CH327868A - Installation à turbine à gaz - Google Patents

Description

      Installation    à     turbine    à gaz    L'invention a pour objet une installation à  turbine à gaz     comprenant    un dispositif généra  teur destiné à alimenter la chambre de com  bustion en combustible complètement vaporisé.  Dans les installations     connues    de ce genre, le  dispositif générateur fait partie intégrante d'une  chambre de     combustion    que comprend<B>Il</B> ins  tallation. Toutefois,     cette    disposition ne s'est  pas toujours montrée satisfaisante.  



  L'installation selon l'invention est caracté  risée en     ce    que ledit dispositif générateur est  autonome et comporte une chambre de chauf  fage munie de moyens     d'alimentation    d'air et  de combustible, des moyens d'allumage du mé  lange air-combustible,

   un espace traversé par  le combustible et à travers les parois duquel de  la chaleur de combustion du mélange dans la  chambre de chauffage est     transmise    au com  bustible pour le préchauffer et des moyens  pour amener ledit combustible     préchauffé    à       proximité    d'une ouverture de     sortie    de ladite  chambre de chauffage de façon qu'il soit com  plètement vaporisé en se mélangeant aux gaz  chauds sortant de ladite chambre.  



  Le dessin représente partiellement, à titre  d'exemple, deux formes     d'exécution    et une va  riante de l'installation     faisant    l'objet de la pré  sente invention.    La     fig.    1 est une élévation en coupe longi  tudinale du dispositif générateur d'une pre  mière forme     d'exécution.     



  La     fig.    2 est une vue en coupe, à plus  grande     échelle,    d'un détail de ce dispositif.  



  La     fig.    3 est une     élévation    en coupe longi  tudinale du dispositif générateur d'une seconde  forme d'exécution.  



  La     fig.    4 est une élévation en coupe longi  tudinale d'une partie de la première forme  d'exécution comprenant le dispositif généra  teur représenté aux     fig.    1 et 2 et une chambre  de combustion de section     annulaire.     



  La     fig.    5 est une élévation, partiellement'  en coupe     longitudinale,    de la seconde forme  d'exécution comprenant le dispositif générateur  représenté à la     fig.    3 et une chambre de com  bustion de section     annulaire    ; et  la     fig.    6 est une élévation, partiellement en  coupe longitudinale, d'une variante de la se  conde forme d'exécution comprenant plusieurs  chambres de combustion séparées dont une  seule     est    représentée.  



  Le dispositif générateur représenté aux     fig.     1 et 2 comprend un     conduit    11 à travers lequel  de l'air     comprimé    est amené     dans        ce    dispositif  à partir de la gauche et jusque dans un pas-      sage de section     annulaire    12. Deux passages  transversaux 13 dont un seul est représenté à  la     fig.    1 sont raccordés au passage 12 et con  duisent tangentiellement à partir de ce passage  jusque dans une chambre de mélange et de  combustion 14.

   Du combustible de chauffage  est fourni à la chambre 14 à travers un conduit  16 et, après avoir     tourbillonné    autour de la  chambre 14 et s'être mélangé à l'air, ce com  bustible sort de     cette    chambre de son côté  amont et à travers une ouverture à bords aigus  17 orientée vers une extrémité fermée 18 d'une  chambre de     chauffage    19 dans laquelle des  moyens d'allumage 20, pouvant comprendre  un     pulvérisateur        auxiliaire    de combustible sont  disposés.  



  La chaleur de combustion chauffe la cham  bre 14, si bien que, une fois que la combustion  a été mise en route, elle provoque l'évaporation  du combustible fourni à travers le conduit 16.  



  Le mélange qui passe à travers la chambre  14 devrait être tel qu'une combustion     chimique     correcte soit assurée ou, de préférence, il de  vrait être légèrement trop riche en combusti  ble, de sorte qu'il ne reste pas d'excès d'oxy  gène     dans    la chambre de chauffage 19 après la  combustion.  



