<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a trait à 1 appareil de combustion pour mo- teurs à turbine à gaz et à des dispositifs d'injection de combustible pour ceux-cio
L'appareil de combustion de moteurs à turbine à gaz est généra- lement construit de manière à tomber dans un des trois types suivants.
Le premier type comprend notamment un certain nombre de chambres de combustion séparées qui reçoivent l'air comburant d'un compresseur du moteur et four- nissent les produits de la combustion à une turbine du moteur, chacune de ces chambres de combustion pouvant comprendre une enveloppe à air contenant un tube de combustion coaxialo Le second type d'appareil de combustion est de forme annulaire et comprend des parois d'enveloppe à air intérieure et ex- térieure et, dans l'espace annulaire entre les parois d'enveloppe à air, un certain nombre de tubes de combustion tubulaires dans lesquels a lieu la combustion.
Le troisième type d'appareil de combustion comprend notam- ment des parois d'enveloppe à air intérieure et extérieure et,dans l'espa- ce annulaire compris entre les parois d'enveloppe à air, un tube de combus- tion annulaire ayant des parois intérieure et extérieure coaxiales aux pa- rois d'enveloppe à airo
La présente invention est applicable à l'appareil de combus- tion appartenant à un quelconque des trois types qui viennent d' tre dé- crits et, en outre, à d'autres types qui peuvent être employés, plus parti- culièrement, dans des installations énergétiques fixeso La présente invention vise à proposer un appareil de combustion pour moteurs à turbine à gaz.et un dispositif d'injection de combustible pour celui-ci, où l'on peut obte- nir un démarrage, c'est-à-dire, un amorçage de la combustion amélioré.
La présente invention peut, par exemple, être appliquée à l'ap- pareil de combustion selon la description et les revendications du brevet bel- ge n 539970 demandé le 20 juillet 19550
Selon la présente invention, dans l'appareil de combustion d'un moteur à turbine à gaz, on prévoit à l'acheminement d'une partie de l'air, pénétrant dans le tube de combustion, par un assage dans lequel on intro- duit du combustible, pour contribuer à l'atomisation du combustible, et des dispositifs d'apport supplémentaires sont prévus pour introduire un gaz com- burant comprimé dans ledit passage, au moins dans les conditions du démar- rage,
pour contribuer à l'atomisation du combustible dans les conditions du petit débit d'air pénétrant dans le tube de combustion en provenance du compresseur du moteur. Le gaz comburant est de préférence l'air ou l'o- xygène compriméo
La présente invention peut être appliquée plus particulièrement aux moteurs à turbine à gaz dans lesquels l'air comprimé est utilisé pour le démarrage du moteur, par exemple, dans le cas où un moteur de démarrage pneumatique, alimenté par une source extérieure d'air comprimé, est emplo- yé à faire tourner un système à compresseur et à turbine lors du démarra- ge, et, dans ce cas, l'air comprimé, introduit dans l'appareil de combus- tion de manière à pénétrer dans le passage, peut être pris à la source d'air sous pression employée pour le démarrage du moteur.
Ainsi, selon un autre aspect de la présente invention, un moteur à turbine à gaz ayant une source extérieure d'air comprimé, agencée pour ê- tre employée pour faire tourner un système à compresseur et à turbine lors du démarrage, comprend des dispositifs d'injection de combustible agencés pour introduire le combustible dans un passage par lequel, dans les con- ditions de marche en régime normal du moteur, s'écoule une partie de l'air pénétrant dans le tube de combustion, pour contribuer à l'atomisation du com- bustible, et des dispositifs supplémentaires destinés à introduire l'air dans ledit passage dans les conditions du démarrage, lesdits dispositifs étant
<Desc/Clms Page number 2>
alimentés par l'air provenant de ladite source extérieure.
Comme il est dit ci-dessus, la source extérieure d'air comprimé peut alimenter un moteur de démarrage pneumatique, par exemple une turbine à air, et, dans certains cas, des dispositifs de combustion peuvent être employés pour chauffer l'air avant son introduction dans le moteur. Dans une variante, l'air comprimé, qui peut être chauffé par la combustion, peut être introduit dans la tur- bine du moteur à turbine à gaz, ce qui dispense de l'emploi d'un moteur de démarrage séparé.
Lorsque le gaz comburant est l'oxygène, le dispositif d'apport supplémentaire comprend avantageusement une source extérieure, telle qu'une bonbonne à oxygène,
Deux exemples de la présente invention vont maintenant être dé- crits en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 représente schématiquement un moteur à turbine à gaz et le dispositif démarreur y associé.
