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Procédé et appareil pour allumer et enflammer des mélanges de combustible et d'air formés dans des chambres d'explosion.
La présente invention est relative à la conduite de chambres d'explosion qui sont destinées plus spécialement à des turbines à combustion, et dans lesquelles on brûle des ''combustibles liquides, gazeux ou éventuellement encore pulvé- rulents; les gaz de combustion formés par l'explosion sont utilisés en tirant profit de l'énergie qu'ils renferment.
L'invention maintenant s'est mise pour but le problème d'accélérer sensiblement par rapport aux procédés connus, l'inflammation et la marche de la combustion du mé- lange de combustible et d'air dans des chambres d'explosion, et de permettre de déterminer et de régler avec précision le moment de 1.'inflammation ou de l'allumage, c'est-à-dire de le rendre réglable de façon que l'allumage du mélange in- flammable n'aura sûrement lieu qu'après le chargement défini-
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tif de la chambre d'explosion avec les corps nécessaires à la combustion.
Dans la solution de ce problème, l'invention part de la notion que le mode d'inflammation d'un mélange de combustible et d'air le plus usité jusqu'à ce jour, savoir l'inflammation à l'aide d'une étincelle électrique, présen- te deux défauts fondamentaux qui tous les deux résultent de la petitesse de la surface d'une étincelle d'allumage.
Ainsi que des essais l'ont montré, il n'y a, d'une part, au- cune garantie que même avec une répartition absolument homo- gène de matière combustible dans la charge d'air, le mélange de combustible et d'air s'enflamme dans le temps directement, c'est-à-dire immédiatement après la production de l'étincelle, parce qu'il n'est pas rigoureusement certain qu'une partie inflammable du mélange arrive précisément en contact avec ladite étincelle au moment où elle jaillit. D'autre part, la surface de l'étincelle est excessivement petite par rapport à la charge en présence de la chambre.
Après que l'inflamma- tion aura eu lieu, la combustion du mélange doit donc se propager dans la chambre d'explosion, partant de cette petite surface de l'étincelle, sous forme d'enveloppes sphériques allant en augmentant continuellement autour du point d'in- flammation comme centre, tout comme les ondes sonores se pro- pagent dans l'air partant d'une source de son, sous forme de surfaces sphériques invariablement concentriques. La surface d'allumage qui se forme dans le mélange de combustible et d'air augmente donc avec combustion progressive. Il en res- sort qu'un processus de combustion, déterminé par un point d'allumage, demande beaucoup de temps à cause'de la surface dudit point très petite au début.
Si avec cela le mélange explosif renferme des combustibles qui s'enflamment diffici- lement et qui notamment doivent être décomposés d'abord avant
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l'inflammation, le processus de combustion dure même encore un temps plus long, puisque le progrès ou augmentation de la surface d'allumage partant de l'étincelle s'opère de façon relativement lente. Il s'écoule donc toujours un certain temps avant qu'une surface d'allumage active, suffisamment grande, arrive à se former dans le mélange. Lorsqu'il s'agit d'un combustible liquide, la quantité de chaleur nécessaire pour la vaporisation et la gazéification doit d'ailleurs être transmise par rayonnement, de l'intérieur de la partie de la charge de la chambre déjà en feu, à la partie de la charge non brûlée, au début de la combustion de beaucoup la plus for-, te.
De ce fait, une quantité de chaleur tellement forte est soustraite à la partie en feu de la charge, que la températu- re de celle-ci baisse considérablement. Cette diminution de température conduit de nouveau à une combustion lente et in- complète. Pour évaluer l'importance de la soustraction de chaleur, on a examiné par le calcul le cas d'un mélange com- posé de benzol liquide et d'air, en prenant pour base une proportion de mélange de 1 : 32,5, et l'on a trouvé que rien que par la vaporisation du benzol liquide, son entourage est refroidi de plus de 20 degrés centigrades. Avec quelques com- bustibles usuels, il se produit un refroidissement addition. nel par la décomposition chimique des particules de combusti- ble qui a lieu avant la combustion du mélange.
Si avec cela on choisit encore pour l'inflammation du mélange de combusti- ble et d'air, l'allumage par étincelle électrique le plus fréquemment employé, où la surface d'allumage, comme il a été mentionné déjà ci-dessus, prend la forme d'une sphère qui s'agrandit continuellement avec le progrès de la combustion, et par laquelle le.combustible qui l'entoure de tous côtés doit alors être vaporisé et décomposé, le refroidissement qui en résulte augmente même au multiple,
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Pour enflammer des mélanges de combustibles pul- vérulents et pour activer la combustion, on a déjà proposé de déterminer l'inflammation artificiellement en présence de catalyseurs, d'éléments indandescents ou de restes de cendres incandescentes.
Comme ces agents d'allumage, contrairement aux étincelles, offrent dès le début déjà au mélange à met- tre en feu, une surface d'allumage relativement grande, on arrive toujours par ces moyens à allumer et enflammer même les mélanges de combustibles pulvérulents et d'air ou d'oxy- gène, qui, on le sait, s'allument difficilement. Mais un tel procédé d'allumage présente différents inconvénients. D'une part, la durée de ces moyens d'allumage artificiels disposés dans la chambre de combustion est excessivement limitée, et d'ailleurs leur installation dans ladite chambre n'est pas d'une réalisation simple. D'autre part, on ne pourra pour des raisons de construction donner à ces agents d'allumage que des dimensions limitées, de façon que leur surface d'al- lumage se trouve limitée proportionnellement.
Si l'on emploie comme moyens d'allumage, des éléments incandescents, on ren- contre de grandes difficultés de maintenir leur température à la bonne hauteur pour assurer infailliblement l'allumage du mélange dans toutes conditions et circonstances de service.
Lorsque la température baisse par exemple avec des processus de marche relativement froide, au-dessous d'une valeur déter- minée, l'allumage du mélange subit du retard ou rate même complètement. Inversement, avec un processus devenant plus chaud, les moyens d'allumage peuvent s'échauffer trop, de sorte à être finalement détruits ou à occasionner des troubles de fonctionnement continuels.
Pour toutes ces raisons, ces moyens d'allumage artificiels ne sont guère propres à l'in- flammation de mélanges qui contiennent par exemple des com- bustibles liquides ou gazeux,
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En connaissance de ces défauts des procédés de conduite connus, et pour les éviter et améliorer le procédé de combustion, on propose selon la présente invention un nou- veau procédé d'allumage du mélange de combustibles liquides, gazeux ou pulvérulents, dans des chambres d'explosion de pré- férence oblongues ; ce procédé consiste essentiellement à ren- fermer entre l'organe d'échappement de la chambre d'explosion et le mélange de combustible et d'air frais, introduit dans cette chambre, des gaz d'une température telle que le mélange s'allume à la surface de ces gaz qui se présente à lui.
