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La présente invention comprend des perfectionnements relatifs à un appareil de combustion du type de ceux qui sont employés dans les moteurs à tur- bine à gaz, comprenant une enveloppe à air et, dans l'enveloppe à air, une "cham- bre" constituant l'espace de combustion proprement dit. Un tel appareil de com- bustion sera appelé ci-après "appareil de combustion de l'espèce susdite."
Dàns certaines constructions d'un tel appareil de combustion, la cham- bre est une structure tubulaire logée dans une enveloppe à air tubulaire indivi- duelle, dans d'autres constructions, plusieurs de ces chambres sont disposées dans un espace annulaire compris entre des parois coaxiales interne et externe formant l'enveloppe à air, et dans d'autres constructions encore, l'enveloppe à air et la chambre sont de forme annulaire.
Dans un tel appareil de combustion, l'air pénètre dans l'enveloppe à air à une extrémité ; partie de l'air (appelée habituellement l'air primaire) pénètre sensiblement directement dans la chambre à son extrémité amont où le com- bustible est injecté dans cet air, et le restant de l'air (appelé habituellement l'air secondaire) s'écoule à l'extérieur de la chambre et y pénètre par des orifi- ces-prévus en des points intermédiaires entre les extrémités de la chambre. Une partie de l'air secondaire s'écoule de ces orifices vers l'extrémité d'entrée de la chambre. Cette partie de l'air et l'air pénétrant par l'extrémité d'entrée de la-chambre constituent l'apport d'air dans la zone de combustion primaire, dans laquelle la combustion du combustible est sensiblement complète.
La demanderesse a trouvé que l'amorçage de la combustion dans la zone primaire dépend dans une mesure marquée de la répartition uniforme du combustible dans'l'air situé dans la zone primaire, répartition telle que le rapport combusti- ble/air soit voisin du:rapport stoechiométrique.
La présente invention a pour un de ses buts de proposer un moyen des- tiné'à améliorer la répartition du combustible dans la zone de combustion primaire de l'appareil de combustion.
Selon la présente invention, l'appareil de combustion de l'espèce sus- dite a un moyen injecteur de combustible situé à l'extrémité d'entrée de la cham- bre et agencé pour produire un pulvérin conique de combustible, et est pourvu d'un'moyen de capuchonnage entourant le moyen injecteur de combustible et espacé de'ce dernier moyen, moyen de capuchonnage qui offre un passage de part en part sensiblement rectiligne à une portion de l'air primaire et a une partie qui s'é- tend au-delà du moyen injecteur de combustible, à travers le pulvérin conique de combustible, dans la zone de combustion primaire, cette partie du moyen de capu- ahonnage comportant des ouvertures circonférentiellement espacées,
de manière qu'une portion du pulvérin de combustible passe de façon ininterrompue par les ouvertures et le restant soit intercepté et emporté vers l'extrémité aval du moyen de capuchonnage par l'air s'écoulant dans le passage.
De cette manière, le combustible est plus uniformément réparti dans la zone de combustion primaire et, en faisant varier la taille des ouvertures, on fait varier le rapport de la quantité de combustible sortant par les ouvertures à la quantité de combustible intercepté et emporté vers l'extrémité aval du moyen de capuchonnage.
Dans un des agencements préférés, la partie du moyen de capuchonnage qui s'étend à travers le pulvérin conique de combustible est pourvue, à son extré- mité aval, d'une lèvre interne qui réduit la quantité de mouvement de l'air qui s'écoule le long de sa surface interne et contribue à l'atomisation du combustible emporté vers l'extrémité aval.
Dans un autre agencement préféré, les ouvertures ont la forme de fentes . axiales qui s'étendent depuis l'extrémité aval de la partie du capuchonnage, s'é- tendant à travers le pulvérin de combustible, et qui forment un certain nombre de doigts intercepteurs de combustible.
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Trois réalisations d'appareil de combustion selon la présente inven- tion vont maintenant être décrites en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 représente schématiquement un appareil de combustion ayant une chambre tubulaire.
La figure 2 représente l'extrémité d'entrée de la chambre à plus grande échelle.
La figure 3 est une perspective d'un appareil de combustion ayant une chambre annulaire. @
La figure 4 est une section d'un injecteur)de combustible employé dans la construction de la figure 3.
La figure 5 est une section axiale d'une autre réalisation de l'inven- tion.
La figure 6 est une vue dans la direction de la flèche 6 de la figu- re 5.
Il est d'abord fait référence aux figures 1 et 2 ; l'appareilde com- bustion comprend une enveloppe à air 10 qui peut être de l'espèce tubulaire ou de l'espèce annulaire, et une chambre 11 de forme tubulaire. Lorsque l'enveloppe à air est tubulaire, elle ne loge qu'une seule chambre et, lorsque l'enveloppe à air est annulaire, elle loge une série de chambres en un assemblage annulaire.
L'appareil de combustion reçoit l'air comprimé à son extrémité d'en- tréé 10a, par exemple du compresseur d'un moteur à turbine à gaz, et l'air pénè- tre, en partie, dans la chambre par son extrémité d'entrée lla et, en partie, dans l'espace 13 situé entre la chambre et l'enveloppe à air, pour pénétrer dans la chambre par des orifices 12 de ses parois.
L'air passant par l'entrée lla constitue l'air primaire. Cet air pé- nètre dans la zone de combustion primaire en passant par une série d'aubes de tur- bulence 14 entourant un injecteur de combustible 15, et suit approximativement un parcours indiqué par des flèches 14a. Une portion de l'air qui s'écoule par les orifices 12 s'écoule vers l'extrémité amont de la chambre et pénètre dans la zone de combustion primaire, comme l'indiquent les flèches 12a, le restant se mé- langeant aux produits de la combustion dans la partie aval de la chambre.