La figure 2 est une vue schématique en section d'une partie de l'appareil de combustion d'un moteur à turbine à gaz.
La figure 3 représente schématiquement un second agencement.=
Il est fait maintenant référence à la figure 1; le moteur à turbine à gaz y représenté est du type employé pour la propulsion par réac- tion des avions et comprend un système à compresseur 10 refoulant l'air com- primé vers un appareil de combustion 11; le système à compresseur est action- né par un système à turbine 12 et les gaz d'échappement provenant du systè- me à turbine passent dans l'atmosphère par l'assemblage d'échappement 13 et la buse propulsive et la tuyère 14.
Le moteur est actionné aux fins du démarrage par une turbine à air 15 alimentée par une source extérieure d'air comprimé, représentée sous la forme d'une bonbonme à air 16. La vanne 17 règle l'apport d'air' au moteur qui est en liaison de commande avec le rotor du compresseur et de la turbine par l'intermédiaire d'une transmission mécanique indiquée en 18.
On voit également une pompe à combustible 19, actionnée par une transmission mécanique 20, recevant le combustible par son côté entrée de- puis le réservoir d'alimentation 21 et refoulant le combustible par une Con- duite 22, une vanne d'étranglement 23 et un collecteur de combustible 24, vers les injecteurs de combustible situés dans l'appareil de combustion 11.
L'appareil de combustion 11 du moteur représenté schématique- ment figure 1 est du type annulaire, c'est-à-dire du type comportant des pa- rois d'enveloppe à air coaxiales intérieure et extérieure et, dans l'en- veloppe à air, des parois coaxiales de tube de combustion intérieure et extérieure.
Il est maintenant fait référence à la figure 2 ; les parois de tube de combustion intérieure et extérieure sont indiquées en 31 et 32 et leurs bords amont sont rabattus vers l'intérieur en 31a et 32a pour dé- limiter entre eux l'entrée d'air dans l'espace de combustion 30 situé entre les parois 31 et 32. Un organe de carénage divergent 33 est porté centralement entre les lèvres rabattues 31a et 32a et cet organe de caré- nage divise l'air qui s'écoule entre les lèvres rabattues en deux courants principaux. Le carénage 33 a une forme annulaire et est porté depuis les parois 31 et 32 par une plaque annulaire perforée 34 qui porte aussi plu- sieurs dispositifs d'injection de combustible à l'intérieur du carénage 33.
Le bord amont du carénage 33 est disposé comme il est indiqué en 33a, au droit de chaque dispositif d'injection de combustible.
<Desc/Clms Page number 3>
6haque dispositif d'injection de combustible comprend un or- gane sensiblement tubulaire 36 ayant une entrée 35 et une sortie 37.L'en- trée 35 fait face à la découpure 33a correspondante du carénage 33 et la sortie 37 s'ouvre directement dans l'espace de combustion 30 prévu entre les parois de tube de combustion 31 et 320
La surface interne de l'organe tubulaire 36 comporte une pai- re de brides saillissant radialement vers l'intérieur 38 et 39,
espacées axialement par rapport à l'organe tubulaire 36 et constituant entre elles un canal annulaire à combustible 47 qui entoure une partie du passage intérieur de l'organe tubulaire 360 La bride 39 constitue une lèvre par-des- sus laquelle le combustible contenu dans le canal 47 peut se déverser dans l'espace de combustion 30 et constitue aussi la sortie 37 du passageo
Chaque dispositif injecteur de combustible comprend aussi une pièce creusée annulaire 40 comportant intérieurement une galerie à combus- tible alimentée en combustible par un tuyau d'alimentation 41 et d'où le combustible pénètre dans le canal 47 par un anneau d'orifices 42 qui sont disposés tangentiellement à la surface du canal 470 Ainsi,
le combustible qui pénètre dans le canal 47 reçoit un mouvement tournoyant autour du passa- ge à air et le combustible qui se déverse par-dessus la lèvre 39 dans l'es- pace de combustion 30 forme un voile conique de combustible.
Chaque injecteur de combustible est associé à un organe de chi- cane ayant grosso mode la forme d'un champignon et comportant une tête co- nique 43 qui s'étend au-delà de la bride de la lèvre de déversement 39. L'or- gane de chicane comporte également une tige 44 qui s'étend axialement dans le passage de l'organe tubulaire 36.
