CA2478876A1 - Systeme d'injection air/carburant ayant des moyens de generation de plasmas froids - Google Patents

Systeme d'injection air/carburant ayant des moyens de generation de plasmas froids Download PDF

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Abstract

Système d'injection (10) d'un mélange air/carburant dans une chambre de combustion (12) de turbomachine, comportant une structure tubulaire creuse (41) pour l'écoulement du mélange air/carburant vers la chambre de combustion (12), des moyens d'injection de carburant (38) disposés à une extrémité amont de la structure tubulaire creuse, des moyens d'injection d'air (28, 30) disposés en aval des moyens d'injection de carburant (38), des moyens de génération de plasmas froids (42) disposés en aval des moyens d'injection d'air (28, 30) afin de générer des espèces actives dans l'écoulement du mélange air/carburant et de réaliser un précassage des molécules du mélange air/carburant, et des moyens de commande desdits moyens de génération de plasmas froids (42) en fonction du régime de fonctionnement de la turbomachine.

Claims (16)

1. Système d'injection (10 ; 50 ; 72) d'un mélange air/carburant dans une chambre de combustion (12) de turbomachine, comportant :
une structure tubulaire creuse (41, 51, 73) pour l'écoulement du mélange air/carburant vers la chambre de combustion (12) ;
des moyens d'injection de carburant (38 ; 68 ; 100) disposés à
une extrémité amont de la structure tubulaire creuse ; et des moyens d'injection d'air (28, 30 ; 64, 66 ; 89, 96) disposés en aval des moyens d'injection de carburant (38 ; 68 ; 100) ;
caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de génération de plasmas froids (42, 42') disposés en aval des moyens d'injection d'air (28, 30 ; 64, 66 ; 89, 96) afin de générer des espèces actives dans l'écoulement du mélange air/carburant et de réaliser un pré-cassage des molécules du mélange air/carburant ; et des moyens de commande (48) desdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') en fonction du régime de fonctionnement de la turbomachine.
2. Système (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un injecteur de carburant (38) disposé à une extrémité amont de la structure tubulaire creuse (41) et permettant d'injecter du carburant dans la structure tubulaire creuse (41) selon une direction sensiblement axiale, une vrille d'air interne (28) disposée en aval de l'injecteur de carburant (38) et permettant d'injecter de l'air dans ladite structure tubulaire creuse (41) selon une direction sensiblement radiale, une vrille d'air externe (30) disposée en aval de la vrille d'air interne (28) et permettant d'injecter de l'air dans ladite structure tubulaire creuse (41) selon une direction sensiblement radiale, un venturi (26) interposé entre les vrilles d'air interne (28) et externe (30), et un bol (22) disposé en aval de la vrille d'air externe (30).
3. Système (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') sont disposés autour d'une extrémité aval du venturi (26).
4. Système (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') sont disposés autour d'une extrémité amont du bol (22).
5. Système (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') sont disposés autour d'une extrémité aval du venturi (26) et autour d'une extrémité
amont du bol (22).
6. Système (50) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un injecteur de carburant (68) disposé à une extrémité amont de la structure tubulaire creuse (51) et permettant d'injecter du carburant dans la structure tubulaire creuse (51) selon une direction sensiblement axiale, une vrille d'air interne (64) disposée en aval de l'injecteur de carburant (68) et permettant d'injecter de l'air dans ladite structure tubulaire creuse (51) selon une direction sensiblement radiale, une vrille d'air externe (66) disposée en aval de la vrille d'air interne (64) et permettant d'injecter de l'air dans ladite structure tubulaire creuse (51) selon une direction sensiblement radiale, un premier venturi (58) interposé entre les vrilles d'air interne (64) et externe (66), un second venturi (62) disposé en aval de la vrille d'air externe (66), et un bol de pré-mélange (56) disposé en aval du second venturi (62).
7. Système (50) selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') sont disposés autour d'une extrémité aval du bol de pré-mélange (56).
8. Système (72) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte:
un injecteur de carburant (82) comportant une première partie tubulaire (84) entourant une seconde partie tubulaire (90) de façon à
définir un passage annulaire (92) entre lesdites première (84) et seconde (90) parties tubulaires ;
une bague annulaire de maintien (80) entourant ladite première partie tubulaire (84) de l'injecteur de carburant (82) de façon à définir un passage annulaire (88) entre ladite bague annulaire de maintien (80) et ledit injecteur de carburant (82);
un bol (78) disposé dans le prolongement aval de ladite bague annulaire de maintien (80);
des orifices d'alimentation en air (89) débouchant dans le passage annulaire (88) entre ladite bague de maintien (80) et ledit injecteur de carburant (82) et permettant d'injecter de l'air en aval de ladite première partie tubulaire (84) de l'injecteur de carburant (82);
des canaux d'alimentation en air (96) débouchant à une extrémité amont de ladite seconde partie tubulaire (90) de l'injecteur de carburant (82); et des canaux d'alimentation en carburant (100) débouchant dans le passage annulaire (92) entre lesdites première (84) et seconde (90) parties tubulaires et permettant d'injecter du carburant entre lesdites première (84) et seconde (90) parties tubulaires.
9. Système (72) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') sont disposés autour d'une extrémité aval de ladite seconde partie tubulaire (90) de l'injecteur de carburant (82).
10. Système (72) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') sont disposés autour d'une extrémité aval de ladite première partie tubulaire (84) de l'injecteur de carburant (82).
11. Système (72) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids (42, 42') sont disposés autour d'une extrémité aval de ladite première partie tubulaire (84) de l'injecteur de carburant (82) et autour d'une extrémité aval de la bague annulaire de maintien (80).
12. Système (10; 50; 72) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids comportent au moins un couple d'électrodes (42, 42') reliées à un générateur de courant alternatif (46).
13. Système (10; 50; 72) selon la revendication 12, caractérisé
en ce que les électrodes (42, 42') dudit couple d'électrodes sont alignées radialement l'une par rapport à l'autre.
14. Système (10; 50; 72) selon la revendication 12, caractérisé
en ce que les électrodes (42, 42') dudit couple d'électrodes sont décalées radialement l'une par rapport à l'autre.
15. Système (10; 50; 72) selon l'une quelconque des revendications 3, 4, 7, 9 et 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de plasmas froids comportent un enroulement solénoïdal relié
à un générateur de courant alternatif (46).
16. Système (10; 50; 72) selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que ledit générateur de courant alternatif (6) délivre des impulsions électriques de durée comprise entre 2 et 50 nano-secondes.
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