L'injecteur de combustible 15 est. généralement du type à turbulence et produit un pulvérin conique de combustible ; on voit donc qu'il y a tendance que la portion de l'air contenu dans la zone de combustion primaire et provenant des orifices 12 soit insuffisamment carburée, et que le restant de l'air de la zone primaire soit surcarburé. Ainsi, si la quantité de combustible injecté est calculée pour être dans le rapport stoechiométrique à la quantité totale de l'air situé dans la zone primaire, ce qui est désirable pour un bon allumage et une bonne propagation de la flamme, alors, bien que le combustible de la région du dispositif d'allumage 16 s'allume, on n'obtient pas une bonne propagation de la flamme, du fait que le mélange combustible-air est trop riche dans certaines par- ties et trop pauvre dans d'autres.
On propose donc, selon la présente invention, un moyen, par exemple un moyen comme celui de la figure 2, destiné à produire une répartition plus éga- le du combustible dans la zone de combustion primaire.
Un capuchonnage cylindrique 17 est disposé au centre des aubes de turbulence de manière à entourer l'injecteur de combustible 15 à son extrémité amont et à saillir au-delà de l'injecteur de combustible, dans la zone de combus- tion primaire. Le capuchonnage est ouvert à chaque extrémité, de manière qu'une partie de l'air primaire s'écoule tout droit à travers lui pour pénétrer dans la zone de combustion primaire9 et est pourvu, à son extrémité aval, d'une lèvre in- terne étroite 18. Le capuchonnage 17 est aussi pourvu, à sa partie aval, d'un
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anneau de fentes axiales 19.
Winsi, en fonctionnement, le pulvérin conique 20 de combustible, sor- tant de l'injecteur de combustible 15, passe, en partie, librement, à travers les ouvertures 19 et, en partie, est intercepté par le capuchonnage entre les ouver- tures 19, et cette dernière partie du combustible s'écoule le long de la surface interne du capuchonnage et est emportée,par l'air qui s'écoule à travers le capu- chonnage, sur la lèvre 18 et dans la partie centrale de la zone de combustion pri- maire. En choisissant convenablement la taille des ouvertures 19, on peut obte- nir une répartition plus stoechiométrique du combustible et, donc, une meilleure propagation de la flamme dans la zone de combustion primaire.
Il est maintenant fait référence aux figures 3 et 4, qui représentent un appareil de combustion complètement annulaire. L'enveloppe à air comprend des parois annulaires interne et externe 30, 31 et la chambre a des parois coaxiales interne et externe 32, 33 ayant des orifices d'entrée d'air secondaire 34. Le moyen injecteur de combustible comprend un collecteur annulaire 35 ayant une sé- rie dé becs 36 ayant des orifices fendus 3,7, destinés à produire des pulvérins plats, dirigés vers l'intérieur et vers l'extérieur, les pulvérins, qui provien- nent des becs, formant ensemble une paire de pulvérins sensiblement coniques dont l'un est dirigé vers la paroi 32 et l'autre, vers la paroi 33.
L'air primaire pénètre dans la chambre, en partie, à travers des pa- rois fendues 38 qui saillissent depuis les parois 32,33 et, en partie, suivant un parcours sensiblement rectiligne passant par un passage d'air annulaire 40 en- tre des structures annulaires coaxiales 39 entre lesquelles est disposé le collec- teur de combustible 35.
Pour améliorer la répartition du combustible, un moyen de capuchonna- ge est porté par les structures annulaires 39 de manière à saillir dans la zone de combustion primaire, au-delà des becs à combustible 36. Le moyen de capuchon- nage comprend des allonges axiales 41 des parois annulaires de la structure 39, qui limitent le passage 40, les allonges ayant un anneau de fentes axiales 42 et des lèvres étroites 43 à leurs extrémités aval. Le fonctionnement a lieu comme celui qui est décrit en se référant aux figures 1 et 2. Dans la construction re- présentée figures 5 et 6, des aubes de turbulence 50 de la chambre sont reliées à leurs extrémités par une embase 51 et un injecteur de combustible, du type à turbulence, 52, saillit par son extrémité dans l'embase 51, tout en étant espacé de cette dernière.
Pour améliorer la répartition du combustible dans la zone primaire, .on utilise un capuchon ayant la forme d'un manchon 53, ajusté dans l'em- base 51,le manchon ayant une partie 53a qui saillit dans la zone de combustion primaire, la partie 53a ayant des fentes axiales 54 qui s'y étendent depuis son extrémité aval de manière à laisser un certain nombre de doigts 55 intercepteurs de combustible.
Le manchon 53 a, à l'intérieur, une série de saillïes internes, cir- conférentiellement espacées, 56; les espaces 57 compris entre lesdites saillies 56 permettent un écoulement sensiblement rectiligne, de part en part, de l'air à travers le manchon 53, dans la partie 53a. Les saillies portent une bague 58 qui est axialement espacée du bout du bec 52 et sa face amont 58a est chanfreinée pour correspondre à la périphérie chanfreinée 52a du bout du bec ; ainsi, une partie de l'air primaire pénètre dans le manchon 53, passe entre la bague 58 et le bout du bec et ensuite par la partie à bague et manchon 53a pour pénétrer dans la zone de oombusion primaire. La bague 58 assure une répartition égale de l'air tra- versant les espaces 57 et produit un vent d'air sur le bout du bec, ce qui empê- che le dépôt du carbone.
,Le fonctionnement de cette construction est semblable à celui de la construction des figures 1 et 2, mais, en outre, la construction peut dans cer- tains appareils de combustion, présenter l'avantage d'éviter les dépôts de car- bone.