Ces gaz qui servent à l'allumage du mélange de combustible et d'air, peuvent consister par exemple en des gaz de combus- tion résiduaires qui proviennent du processus de combustion immédiatement précédent, qui ont été retenus dans la chambre d'explosion et qui éventuellement ont été mélangés avec de l'air; ils peuvent pourtant aussi par exemple consister en de l'air fortement chauffé par rayonnement et transmission de chaleur.
Ce mode de conduite présente avant tout l'avanta- ge fondamental que les gaz d'allumage emprisonnés présentent dès le début au mélange de combustible et d'air frais, intro- duit dans la chambre d'explosion, contrairement à ce qui est le cas avec tous les procédés d'allumage connus à ce jour, une surface d'allumage excessivement grande qui, dans des chambres d'explosion étendues en longueur, est pratiquement perpendiculaire ou approximativement perpendiculaire à l'axe longitudinal de ces chambres, cette surface pouvant d'ail- leurs être courbe en soi.
La mise en pratique du nouveau procédé peut être favorisée sensiblement par l'existence de hautes températu- res des parties de la chambre d'explosion situées dans le voisinage des gaz d'allumage, ainsi qu'avantageusement de la
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paroi de cette chambre elle-même, chauffée de manière appro- priée quelconque. Une température élevée de ces parties est en effet de valeur non seulement pour déterminer un fort rayonnement de chaleur dans le volume de gaz d'allumage em- prisonné et pour assurer la température d'allumage de ce gaz; ces parties présentent aussi un accumulateur de chaleur qui est à même de fournir la chaleur qui,avec certains combusti- bles, est exigée pour vaporiser et décomposer leurs éléments avant l'allumage.
On empêche ainsi que lors de la combustion même, la totalité de la chaleur de vaporisation et de décom- position en question ne soit soustraite au mélange ou à sa partie déjà allumée; autrement dit, on évite que l'entourage des particules de combustible ne soit refroidi excessivement.
Le nouveau procédé est exécuté le mieux dans une chambre d'explosion, cylindrique au possible et dans tous les cas étendue en longueur, comme l'on en utilise communément dans les turbines à combustion à volume constant; on ménage les organes d'admission pour les agents moteurs (air et com- bustible) à l'une des extrémité de la chambre d'explosion, tandis.que l'organe ou les organes d'échappement sont dispo- sés à l'autre extrémité de la chambre. Par cette disposition des organes de distribution , on obtient que l'extrémité d'admission de la chambre, où entrent les éléments du mélan- ge relativement froids, reste froide, tandis que l'extrémité d'échappement, par laquelle s'écoulent les gaz chauds après la combustion du mélange, est chauffée fortement.
Les extré- mités de la chambre de combustion reçoivent avantageusement, de manière connue, une forme conique, de sorte que l'on ob- tient que les gaz de la combustion, l'explosion terminée, sont expulsés de la chambre par l'air qui y entre de nouveau en agissant à la façon d'un piston. La forme conique de l'extré- mité d'échappement de la chambre d'explosion a pour'effet
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d'imprimer aux gaz de combustion, la sortie étant ouverte, une vitesse d'écoulement dont le résultat, l'expérience nous l'apprend, est une augmentation de transmission de chaleur à cette'extrémité d'échappement de la chambre.
Les gaz qui servent à l'allumage du mélange de combustible et d'air, logés entre la sortie de la chambre d'explosion et le mélan- ge explosif introduit dans cette chambre, sont avantageuse- ment prévus en une quantité telle qu'ils remplissent complè- tement autant que possible l'extrémité postérieure conique de la chambre, et dans ces conditions la surface limite (surface d'allumage) entre ces gaz d'allumage et le mélange de combustible etd'air, estau moment où se produit l'allu- mage située dans le voisinage de l'endroit de raccordement du cône arrière avec la partie médiane de la chambre étendue , en longueur.
On obtient ainsi que l'inflammation du mélange progresse d'ici, à tous les points de la surface d'allumage, linéairement vers l'extrémité d'admission de la chambre; un passage de chaleur du noyau brûlant du contenu de la chambre sur le mélange à brûler n'a lieu qu'à la surface du noyau brûlant tournée vers ce mélange à brûler et limitée par la périphérie de la partie médiane de la chambre étendue en longueur, surface qui est très petite en proportion dudit noyau, ce qui contraste beaucoup avec l'allumage par étincel- le connu, où la surface d'allumage sphérique qui augmente continuellement avec le progrès de la combustion, est beau- coup plus grande que la masse d'allumage.
Pour le chauffage des gaz d'allumage logés à l'extrémité de sortie de la chambre, on utilise avantageuse- ment un certain reste de gaz de combustion qui, lors de l'ex- pulsion des gaz'de'la combustion, pendant le balayage de la chambre d'explosion, l'organe d'échappement étant ouvert, est retenu à l'extrémité de sortie de la chambre par fermeture
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anticipée dudit organe. Le procédé ..selon l'invention se pré- sente d'une façon particulièrement avantageuse lorsque la chambre d'explosion est établie à très'grande longueur, et que l'on dispose d'un temps relativement long pour l'expul- sion des gaz de combustion de la chambre, sauf la portion restante nécessaire pour l'inflammation de la charge qui suit.
Dans ces conditions, il y aura déjà pendant la phase de bala- yage une forte transmission da chaleur rayonnante des gaz de combustion à l'air de balayage et de remplissage voisin qui entre par l'admission de la chambre, en poussant.
Le nouveau procédé garantit une combustion en tous points sûre et complète de tout mélange quelconque de combustible et d'air dans des chambres d'explosion de préfé- rence étendues en longueur, puisque dès le début de l'alluma-! ge, le mélange dans la chambre arrive en contact avec une surface d'allumage excessivement grande de température suffi- sante et pouvant être augmentée à'volonté par rayonnement de chaleur additionnel. Grâce à la grande surface d'allumage disponible, l'allumage du mélange a lieu avec une grande rapidité, et il en résulte une combustion vive de toute la masse du contenu de la chambre.
Par le nouveau procédé, on arrive aussi à brûler des combustibles que dans les moteurs Diesel par exemple on ne peut brûler qu'avec grandes diffi- cultés et de façon très incomplète; la combustion est si complète que même par des agents chimiques, il n'est pas possible de constater, après la combustion, la présence d'éléments non consumés du mélange. Particulièrement on pour- ra maintenant brûler complètement sans odeur,.encore des combustibles qui ne brûlent qu'incomplètement avec les pro- cédés connus, et qui par conséquent répandent, on le sait, une odeur désagréable.