  L'extrémité aval de la chambre 19 présente  une buse de     sortie    convergente 21 qui est rac  cordée par une ouverture à bords     aigus    à une  chambre 22 présentant elle-même, à un autre       endroit,    une     ouverture    de sortie 23 destinée à  être     raccordée    à un     conduit    non représenté à  la     fig.    1, mais correspondant au conduit 61 des       @fig.    5 et 6 et conduisant à un distributeur de  l'appareil de combustion.  



  Le     combustible        destiné    à alimenter l'appa  reil de combustion de     l'installation    pourvue de  ce générateur arrivé à travers un conduit 25 qui  débouche dans un     espace    de section annulaire  26 entourant l'extrémité aval 27 de la chambre  de     chauffage    19 et formé par une double paroi  de cette chambre.

   Cet espace     sert    à réchauf  fer le combustible     fourni    par ledit conduit 25:  L'extrémité aval de l'espace 26 présente inté  rieurement une rainure 29 et est fermée par un  fond     pourvu    de plusieurs ouvertures comman  dées par des soupapes à aiguille 30 et angulai-         renient    décalées et dont une seule est représen  tée à chacune des     fig.    1 et 2. Ces soupapes  sont pressées vers leurs positions respectives  de fermeture par des ressorts de compression  31 qui     prennent    appui contre des parties fixes  32 servant également à guider lesdites soupa  pes.

   Celles-ci sont disposées symétriquement  tout     autour    de     l'extrémité    aval de l'espace an  nulaire 26, de façon à pouvoir laisser passer  la quantité maximum de combustible pouvant  être fournie à travers le conduit 25.  



  La soupape 30 est représentée à la     fig.    2  en position de fermeture. Cependant, on com  prendra que     cette    soupape est susceptible de  s'ouvrir sous     l'effet    de la pression du combus  tible régnant à     l'intérieur    de l'espace annulaire  26, de manière à laisser passer une plus ou       moins    grande quantité de combustible selon les  besoins de l'installation pourvue du générateur.  Ce combustible forme un     film        indiqué    par une  flèche 34 et se déplaçant le long de la face  -interne de la paroi de la buse convergente 21,  qui est conformée à cet effet.

   Il est partielle  ment     évaporé    par contact direct avec les gaz  chauffés qui passent à travers cette buse et le  mélange final et l'évaporation totale de ce com  bustible sont achevés     dans    la chambre 22,     grâce     à la     turbulence    provoquée par l'ouverture à  bords aigus d'entrée     dans    cette chambre. Grâce  au fait que les gaz chauffés sont trop riches en  combustible, la partie     principale    du combusti  ble fournie à travers. le conduit 25 et à travers  le passage     annulaire    26 ne brûle pas.  



  Les parties correspondantes des dispositifs  générateurs respectivement représentés aux     fig.     1 et 2 et à la     fig.    3 sont désignées par des  mêmes signes de référence et le dispositif re  présenté à la     fig.    3 comprend une chambre de       chauffage    19a qui ressemble beaucoup à celle  représentée aux     fig.    1 et 2.

   Le dispositif repré  senté à la     fig.    3 ne comprend cependant pas  d'espace de section annulaire 26 mais, au lieu  de celui-ci, une partie convergente 36 de l'ex  trémité aval de la chambre de     chauffage.    Cette  partie     convergente    est raccordée à une partie       cylindrique    37, relativement longue.

   Dans cette  partie 37 est monté un serpentin 38 à travers      lequel passe le combustible destiné à l'alimen  tation de l'appareil de combustion de l'instal  lation     pourvue    de ce générateur, et qui lui par  vient à travers un conduit 25a.     Dans    ce serpen  tin, le combustible est     chauffé    par les gaz  chauffés et il en sort à son     extrémité    de     sortie     40, pour se vaporiser en se mélangeant au gaz  chauffé sortant de la chambre de     chauffage.     



  Dans les formes d'exécution représentées  aux     fig.    4 et 5, l'installation comporte un appa  reil de     combustion        comprenant    une enveloppe  extérieure 42 et une enveloppe intérieure 43.  La chambre de combustion de section annu  laire 44 est     radialement    espacée des     parois    in  térieure et extérieure de l'appareil de combus  tion, comme représenté en 45 et 46, pour lais  ser passer de l'air de     dilution    et de refroidisse  ment.  



