Dispositif de cômbustion. Cette invention a pour objet -un dispositif de combustion, notamment pour installation de turbine à combustion interne, comprenant une enveloppe extérieure délimitant un canal pour de l'air sous pression et dans laquelle est disposée une chambre de combustion, et au moins un brûleur débouchant dans cette chambre de combustion et dans lequel du combustible liquide est injecté et mélangé avec de l'air dérivé dudit canal, le mélange brûlant sortant du brûleur, balayant l'exté rieur de ce brûleur pour le chauffer avant de s'écouler vers la sortie de la chambre de combustion, les produits de la combustion achevée sortant du dispositif dilués dans un excédent d'air sous pression s'écoulant par ledit canal.
Le dispositif de combustion selon l'inven tion est caractérisé en ce qu'il comprend un organe d'obturation réglable pour régler l'ad mission de l'air dans le brûleur.
La possibilité de régler l'admission d'air dans le brûleur est particulièrement avanta geuse dans le cas où, ce qui peut arriver, le débit de combustible fourni au dispositif varie dans une mesure considérable sans que le débit de l'air sous pression s'écoulant dans le canal soit modifié de faon correspondante.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif de combustion selon l'invention. La fig. 1 est une coupe axiale d'une pre mière forme d'exécution, pour turbine à com bustion interne, selon I-I de la fig. 2.
La fig. 2 en est une coupe selon II-II de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 sont des coupes analogues à celles des fig. 1 et 2, d'une seconde forme d'exécution, également pour turbine à com bustion interne.
Les mêmes références sont utilisées, au tant que possible, pour désigner les parties correspondantes des deux formes d'exécution décrites.
Dans les deux exemples représentés, de l'air fourni par un compresseur est utilisé comme air de combustion et comme air de dilution, l'air de combustion étant l'air néces saire pour effectuer et terminer la combus tion, et l'air de dilution étant mélangé avec les produits de la combustion pour abaisser leur température à une valeur qui soit admis sible pour la turbine alimentée par le dis positif de combustion.
Le dispositif de combustion représenté aux fig. 1 et 2, comprend une enveloppe exté rieure tubulaire 13 délimitant un canal 14 le long duquel l'air comprimé s'écoule de gauche à droite à la fig. 1.
A l'intérieur de cette enveloppe, et séparée d'elle par des plots non représentés, se trouve une chambre de combustion 12 présentant une paroi latérale comprenant trois éléments cy- lindriques annulaires chevauchants 31, 32 et 33, l'élément 33 étant disposé à l'extérieur et espacé de l'élément 32 pour permettre à une partie de l'air s'écoulant dans l'enveloppe extérieure de pénétrer dans la chambre de combustion et de s'écouler le long de la paroi intérieure de l'élément 33. De même, une partie de l'air s'écoulant dans l'enveloppe extérieure pénètre par une fente ménagée entre les éléments 31 et 32 et s'écoule contre la paroi intérieure de l'élément 32.
Ainsi, les éléments 32 et 33 sont isolés thermiquement du mélange enflammé qui se trouve à l'inté rieur de la chambre de combustion.
L'extrémité d'amont de la chambre de combustion est fermée par un écran circu laire 16 emboîté dans l'extrémité adjacente dudit élément 31. Un capot 23 en forme de coupe est également emboîté sur l'élément 31; ce capot 23 et l'écran 16 formant entre eux une chambre 23' à l'avant de la chambre de combustion 12. Le capot 23 est pourvu, en son centre, d'une prise d'air réglable 25, par la quelle de l'air provenant du canal 14 pénètre dans la chambre 23'. L'écran 16 est percé d'une série de trous 17 disposés en cercle et dans lesquels des tubes 19 en forme de J et constituant des brûleurs, sont fixés par les extrémités ouvertes 18 de leurs branches droites, lesquelles sont parallèles entre elles. (Seuls deux tubes 19 sont représentés).
Les extrémités d'échappement 20 de ces tubes 19 sont recourbées vers l'avant de la chambre de combustion dans laquelle elles débouchent.
Un combustible liquide, tel que du kéro sène, est injecté dans les tubes 19, par les extrémités ouvertes de leurs branches droites au moyen de tubes d'alimentation en combus tible 21. Ce combustible injecté dans l'air pé nétrant dans les tubes 19 à partir de l'espace 23' formé entre le capot 23 et l'écran 16. forme avec cet air un mélange inflammable qui commence à brûler dans lesdits tubes et s'échappe des extrémités d'échappement 20 dans l'espace entourant les tubes 19. Ce mé lange est dilué dans cet espace par de l'air qui y parvient en quantité suffisante par les fentes formées entre les éléments 31, 32 et 33, pour en assurer la combustion pratiquement complète.
Le mélange enflammé sortant des extrémités d'échappement des tubes en forme de J balaie l'extérieur de ces tubes et les porte à une haute température et contribue ainsi à vaporiser le combustible injecté dans l'extrémité d'admission desdits tubes.
Le mélange du gaz brûlé quitte ensuite l'extrémité aval 37 de la chambre de com bustion pour se mélanger avec de l'air de di lution traversant le dispositif par le canal 14.