Dans l'application du nouveau procédé à des cham-
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bres d'explosion pour des groupes moteurs, comme par exemple de turbines à combustion, où par suite de variations impor- tantes et fréquentes de la charge et du nombre de tours les conditions de remplissage de la chambre d'explosion peuvent varier brusquement et par saccades, il sera pratique de dis- poser des allumeurs additionnels dans la chambre, comme par exemple des éléments incandescents en permanence ou mieux, des étincelles électriques commandées,ce qui permet d'évi- ter avec certitude des ratés d'allumage.
Ces allumeurs addi- tionnels seront utilisés aussi avantageusement pour la mise en action de la chambre d'explosion, notamment lorsqu'elle se trouvait dans un état froid. Si l'on utilise comme allumeurs auxiliaires, des étincelles électriques commandées, leur commande se fait convenablement de façon qu'elles allument après l'allumage qui, dans l'état permanent de la chambre, est déterminé par les gaz d'allumage qui s'y trouvent retenus.
Les allumeurs auxiliaires réglés de cette façon ne peuvent pas troubler les inflammations qui, à la permanence de l'ins- ' lallation à explosions, sont déterminées par des gaz d'allu- mage retenus dans la chambre, mais ils garantissent l'in- flammation du mélange pour le cas où l'inflammation normale à l'aide des gaz d'allumage viendrait à manquer pour une rai- son quelconque.
Avec des combustibles qui ne s'enflamment que difficilement, l'installation des allumeurs additionnels ne suffira pourtant pas pour assurer une mise en marche à l'abri de dérangements. Dans ce cas, l'état du mélange au moment de l'allumage doit déjà pendant la phase de mise en marche être rapproché autant que possible de l'état qui existe à l'état permanent, Cela peut se faire avec utilisation de procédés et d'appareils selon l'invention, avantageusement en réchauffant artificiellement l'extrémité de sortie de la chambre et en
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augmentant de cette façon par absorption de chaleur rayonnan- te la température de l'air qui s'y trouve renfermé, ou encore en chauffant en général l'air de balayage ou de remplissage avant son entrée dans la chambre d'explosion.
Le nouveau procédé peut être d'ailleurs perfeo- tionné de façon qu'il deviennerpossible de régler l'espace de temps que le mélange inflammable demande pour avancer de l'extrémité d'admission de la chambre d'explosion à son extré- mité de sortie, c'est-à-dire à la surface d'allumage; ce ré- glage pourra se faire de façon que l'on puisse déterminer exactement le moment où l'inflammation du mélange a lieu. On peut ainsi avant tout éviter que cette inflammation ne se produise avant que le remplissage' de la chambre de mélange inflammable en quantité et de composition exactes soit ter- miné.
Si en effetl'inflammation du mélange se produit avant que les organes d'admission de l'agent moteur dans la cham- bre soient fermés, la pression engendrée par l'explosion fait retour dans les conduites dudit agent moteur qui mènent à la chambre d'explosion, et qui sont situées devant les organes d'admission, et l'agent moteur en présence dans les conduites en question est refoulé.
Le résultat en est que lors de la phase de remplissage suivante, il entre d'abord dans la cham- bre, des éléments incombustibles provenant des gaz de combus- tion, ou encore de l'air comburant chargé de gaz de combus- tion ; le mélange formé est donc incomplet, et dans ces condi- tions un fonctionnement irréprochable de la chambre d'explo- sion n'est pas possible, De plus, par un retour fréquent de gaz de combustion, les soupapes d'admission et l'extrémité d'entrée de la chambre s'échauffent si fortement que le nou- veau mélange de combustible et d'air qui se forme-au début du remplissage, s'enflamme déjà au contact avec ces organes, déterminant ainsi un début encore plus précoce des oombus-
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tions et dérangeant complètement le procédé dans son ensemble.
D'après l'invention, ces difficultés seront main- tenant écartées par les moyens dont la description va suivre.
Une première possibilité réside dans le réglage variable, donc réglage de la vitesse d'écoulement du support du combustible (l'air). A cet effet on décale convenablement dans le temps le début de l'introduction du combustible dans la chambre d'explosion par rapport à l'introduction d'air.
Ici on a mis à profit la notion qu'immédiatement au début de l'introduc- tion d'air dans la chambre, donc peu de temps après l'ouver- ture de l'organe d'admission d'air, le maximum de vitesse d'air règne dans la chambre, parce qu'au moment de cette ou- verture de l'organe d'admission d'air, la différence entre la pression de l'air de remplissage qui entre, et la contre- pression dans la chambre, est la plus forte; avec le progrès du remplissage de la chambre, la contrepression augmente peu à peu, en même temps que la vitesse d'écoulement de l'air introduit diminue proportionnellement.
La conclusion à tirer de là est qu'avec coïncidence du début de l'introduction de combustible et d'air, le combustible trouve dans la chambre la plus grande vitesse d'air, avec la quelle les particules de combustible arrivées les premières dans la chambre sont trans- portées à une vitesse extrêmement grande vers la sortie de la chambre, c'est-à-dire vers l'endroit où l'inflammation a lieu.
Si maintenant le combustible est introduit dans la chambre, dans le temps, après le commencement d'ouverture de l'organe d'admission d'air, il ressort des réflexions qui précèdent que le combustible trouve dans la chambre une vitesse d'air plus faible que sa vitesse de début maximum, plus le début d'admission de combustible se trouve retardé par rapport à l'admission d'air, plus seront faibles les vitesses d'air en présence desquelles se trouveront les particules de combusti-
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ble entrant les premières dans' la chambre, et plus sera long le temps qui s'écoule jusqu'à ce que les particules de com- bustible auront parcouru la distance qui sépare l'orifice de l'organe d'admission de combustible de l'endroit d'inflam- mation dans la chambre,
c'est-à-dire pue plus il y aura du temps disponible jusqu'au moment de l'allumage, pour termi- ner l'introduction d'air et de combustible dans la. chambre, et avec cela pour fermer les organes d'admission correspon- dants à temps avant l'inflammation.
Mais avec l'accroissement de l'espace de temps qui s'écoule entre le début de l'injection etle moment d'allumage, par le moyen de retardement du début de l'injec- tion, il se peut que ce début n'ait lieu que lorsque le rem- plissage de la chambre d'explosion avec de l'air est déjà trop avancé, de façon que par suite de la contrepression qui augmente avec le progrès du remplissage de la chambre, la vitesse d'écoulement de l'air ait déjà baissé dans des pro- portions telles qu'une bonne pulvérisation du combustible ne soit plus possible.