  Dans la forme d'exécution représentée à la       fig.    4, le dispositif générateur représenté en  détail aux     fig.    1 et 2 est monté à l'intérieur  d'enveloppes amont 47 et 48 dont les parties  forment des parties de paroi de la chambre de  combustion 44 et est supporté par ces envelop  pes par des bras 51. La chambre 22 de ce dis  positif communique avec un distributeur cons  titué par une chambre annulaire 52     limitée    par  des parois annulaires 53 et disposée à l'extré  mité amont de la chambre de combustion 44.  Cette chambre annulaire 52 est fermée par un  écran 54 présentant plusieurs petites ouvertures  indiquées par des flèches 55.

   La pression est  uniforme dans tout l'espace de la chambre     an-          nulaire    52.  



  De l'air secondaire destiné à permettre une  combustion complète dans la chambre de com  bustion pénètre dans celle-ci à travers des trous  57 ménagés dans la paroi 53 extérieure et à  travers d'autres trous 58 ménagés dans la paroi  53 intérieure, comme indiqué par des flèches  59.  



  La seconde forme d'exécution représentée  à la     fig.    5 comprend un appareil de combus  tion présentant une chambre de combustion de  section annulaire comprenant des     parois    annu  laires extérieures 47,<I>47a, 47b,</I> etc., et des    parois     annulaires        intérieures    48, 48a,     48b,    etc.

    Chacune de ces parois, recouvre l'extrémité  aval de la paroi précédente avec un jeu, comme  indiqué en 50, de manière à permettre à une       certaine    quantité d'air de dilution de pénétrer  jusqu'à     l'intérieur    de la chambre de combustion  pour     refroidir    intérieurement les parois annu  laires     constituant    les parois de cette chambre.  



       Dans    cette seconde forme d'exécution, qui  comprend le dispositif générateur     représente'    en       détail    à la     fig.    3,     ce        dispositif    générateur est  disposé à l'extérieur de l'appareil de combus  tion. L'extrémité amont de la chambre de com  bustion présente     une    chambre     annulaire    52a  qui constitue un distributeur dans lequel le com  bustible vaporisé est amené du     dispositif    gé  nérateur à travers un conduit 61.

   Cette cham  bre est limitée vers l'aval par un écran 54a qui  est     muni    de     plusieurs    petites ouvertures     indi-          quées    par des flèches 55. De façon analogue,  de l'air     secondaire    est admis dans la chambre  de -combustion à travers des     ouvertures    57a  ménagées dans la paroi annulaire extérieure 47  et à travers des ouvertures 58a ménagées dans  la paroi     annulaire        intérieure    48 de la chambre  de combustion.  



  La variante représentée à     laofig.    6 com  prend le dispositif générateur représenté à la       fig.    3 et une rangée circulaire     d'appareils    de       combustion    63, dont un seul est représenté. De  l'air comprimé     pénétrant    par l'extrémité amont  64 de chacun de ces     appareils    de combustion  passe vers l'aval en traversant un     espace    de  section annulaire 65 et sert d'air de dilution et  aussi à refroidir des,     enveloppes    68, 68a, 68b,  etc., qui limitent la chambre de combustion.

   Ces  enveloppes ont leurs     extrémités    amont respec  tives se trouvant chacune à l'extérieur de l'ex  trémité aval     d'une    enveloppe précédente et  chevauchant. cette     extrémité.        Dans        cette    va  riante, de l'air secondaire pénètre     axialement     dans la chambre de combustion de chaque ap  pareil par une ouverture 70 et du     combustiblé     évaporé est amené par un distributeur 71, à       partir    du conduit 61.A partir de ce distribu  teur,     dans    lequel la pression est     uniforme,

      un  conduit 72 amène la vapeur de combustible à      chacune des chambres de combustion. Dans  chacune de ces chambres,     cette    vapeur est  \amenée dans un anneau 73 qui présente des  trous de distribution ménagés dans sa paroi  aval. L'extrémité amont de la chambre de  combustion est munie d'un écran 74 qui pré  sente plusieurs     ouvertures    75     indiquées    par des       flèches,    pour     l'admission    d'air secondaire.