La prise d'air 25 du capot 23 est cons tituée par des trous 27 percés dans la partie centrale dudit capot et disposés selon un cercle concentrique à ce dernier. Le degré d'ouverture de ces trous est déterminé selon la position angulaire d'un disque d'obturation 26 pivoté au centre du capot 23 et percé de trous 26' également disposés selon un cercle et susceptibles d'être amenés en regard des trous 27 du capot (voir fig. 2).
Une tringle de commande 29 permet de modifier la position de réglage du disque d'obturation 26.
Le disque d'obturation susdit permet de régler le degré d'ouverture de la prise d'air 25 et, de cette manière, de contrôler à vo lonté la quantité d'air admis dans l'espace 23' compris entre le capot 23 et l'écran 16, et destinée à l'alimentation des tubes 19 for mant les brûleurs.
En réglant la quantité d'air pénétrant dans les tubes 19 en fonction de la quantité de combustible fournie au dispositif de com bustion, on peut maintenir le rapport air/com- bustible pratiquement constant dans les tubes 19, tout au moins lorsque le dispositif fonc tionne à faible charge et jusqu'au .point pour lequel la quantité d'air maximum passe par les brûleurs formés par les tubes 19. Le dis positif décrit est agencé de faon que lorsque la prise d'air est ouverte au maximum, la majeure partie de l'air pénétrant dans la chambre de combustion 12 y pénètre par les tubes 19.
Cette disposition présente un avantage appréciable, étant donné qu'elle permet de régler la quantité d'air pénétrant dans les tubes 19 de faon indépendante de la quan tité d'air fournie à la chambre, ce qui permet d'assurer une richesse de mélange favorable à la combustion lorsque la chambre fonc tionne à faible charge, c'est-à-dire avec une alimentation en combustible réduite, même si la quantité d'air totale fournie à la chambre n'est pas réduite.
La tringle de commande 29 peut être actionnée par le régulateur de vitesse de l'ins tallation, de manière à régler automatique ment le débit d'air pénétrant dans les tubes 19 en fonction du débit de combustible. Un dispositif compensateur peut être prévu pour assurer automatiquement un rapport de poids air/combustible pratiquement constant dans les tubes 19, indépendamment des variations clé la pression de l'air fourni au dispositif.
Grâce à l'organe d'obturation réglable de la prise d'air 25, on peut maintenir le rap port air/combustible dans les tubes 19 à une valeur favorable au bon fonctionnement du dispositif indépendamment de variations très prononcées du rapport air totallcombustible. Des essais ont montré que pour le dispositif représenté, le rapport air/combustible dans les tubes 19 devait être maintenu à environ 12-15 pour qu'une bonne combustion soit obtenue. Si ce rapport s'élève par trop, jus qu'à environ 20, le temps de réaction devient trop grand, si par contre, il s'abaisse, la com bustion réalisée dans les brûleurs est insuffi sante.
Le rapport air totallcombustible peut par contre facilement varier entre 50 à 120 pour la marche en charge de l'installation' ali mentée par le dispositif décrit et peut s'éle ver jusqu'à environ 300 à 350 lors de la marche à vide. Sans organe de réglage le rapport air pénétrant dans les tubes 19/air total resterait sensiblement constant et il serait nécessaire de dimensionner la prise d'air correspondant à l'entrée des tubes 19 de manière que le rapport air pénétrant dans ces tubes/combustible soit au maximum d'en- viron 20 pour empêcher l'extinction des brû leurs, ce qui ramènerait ce rapport à environ 3 lors de la marche à pleine charge.
Cette valeur serait nettement insuffisante pour obtenir un bon rendement du dispositif.
L'organe -de réglage du dispositif décrit permet par contre d'adopter un rapport air pénétrant dans les tubes 19/combustible voi sin de 12 à 15 pour la marche en charge de l'installation et maintenir ce rapport dans des limites acceptables (au-dessous de 20) pour la marche à vide, en diminuant le degré d'ouverture de la prise ,d'air.
Dans la forme d'exécution des fig. 3 et 4, l'écran 16 de la chambre de combustion 12 porte des buses 39 par lesquelles de l'air supplémentaire pénètre dans cette chambre 1:2 depuis la chambre 23'. Ces buses 39 ont des orifices de sortie en forme de fente 40.
Les buses 39 sont montées dans des ouver tures pratiquées dans l'écran 16 et disposées entre les ouvertures des extrémités d'échappe ment 20 des tubes 19 adjacents. Des jets d'air en forme d'éventail sont ainsi projetés- par les fentes 40 entre lesdites ouvertures d'échappement, donc entre les tubes 19, dans le mélange enflammé d'air et ;de combustible liquide sortant des tubes 19, si bien qu'une combustion pratiquement complète est assu rée dans la chambre de combustion en dépit de sa très faible longueur axiale et qu'un chauffage excessif des tubes 19 est empêché de façon satisfaisante.
Pour le reste, cette forme d'exécution est identique à celle des fig. 1 et 2.
Dans cette forme d'exécution des fig. 3 et 4, la fermeture .de la prise d'air 25 par le disque 26 a cependant pour effet de réduire également la quantité d'air pénétrant par les buses 39 dans la chambre 12. Ce point ne présente cependant pas d'importance, étant donné qu'aux faibles charges l'air pénétrant par les tubes 19 est suffisant pour assurer la combustion complète du combustible.