Dans ce cas on pourra selon l'invention choisir aussi une autre matière simple pour fixer l'espace de temps qui s'écoule du début de l'injection du combustible au moment d'allumage du mélange - espace de temps qui ci- après est dénommé "retard d'allumage" cela par le fait que le nombre de périodes de travail de la chambre d'explosion dans l'unité de temps est modifié, c'est-à-dire augmenté ou diminué, et en même temps le combustible est injecté autant que possible au moment de la vitesse d'air la plus favorable, avantageusement lors de l'ouverture de la soupape de remplis- sage. Avec cela les temps des différentes phases de distribu- tion d'une période de travail complète, comme par exemple le balayage, le remplissage et l'échappement des gaz de combus- tion de la chambre, sont allongés ou raccourcis.
La durée ab-
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solue du retard d'allumage peut être maintenue constante avec tous les nombres de périodes, si l'on choisit les conditions de distribution de façon que le début d'admission de combus- tible ne varie pas par rapport au début de l'introduction d'air. Dans ce cas, les premières particules de combustible qui entrent dans la chambre rencontrent au moment de l'injec- tion, à tous nombres de périodes, toujours la même vitesse d'écoulement favorable de l'air, de sorte que le temps néces- saire pour porter le mélange à l'endroit d'inflammation est toujours le même.
Dans les installations d'explosion où le retard d'allumage correspond tout au moins approximativement aux bonnes conditions de marche, il est finalement aussi possi- ble d'employer l'une ou l'autre des méthodes qui viennent d'être indiquées pour régler minutieusement (réglage de pré- cision) le retard d'allumage.
Dans les dessins annexés, on a montré, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un dispositif approprié à la mise en pratique du nouveau procédé de conduite; on y a représenté aussi, sous forme de diagrammes, les différences entre les procédés selon la présente invention et les procé- dés en usage jusqu'à ce jour.
Fig.l montre partie en coupe longitudinale, par- tie en élévation, une installation d'explosion pour la mise en pratique du procédé selon l'invention.
Fig.2 représente la courbe de pression en fonc- tion du temps du procédé de conduite des installations d'ex- plosion en usage jusqu'ici.
Fig.3 représente à plus grande échelle le dia- gramme de pression-en fonction du temps d'une seule période de travail; la seo'tion. de distribution de la courbe de pres- sion en fonction du temps qui caractérise le principe de
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l'invention est représentée'd'une façon particulièrement clai- re.
Fig.4 est un diagramme qui fait connaître les conditions de pression en fonction du temps dans la chambre d'explosion, qui entrent en ligne de compte en cas de décala- ge du début de l'injection par papport à l'ouverture de la soupape à air de remplissage.
Fig.5 représente les courbes de levée de soupapes correspondantes au diagramme figure 4.
Le mode de travail selon lequel se faisait jus- qu'ici la conduite des installations d'explosion est caracté- risé par le diagramme représenté à la figure 2. Dans ce dia- gramme, les ordonnées correspondent à la marche de la pression dans la chambre d'explosion pendant une période de travail complète, tandis qu'on a rapporté en degrés, sur l'abscisse, les vitesses de rotation d'un arbre de distribution qui com- mande les soupapes de la chambre d'explosion, ou bien d'un tiroir tournant qui contrôle un agent sous pression, en cas de commande hydraulique des soupapes, de façon qu'un tour com- plet de l'arbre de distribution ou du tiroir tournant, pen- dant lequel s'accomplit une périodende travail complète, cor- respond à 360 . On a en outre indiqué dans la figure 2, compa- rativement, l'échelle de temps en secondes pendant une pério- de de travail complète.
Une telle période de travail se dérou- le entre deux axes d'ordonnées voisins Z-Z, où l'arbre de distribution ou le tiroir tournant exécute donc un tour com- plet de 360 . A la position 0 , la soupape d'ajutage (dont la description va être donnée ultérieurement avec la figure 1 à l'appui), dans la supposition d'une commande hydraulique de toutes les soupapes, a été ouverte, grâce à la disposition d'après laquelle une conduite allant au piston de commande de ladite soupape d'ajutage a été mise sous pression par le dis-
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tributeur qui contrôle l'agent sous pression, préférablement de l'huile. Les gaz engendrés par l'explosion dans la chambre d'explosion s'échappent par la soupape d'ajutage ouverte, vers le rotor de la turbine.
Après que la pression des gaz dans la chambre d'explosion aura baissé approximativement au niveau de la pression d'échappement, une soupape contrôlant l'entrée d'air de balayage s'ouvre au point a, le piston de commande de cette soupape se trouvant soumis à l'action de l'huile sous pression admise par la conduite de distribution, par suite de réglage correspondant du distributeur d'huile sous pression. De l'air frais, préalablement comprimé par un com- presseur, entre par la soupape d'air de balayage dans la cham- bre de combustion, de façon que le reste de gaz de combustion, provenant de l'explosion précédente, qui se trouve encore dans la chambre, en est expulsé à travers la soupape d'ajuta- ge encore ouverte.
Lorsque la chambre aura été balayée suffi- samment, la soupape d'air de balayage se ferme, le distribu- teur d'huile ayant soulagé sa conduite de distribution de la pression d'huile. Puis la soupape d'ajutage se ferme au point b, le distributeur d'huile ayant également déchargé sa condui-' te de distribution de la pression d'huile. Après que la soupa- pe d'ajutage se sera fermée au point b, une soupape spéciale s'ouvre pour admission d'air de remplissage plus fortement comprimé, et en outre l'organe d'admission de combustible s'ouvre, de manière qu'un mélange inflammable se forme dans la chambre d'explosion.
Dans le diagramme figure 2, l'espace c entre les points b et d correspond à ce remplissage de la chambre d'air et de combustible, tandis que l'espace! corres- pond au temps pendant lequel le reste de gaz de combustion est chassé. Le mélange, est allumé au point d; l'explosion est terminée au point e où est situé l'axe d'ordonnées suivant, Maintenant recommence la détente des'gaz de combustion forte-
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ment comprimés, la soupape d'ajutage ayant été ouverte dans l'intervalle, et les différentes phases de la période de tra- vail se répètent dans l'ordre ci-dessus décrit.
Tandis que l'allumage du mélange inflammable au point d du diagramme figure 2 devrait se faire jusqu'ici en partant d'endroits d'allumage agissant à la façon de points, notamment à l'aide de bougies avec tous les défauts s'atta- chant à ce système et signalés en détail au préambule, la présente invention a en vue une inflammation du mélange au contact des grandes surfaces offertes par une masse de gaz fortement chauffée, enfermée dans la chambre d'explosion.
L'installation représentée par la figure 1 sert pour la mise en pratique de ce procédé. Cette installation comprend en première ligne une chambre d'explosion 1 étendue en longueur.