      Dans     certaines    installations     motrices    à tur  bine à gaz industrielles, il peut être avantageux  d'installer deux dispositifs générateurs de va  peur de combustible,     un    seul de     ces        dispositifs     étant utilisé à la fois, si bien que l'autre peut  être enlevé et être nettoyé sans arrêter l'instal  lation.

      Du fait que cette     installation    comprend un  dispositif générateur de vapeur de combustible  autonome, on peut commander l'alimentation  de la chambre de combustion en vapeur de  combustible de façon     simple    et efficace et  avant que     cette    vapeur ne débouche dans cette  chambre de     combustion.    De plus,     l'utilisation     d'un tel générateur de vapeur de combustible  autonome facilite la répartition     uniforme    de la  vapeur de combustible dans la     chambre    de  combustion de     l'installation.  

Claims (1)

1. REVENDICATION Installation à turbine à gaz, comprenant un dispositif générateur destiné à alimenter la chambre de combustion de l'installation en combustible complètement vaporisé, caracté risée en ce que ledit dispositif générateur est autonome et comporte une chambre dé chauf fage munie de moyens d'alimentation d'air et de combustible, des moyens d'allumage du mé lange air-combustible, un espace traversé par le combustible et à travers des.

   parois duquel de la chaleur de combustion du mélange dans la chambre de chauffage est transmise au com bustible pour le préchauffer, et des moyens pour amener ledit combustible préchauffé à proxi mité d'une ouverture de sortie de ladite cham bre de chauffage de façon qu'il soit complète ment vaporisé en se mélangeant aux gaz chauds sortant de ladite chambre. SOUSiREVENDICATIONS 1.

   Installation selon la revendication, carac térisée en ce que ladite chambre de chauffage présente à son extrémité aval une double paroi formant un espace de section annulaire dans lequel le combustible est amené par un con duit, et en ce que l'extrémité aval dudit espace de section annulaire est fermée par un fond muni d'ouvertures commandées par des sou papes sollicitées élastiquement vers la position fermée et s'ouvrant sous l'effet d'une pression déterminée exercée par le combustible dans ledit espace annulaire,

   ces soupapes comman dant le passage du combustible entre ledit es pace annulaire et une tuyère de sortie de la chambre de chauffage où ledit combustible est amené en contact avec les gaz chauds de cette chambre. 2. Installation selon la revendication -et la sous-revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité aval de la chambre de chauffage communique avec ladite tuyère,

   en ce que cette tuyère est convergente et présente une confor- mation destinée à obliger ledit combustible à s'écouler sous forme de film le long de la face intérieure de cette tuyère pour être partielle ment vaporisé à cet endroit par les gaz chauds provenant de la chambre de chauffage.

   3. Installation selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif générateur comprend une chambre de turbulence reliée, d'une part, à la sortie de la tuyère convergente susdite par une ouverture à bords aigus et, d'autre part, à la chambre de combustion, cette chambre de tur bulence servant à vaporiser complètement 1e combustible sortant de la tuyère. 4.

   Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce que l'extrémité aval de la chambre de chauffage est reliée à une partie tubulaire dans laquelle est disposé un serpen tin à travers lequel passe le combustible des tiré à alimenter la chambre de combustion, l'extrémité aval ouverte du serpentin d'où sort le combustible complètement vaporisé, débou chant dans ladite partie tubulaire. 5. Installation selon la revendication, carac térisée en ce que le dispositif générateur est disposé dans l'appareil de combustion de l'ins tallation à l'extrémité amont de celui-ci. 6.

   Installation selon la revendication, carac térisée en ce que le dispositif générateur est entièrement à l'extérieur de l'appareil de com- bustion de l'installation et est relié au dispo sitif de distribution de combustible de cet appa reil par une conduite.