurant en outre que la flamme de la cartouche ait la durée désirée.
Corrélativement avec le bourrage à haute pression des charges dans la douille 22, la présen- te extrémité de décharge fermée 60 du tube à étincelle 30 est d'une impor- tance considérable en ce sens qu'elle empêche efficacement, sur toute la lon- gueur des ailettes radiales 66, longueur qui est considérable toute pénétration dans le tube à étincelle de particules de la charge d allumage 26 plus ou moins fortement tassée, spécialement lorsque l'extrémité de décharge fermée du tube à étincelle a été en outre rendue étanche avec du laque, com- me on l'a décrit.
L'invention peut être réalisée selon des manières spécifiques au- tres que celles décrites ici sans s'écarter de l'esprit et des caractéristi- ques essentielles de l'invention, et les présentes formes de réalisation sont, par conséquent,à considérer sous tous rapports comme étant données à titre d'illustrations et sans être restrictives, tout changement intervenant dans les limites de conception et d'équivalence des revendications ci-anne- xées étant considéré comme couvert par celles-ci.
REVENDICATIONS.
1. Une cartouche d'allumage comprenant une douille avec une tête; une amorce dans la tête, une charge de base en poudre à combustion lente et une charge d'allumage dans ladite douille, dont la charge de base est inter- posée entre la tête de la douille et la charge d'allumage et présente un pas- sage intérieur à travers lequel l'étincelle venant de l'amorce passe directe- ment dans la charge d'allumage, et cette dernière est destinée à allumer la- dite charge de base, une fermeture pour ladite douille, et une pièce rappor- tée allongée de métal combustible s'étendant dans ladite charge de base pra- tiquement à travers l'étendue longitudinale de cette dernière et destinée à être fondue et à être entraînée sous forme de globules par la flamme sortant de la cartouche tirée.