Les gaz de combustion produits dans cette chambre injectent le rotor à deux couronnes 2 de la turbine à combustion par explosion T, établi sous forme de roue Curtis. Comme d'usage, la chambre d'explosion 1 présente à l'une de ces extrémités coniques une soupape à air de balayage 3, placée à axe commun avec ladite chambre ; l'air est amené à cette soupape avec une certaine pression, par la conduite 4. De plus on a dispo- sé dans la partie conique de cette extrémité de chambre, la soupape à air de remplissage 5 et l'organe d'admission de combustible 6. L'air de remplissage est amené sous pression à la soupape 5, à travers la conduite 7, et le combustible est envoyé à l'organe d'admission 6 par la conduite 8.
Les gaz de combustion formés dans la chambre d'explosion 1 par allumage du mélange inflammable, s'écoulent par l'organe d'échappement (la soupape d'ajutage 9) disposé à l'autre ex- trémité également conique de la chambre d'explosion, vers le rotor 2 de la turbine T. Dans la partie cylindrique étendue en longueur de la chambre d'explosion, on a ménagé un dispo..
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sitif d'allumage 10, convenablement à commande électrique, qui avec le nouveau procédé, ne sert principalement que pour la mise en action de la chambre. La chambre d'explosion 1 est dans toute sa longueur entourée de deux espaces de refroidis- sement 11 et 12, séparés l'un de l'autre.
Le plus petit espa- ce de refroidissement 12 sert au refroidissement de l'extré- mité de sortie conique de la chambre 1 où se trouve la soupa- pe d'ajutage 9, tandis que l'espace de refroidissement 11 en- veloppe la partie de la chambre de beaucoup la plus grande, y compris l'extrémité d'admission de la chambre.
L'espace de refroidissement 12 reçoit pendant l'état permanent de l'ins- tallation un agent de refroidissement qu'une pompe roulante 13 lui envoie par la conduite 14 ; cet agent réfrigérant s'é- coule de nouveau de l'espace 12 par la conduite 15, laquelle donne dans un échangeur de chaleur 16, d'où la pompe 13 aspi- re de nouveau, pendant la permanence de l'installation, l'a- gent de refroidissement après qu'il aura cédé une certaine partie de la quantité de chaleur absorbée dans l'espace de refroidissement 12, espace dans lequel il est de nouveau transporté par la pompe. L'es pace de refroidissement 11 re- coït un agent de refroidissement par la conduite 17, et cet agent, chauffé dans ledit espace, en est évacué de nouveau par la conduite 18.
Les organes d'admission et d'échappement de la chambre d'explosion 1 sont à commande hydraulique, comme à l'ordinaire. A cet effet, les deux soupapes d'admis- sion d'air 3 et 5, aussi bien que la soupape d'ajutage 9, sont équipées chacune d'un piston chargé d'un côté par un ressort, l'autre côté du piston étant par le cylindre qui lui sert de guide soumis à l'action d'un agent sous pression, plus spécialement .de .l'huile qui est envoyée à travers les conduites 20, 21 et 22 par un distributeur d'huile sous pression de construction en soi connue.
Ce distributeur est
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équipé d'un tiroir tournante commandé par un moteur, de sor- te que les conduites 20, 21 et 22, sont contr8lées en des temps de travail déterminés, c'est-à-dire de façon que chaque conduite est périodiquement remplie d'huile sous pression, et se trouve ensuite de nouveau soulagée de l'huile sous pres- sion, donc dépourvue de pression.
En faisant abstraction des dispositifs spéciaux 12, 14,15 et 16, ainsi que de la façon particulière dont les organes de distribution de la chambre d'explosion sont action- nés, l'installation représentée dans la figure 1 est absolu- ment conforme aux installations d'explosion usuelles déjà connues, travaillant par le procédé selon le diagramme figu- re 2.
Contrastant avec ces procédés connus, l'installa- tion selon la figure 1 travaille de la façon suivante :
L'inflammation de la charge de la chambre, pour autant que l'on considère l'état permanent de ladite chambre, ne se produit plus aux points d'allumage commandés 10, cette commande étant de préférence électrique, mais se produit à une surface F, qui est tracée à tirets et points dans la figu- re 1, et qui se dresse entre la charge à enflammer et un vo- lume de gaz et d'air logé dans l'extrémité conique de sortie de la chambre. Cette surfaced'inflammation se forme pendant la phase de balayage qui se déroule dans l'espace! entre les points a et b selon le diagramme figure 2.
Pendant le balayage où l'air de balayage chasse les gaz de combustion restants de l'une à l'autre extrémité de la chambre d'explosion, il s'opè- re déjà un fort passage de chaleur des gaz chauds chassés à l'air qui pousse par derrière à la façon d'un piston; Pour qu'il ne s'échappe aucun air de balayage de la soupape dtaju- tage 9, celle-ci est commandée par le distributeur d'huile de façon à se fermer à temps, convenablement à un moment où il
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existe encore dans la chambre un certain reste de gaz de com- bustion, de manière que ce reste de gaz arrive à être retenu dans la chambre 1 entre l'air qui pousse par derrière et la soupape 9 fermée.
Par ce reste de gaz enfermé, la température de la couche limitrophe de l'air poussant par derrière, lequel a déjà absorbé de la chaleur, sera élevée sensiblement. Dans la réalisation du principe de l'invention, la température pourra maintenant être augmentée encore considérablement en amenant à l'espace de refroidissement 12 qui entoure l'extré- mité de sortie conique de la chambre, un agent de refroidisse- ment de très haute température (par exemple de l'huile chaude, de l'eau très chaude, de la vapeur, de la vapeur surchauffée, etc..). Cet agent est mis en circulation par la pompe 13, et il est seulement nécessaire de le refroidir en partie dans l'échangeur de chaleur 16 pour qu'il puisse rentrer dans l'es- pace 12 à une certaine température élevée.
Il a été constaté par des essais que le chauffage de l'extrémité de sortie de la chambre se trouve favorisé particulièrement si on lui don- ne une forme conique, puisque par suite du rétrécissement pro- gressifde la section, on arrive à imprimer de grandes vîtes- . ses d'écoulement aux gaz qui s'échappent de la chambre 1 pen- dant la détente. Soutenu par ces grandes vitesses d'écoule- ment, il y aura dans l'extrémité conique de la chambre une transmission de chaleur particulièrement forte à la paroi de la chambre, de sorte qu'une grande quantité de chaleur y sera emmagasinée.