La tige 44 est fixée par son extrémité dans une paroi perforée qui forme des entretoises 45 qui portent l'organe de chicane à l'intérieur de l'organe tubulaire 36
La tête 43 de l'organe de chicane agit pour faire dévier l'air s'écoulant dans le passage de l'organe tubulaire 36 de manière à former un jet d'air conique qui contribue à l'atomisation du combustible qui s'écoule par-dessus la lèvre de déversement 390
Lorsqu'on fait démarrer le moteur à turbine à gaz, seule une pe- tite quantité d'air s'écoule par le passage intérieur à l'organe tubulaire 36 du fait de la vitesse de rotation relativement petite du compresseur 10;
de ce fait, le degré d'atomisation du combustible qui peut être obtenu peut n'être pas satisfaisant pour amorcer la combustion dans l'espace de combus- tion 30, cet amorçage étant normalement effectué à l'aide d'un dispositif d'allumage à étincelle.
Pour améliorer l'atomisation du combustible pénétrant dans l'es- pace de combustion 30 pendant le démarrage, un apport supplémentaire d'air ou d'un autre gaz comburant, tel que l'oxygène pur, est introduit dans 1' appareil de combustion pour sécouler par le passage inférieur à l'organe tu- bulaire 36.
L'apport supplémentaire de gaz comburant est effectué depuis une source extérieure au moteur et, 'dans l'agencement représenté figure 2, il est introduit'dans l'appareil de combustion par un tuyau 50 ayant un orifi- ce de sortie 51 dirigé vers l'entrée 35 de l'organe tubulaire 36. Le tuyau 50 est relié à un collecteur d'apport 26. De cette façon, pendant le démar- rage, le courant d'air passant par le passage 36 est augmenté et l'on obtient un degré d'atomisation plus grand.
Le collecteur 26 peut être relié, comme le montre la'figure 1, par un tuyau auxil'iaire 25, à une source d'alimentation en air de la turbine
<Desc/Clms Page number 4>
à air 15, de manière à être réglé par la vanne 17, par suite de quoi il fonctionne lorsque le moteur de démarrage 15 fonctionne et est exclu lors- que le moteur de démarrage est arrêté par la fermeture de la vanne 17..
Bien que, figure 1, l'apport d'air au collecteur 26 soit relié par un tuyau auxiliaire 25 au côté amont du moteur pneumatique, par suite de quoi l'air sous haute pression est introduit pour augmenter le courant d'air dans le passage intérieur à l'organe tubulaire 36, il peut suffire, dans cer- tains cas, d'utiliser l'air sous basse pression ou d'échappement du moteur pneumatique 15 en introduisant celui-ci par de.conduites de plus grand dia- mètre à des endroits appropriés du carénage 33.
Dans une variante, comme le représente la figure 3, le tuyau d' apport d'air 54 de la bonbonne 16 peut mener seulement à la turbine 15 et le collecteur 26 peut être relié par un tuyau d'apport 55 à une bonbonne d'oxygène 52, une vanne séparée 53 étant prévue pour régler l'apport de l'oxygène au collecteur 26 et, donc., aux tuyaux 50.
Au lieu de la turbine à air séparée 15, l'air comprimé peut ê- tre amené directement au système à turbine 12 du moteur.
De même, l'air comprimé peut être chauffé par la combustion de combustible avec lui dans une chambre de combustion auxiliaire située sur le côté amont de la turbine à air 15 ou en amont des tuyères introduisant l'air dans le système à turbine 120
Bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement dans son application à l'appareil de combustion du type annulaire, il faut observer qu'elle peut être en outre appliquée à d'autres agencements ;
par exemple, l'invention peut être appliquée à un appareil de combustion complè- tement annulaire comportant des dispositifs d'injection de combustible com- plètement annulaireso Dans un tel agencement, le dispositif destinés à intro- duire l'air comprimé pendant le démarrage peut comprendre un tuyau collec- teur comportant une série d'orifices ciconférentiellement espacés, ledit tuyau étant porté dans une structure de carénage annulaire équivalente au ca- rénage 33 de la réalisation décrite ci-dessus.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil de combustion de moteur à turbine à gaz comportant un dispositif destiné à acheminer une partie de l'air, pénétrant dans le tu- be de combustion, par un passage dans lequel on introduit du combustible, pour contribuer à l'atomisation du combustible, dans lequel des dispositifs d'apport supplémentaires sont prévus pour introduire un gaz comburant compri- mé dans ledit passage, au moins dans les conditions du démarrage, pour con- tribuer à l'atomisation du combustible dans les conditions du petit débit d'air pénétrant dans le tube de combustion en provenance du compresseur du moteur.