Pendant le remplissage de la chambre 1, une for- te partie de cette chaleur emmagasinée est, par rayonnement , envoyée dans la partie postérieure de la chambre, et avec cela dans le volume de,gaz et d'air en soi déjà chaud qui s'y trou- ve logé, ainsi qu'il est indiqué par les flèches tracées dans la figure 1. Ce rayonnement de chaleur se propage sur la sur- face F qui est dirigée vers le mélange contenu dans la cham-
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bre, et qui probablement prend une forme concave. Par le rayonnement de chaleur sur cette surface F, sa température monte à des degrés où le mélange dans la chambre s'enflamme sûrement.
Ce même but de la formation d'une grande surface d'inflammation F pourra d'après l'invention être atteint aussi en expulsant le reste de gaz de combustion complètement de la chambre. Dans ce cas, la chaleur emmagasinée dans l'ex- trémité de sortie de la chambre peut être envoyée par rayon- nement dans l'air de balayage qui s'accumule à cet endroit, identiquement de la façon ci-dessus décrite pour le reste de gaz. Sans doute, un volume de restes de gaz est à préférer comme masse d'inflammation, puisque ces restes de gaz possè- dent déjà une température élevée, de sorte que la formation de la surface d'inflammation F demande moins de temps et moins de chaleur rayonnée que si l'extrémité de sortie de la chambre renferme de l'air pur, dont la température initiale est moins élevée que celle des restes de gaz.
Pour montrer clairement l'effet et la supériorité de la grande surface d'inflammation créée selon l'invention, par rapport à l'allumage actuel au moyen d'étincelles élec- triques, on a tracé autour de la bougie de l'appareil d'allu- mage 10 en saillie à l'intérieur de la chambre, dont le but sera décrit ultérieurement, des cercles de grandeurs diffé- rentes. Ces cercles indiquent la façon dont l'inflammation de la charge de la chambre, partant de l'étincelle d'alluma- ge électrique, à l'origine extrêmement petite, de la bougie, se propage à peu près sur une surface sphérique qui s'accroît successivement.
En observant ces cercles de grandeurs diffé- rentes, on voit clairement qu'au moment de l'inflammation primitive, ce n'est qu'une surface d'allumage relativement très petite qui se présente à la charge de la chambre. Si
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avec cela on considère encore qu'avant que la charge stenflam- me, il doit y avoir de disponible une certaine quantité de chaleur pour la vaporisation et éventuellement pour la disso- ciation des éléments du combustible, chaleur qui en grande partie est soustraite à la masse d'allumage, on reconnaîtra que la combustion ne pourra se passer que très lentement et imparfaitement.
Dans tous les cas, la surface d'allumage d'une bougie qui, à l'origine, se présente sous forme d'un point, ne pourra se développer que très lentement en grande surface d'allumage efficace, par suite de la soustraction de chaleur susmentionnée. Une telle surface d'allumage est d'ailleurs - tout au moins dans la première phase de la combustion - exces- sivement petite par rapport à la charge non encore brûlée qui l'entoure.
Au contraire, avec le nouveau procédé d'allumage, le mélange de combustible et d'air rencontre déjà au moment de l'allumage primitif une très grande surface d'inflammation F, qui en étendue ne change guère depuis le commencement jus- qu'à la fin du processus de combustion. La surface d'allumage F n'est avec cela que très petite par rapport au noyau de la masse d'allumage, formé par la quantité de gaz etd'air logée à l'extrémité de sortie de la chambre. Malgré la gran- deur de la surface d'allumage F, la quantité de chaleur qu'elle aura à transmettre par rayonnement au mélange à brû- ler, et qui est nécessaire pour la vapprisation, la gazéifi- cation et la dissociation du combustible, n'est que relati- vement petite, c'est-à-dire petite par rapport à la quantité de chaleur contenue dans le noyau qui allume.
La chaleur soustraite à ce noyau d'allumage pour la gazéification etc.., est toujours remplacée immédiatement par la chaleur emmaga- sinée dans la paroi de la sortie conique de la chambre, chauf- fée à haute température, de façon que la surface d'allumage F
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garde pour ainsi dire inchangée sa température d'inflammation primitive pendant tout le processus de combustion. De cette façon la combustion du mélange contenu dans la chambre d'ex- plosion se produira très rapidement et complètement.
Dans la figure 3 qui ne fait que représenter, à une échelle plus grande que celle de la figure 2, les phases d'une période de travail complète de la chambre d'explosion qui jouent un rôle au point de vue de l'invention, on voit de quelle manière importante le nouveau procédé d'allumage se traduit dans un diagramme, qui a été pris à une chambre d'explosion établie conformément à l'invention, pendant le travail de cette chambre, Le trait plein donne la courbe des pressions en fonction du temps du diagramme d'explosion nor- mal selon la figure 2, où l'allumage du mélange combustible dans la chambre d'explosion se fait donc à l'aide d'une étin- celle (allumage "punctiforme").
Sur cette courbe des pressions en fonction du temps, tracée à traits pleins, les lettres a, b, c, d, e, f, marquent comme dans la figure 2 les diffé- rentes phases du processus. d est donc de nouveau le moment d'allumage. Par le tracé de la ligne montante d'explosion g qui commence en d et qui se termine au point e, on pourra en observant simultanément l'échelle de 1!,abscisse qui marque le temps, voir que la combustion a lieu d'une façon relative- ment lente : elle devient particulièrement lente à partir du point h où une pression dans la chambre de 25 atm. abs. envi- ron est atteinte.
Le cours de la ligne ± du point h jusqu'à e permet de conclure que la combustion du mélange n'est pas en- core complètement terminée au point e, de sorte qu'une forte combustion complémentaire a encore lieu pendant la phase de détente du point e au point a.
Si la chambre d'explosion travaille par le procé- dé qui fait l'objet de l'invention et d'après lequel la char-
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ge de la chambre est enflammée à la grande surface d'allumage F de la quantité de gaz et d'air qui est enfermée à l'extré- mité de sortie de la chambre, la ligne des pressions change de la façon que montre la ligne i tracée à tirets. La charge de la chambre s'enflamme maintenant déjà au moment k, Par la montée rapide de cette ligne i, on reconnaît de plus que la combustion a lieu beaucoup plus rapidement que c'est le cas avec l'allumage punotiforme normal selon la ligne d'explosion tracée à trait plein. Avec le nouveau procédé d'allumage, la charge 'de la chambre est déjà brûlée en totalité au moment m.
Cela se traduit clairement dans le diagramme par le fait que la ligne 1 descend derrière le point m jusqu'au point n où commence la détente des gaz de combustion, la soupape d'ajutage étant ouverte; il se produit donc une certaine chu- te de pression qui dole être attribuée au passage de chaleur à la paroi de chambre qui a lieu sans combustion complémentai- re.
Si maintenant on fait avancer l'ouverture de la soupape d'ajutage au point m où la charge de la chambre est donc brûlée, la détente des gaz de combustion qui alors com- mence déjà dans ce point, serait caractérisée par la ligne 1 tracée à tirets et points. La pression des gaz de combustion fortement comprimés est alors au moment de l'ouverture de la soupape, approximativement de 28,25 atm. abs., tandis qu'avec allumage punctiforme elle n'est au moment e que de 26,15 atmosphères approximativement.
Ces deux pressions différentes au début de la phase de détente ont été trouvées par des me- sures sur des chambres d'essai en fonction, et elles confir- ment les indications qui précèdent,
De ces deux valeurs de pression il ressort qu'avec le nouveau procédé comparé avec la conduite à allumage puncti- forme, - l'alimentation de combustible et le mélange restant
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les mêmes -, l'augmentation de pression des gaz de combustion est de 12 % environ. Proportionnellement à cette augmentation de pression plus forte, on obtient évidemment aussi un rende- ment d'énergie des gaz plus fort.
Dans les essais qui ont été faits, l'amélioration de la combustion réalisée avec l'inven- tion a encore été rendue palpable par le fait que l'échappe- ment hébuleux qui se présente régulièrement dans la conduite à allumage punctiforme et qui, on le sait, fait conclure à une mauvaise combustion, devient absolument incolore et ino- dore lorsque la combustion s'opère selon le nouveau procédé.
Lors de la mise en marche d'une chambre d'explo- sion 1 qui se trouve à l'état froid, où l'air qui entre dans la chambre, faute de restes de gaz de combustion et les parois étant encore froides, ne peut encore absorber de chaleur, le nouveau procédé d'allumage rend certaines dispositions néces- saires.
Si l'on utilise pour la conduite de la chambre d'explosion, des combustibles qui s'allument facilement, on emploiera pour la mise en marche convenablement une source d'allumage 10 sous forme d'une ou plusieurs bougies à comman- de électrique. Aussit8t que l'état permanent régnera dans la chambre, on pourra de nouveau mettre ces sources d'allumage auxiliaires hors circuit, de sorte que dans la suite du fonc- tionnement et après que la quantité d'air etvde gaz enfermé à l'extrémité de sortie pendant le chargement aura donc de nouveau été chauffée à la température d'allumage nécessaire par la présence de chaleur de rayonnement en quantité suffi- sante, l'inflammation de la charge de la chambre se fera à la surface d'allumage F.
Pour des raisons d'un allumage abso- lument sûr, on pourra évidemment aussi pendant tout le temps de service, laisser une ou plusieurs de ces sources d'alluma- ge 10 continuer de travailler. Ces sources d'allumage, fonc-
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tionnant comme allumeurs de sûreté, sont avant tout avanta- geux lorsque les gaz produits dans la chambre d'explosion sont utilisés pour le service d'une machine où la charge et le nombre de tours changent fréquemment et fortement, de sor- te que par suite de ces variations, les conditions de rem- plissage de la chambre d'explosion changent brusquement et souvent par sauts. Si l'on laisse maintenant ces allumeurs auxiliaires continuer leur collaboration aussi pendant l'état permanent, leur commande se fera évidemment de façon qu'ils allument après le moment où se produit l'allumage par la sur- face F.
Dans ces conditions, les allumeurs auxiliaires ne pourront pas troubler l'allumage normal par la surface F, tandis qu'ils détermineront l'inflammation en cas de raté de cette surface.
La mise en marche de la chambre d'explosion pour- ra maintenant être favorisée, cela notamment avec des combus- tibles difficilement inflammables, en lui amenant l'air de remplissage à l'état fortement chauffé. A cet effet, l'air est avant son entrée dans la chambre d'explosion envoyée à travers un réchauffeur. Si dans le service normal on a dispo- sé un refroidisseur pour refroidissement de l'air de remplis- sage en vue d'obtention d'un fort poids de cet air, on pour- ra, soit éliminer convenablement ce refroidisseur pendant la période de démarrage, soit encore, si cela ne suffit pas, le faire fonctionner comme réchauffeur d'air, en lui amenant un agent de chauffage, par exemple de la vapeur.
Les conditions se présentent d'une manière particulièrement simple et favo- rable lors de la mise en marche d'une installation d'explo- sion, si l'on chauffe artificiellement, au préalable, l'extré- mité de sortie de la chambre d'explosion, de manière à élever la température de d'air qui s'y trouve enfermé,
Le chauffage préalable de l'air de remplissage
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etde balayage, ainsi que de l'extrémité de sortie de la cham- bre, pourra s'effectuer de façons très variées. Ainsi par exemple l'échangeur de chaleur 16, qui, à l'état permanent de l'installation, travaille comme refroidisseur, pourra pen- dant la période de démarrage fonctionner comme réchauffeur.
La même disposition peut être prise en ce qui concerne le refroidisseur de l'air de remplissage, de façon qu'il refroi- disse à l'état permanent de l'installation, l'air de remplis- sage à introduire, tandis qu'il chauffe cet air pendant le démarrage. Une telle constitution de l'échangeur de chaleur 16 ou de l'échangeur de chaleur pour l'air de remplissage, est caractérisée par exemple en ce que ces échangeurs de chaleur pourront, par des soupapes à changement de direction, être mis en communication alternativement avec des agents de refroidissement et avec des agents de chauffage, comme par exemple de la vapeur ou autres.
On pourra de cette manière, très simplement obtenir des degrés de température variés de l'agent de refroidissement pour la chambre d'explosion et pour l'air de remplissage, en montant par exemple en parallè- le les deux échangeurs de chaleur, tandis qu'avec des tempé- ratures de chauffage plus basses, on les montera en série.
Un chauffage encore plus fort de. l'air de remplissage peut être obtenu si l'on met hors d'action les refroidisseurs in- termédiaires ménagés toujours avec les compresseurs à plu- sieurs étages. Le chauffage préalable de l'extrémité de sor- tie de la chambre et de l'air introduit dans la chambre d'ex- plosion en vue du démarrage, pourra évidemment s'effectuer de toute autre façon appropriée. A côté des refroidisseurs qui, pendant la permanence de l'installation d'explosion, opè- rent le refroidissement de l'agent réfrigérant des parois de la chambre d'explosion etle refroidissement de l'air de rem- plissage, on pourra ménager des .réchauffeurs spéciaux pour
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l'agent réfrigérant et pour l'air de remplissage, établis in- dépendamment des refroidisseurs.
Pour perfectionner le nouveau procédé de conduite, on rend encore selon l'invention variable le moment de l'in- flammation du mélange de combustible et d'air, à l'égard du temps de chargement disponible selon le cas, de façon que l'inflammation ne commence toujours qu'après la formation d'un mélange uniforme pénétré d'air etvde combustible, en évi- tant des avances à l'allumage. Avec une exécution selon la figure 1, le réglage du moment d'allumage pourrait se faire de la façon la pls simple par décalage dans le temps de l'admission de combustible par rapport à l'admission d'air de remplissage.
Puisqu'avec une commande hydraulique des sou- ' papes d'installations d'explosion, les pompes à combustible sont la plupart du temps également à commande hydraulique, la seule chose nécessaire pour ce décalage de l'admission de combustible est de munir d'une boite ajustable, la partie de distribution du tiroir tournant dans le distributeur d'huile sous pression qui influe sur la pompe à combustible.
Si l'on fait tourner cette botte un peu, par exemple en dépendance du régulateur ou encore, lors du démarrage, à la main, les temps de distribution de la pompe à combustion changent par rapport aux temps de distribution des soupapes de l'installation; les temps nécessaires pour faire passer le combustible de l'en- droit de son admission dans la chambre d'explosion à l'endroit d'inflammation, devient d'autant plus long que la pompe à com- bustible commence plus tard son travail effectif, ou que la boite ajustable est donc tournée plus loin dans le distribu- teur d'huile sous pression, dans le sens du mouvement tournant du tiroir rotatif .
Le diagramme selon la figure 4 montre les condi- tions qui se présentent lors du réglage des moments d'allumage.
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Ce diagramme représente de nouveau entre les axes d'ordonnées Z, le cours de la courbe des pressions dans la chambre d'ex- plosion pendant une période de travail complète, avec les dif- férentes phases du processus, semblablement au cours des pres- sions du diagramme figure 3 où l'inflammation du mélange de combustible et d'air a lieu au moment k, etoù la soupape d'ajutage s'ouvre au moment n. Dans la figure 4, la ligne o tracée à tirets et points indique la marche des pressions de l'air de remplissage complémentaire, la ligne p tracée à ti- rets longs indique la marche des pressions de l'air de bala- yage devant les soupapes correspondantes, etla ligne ¯% tra- cée à tirets courts donne le cours de la contrepression der- rière la soupape d'ajutage. Toutes ces lignes se rapportent à l'échelle à gauche des ordonnées en atm. abs.
La ligne ponctuée r qui est encore tracée dans le dessin, représente le cours de la pression du combustible dans la conduite de refoulement de la pompe pendant la course de pression, et ce sont les valeurs plus fortes en atmosphères effectives, mar- quées à droite de l'axe d'ordonnées, qui lui servent d'échel- le. Dans la figure 5 on a représenté les mouvements des or- ganes d'entrée et de sortie de la chambre d'explosion; la ligne en trait plein A donne le diagramme de la levée de la soupape d'ajutage, la ligne B tracée à tirets donne le dia- gramme de levée de la soupape d'air de balayage, et la ligne C travée à tirets et points donne le diagramme de levée de la soupape de remplissage complémentaire.
L'échelle des abs- cisses est donnée, d'une part, en degrés d'angle de 360 , se rapportant à un tour complet du distributeur d'huile qui con- trôle toutes les soupapes, commençant à 0 au moment de l'ou- verture de la soupape d'ajutage, et d'autre part en secondes, étant supposé à titre d'exemple qu'une période de travail pleine, donc un tour unique complet du tiroir rotatif du dis-
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tributeur d'huile dure O,32 de seconde. La soupape d'ajutage ouvre de nouveau au point n, de sorte que les gaz fortement comprimés se détendent hors de la chambre d'explosion, jus- qu'au po'int a où a lieu l'ouverture de la soupape à air de balayage. Cette soupape ferme de nouveau au point t. Alors la soupape d'ajutage se ferme aussi, et elle est complètement fermée au point u.
Approximativement au même moment la soupa- pe d'air de remplissage s'ouvre au point b, de façon que l'air de remplissage sous forte pression entre à grande vitesse dans la chambre d'explosion remplie d'air de balayage sous pression moins forte. Approximativement au début de l'intro- duction d'air de remplissage dans la chambre, la pompe à com- bustible commence sa course de refoulement, cela au point v, donc dans le cas représenté à peu près à 120 avant l'ouver- ' ture de la soupape d'ajutage. L'injection effective du com- bustible refoulé ne commence pourtant qu'au point w où la pression dans la conduite de combustible allant au gicleur dépasse la pression de fermeture de ce dernier.
L'injection de combustible se fait donc dans le temps après le commence- ment d'amenée d'air de remplissage, soit à un moment où la vitesse de l'air primitivement très grande aura déjà diminué à une valeur déterminée, puisque la contrepression dans la chambre d'explosion augmente avec le progrès du remplissage.
Le combustible rencontre donc une vitesse d'écoulement de l'air d'autant plus petite que l'injection de combustible s'effectue plus tard après le début d'amenée d'air de remplis- sage. Plus la vitesse de l'air sera faible, plus il se passe- ra de temps jusqu'à ce que les premières particules de combus- tible arrivent à tre portées au point d'allumage k et que l'inflammation de produise. Le temps absolu qui s'écoule du moment de 1'injection au moment de l'allumage du mélange, donc l'espace x marqué dans le diagramme, est déterminé par le mo-
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ment de l'injection de combustible par rapport au commence- ment de l'amenée d'air de remplissage.
D'après l'invention maintenant, le moment w de l'injection de combustible doit être réglé de façon que le moment de la fermeture de la sou- pape de remplissage et le moment z de la fin d'injection de combustible se trouvent situés dans le temps avant le point d'allumage k, donc dans l'intervalle (retard d'allumage).
On obtient par là avant tout que l'inflammation du mélange de combustible et d'air n'aura lieu toujours qu'après la ferme- ture de nouveau de la soupape d'air de remplissage et de la soupape à combustible, de sorte que les gaz d'explosion ne puissent entrer dans les conduites menant à ces organes.
Si toutefois, en vue de l'obtention d'une bonne pulvérisation du combustible, on désire utiliser à cet effet la vitesse d'écoulement maximum de l'air qui règne au début de l'amenée d'air de remplissage, de sorte que le commence- ment de l'introduction d'air de remplissage et le commence- ment d'introduction da combustible coïncident au moins appro- ximativement, cela pourra se faire selon l'invention, aussi par changement du nombre de périodes de travail de la cham- bre d'explosion. Puisque le nombre de périodes de travail est donné par la vitesse du distributeur d'huile qui est l'équi- valent d'une distribution de tout autre genre, on change la vitesse de rotation du tiroir tournant dans le distributeur d'huile.
De cette façon l'échelle en temps change par rapport à l'échelle en degrés, et avec cela change encore la longueur du retard d'allumage, dépendant uniquement de l'échelle en temps, par rapport aux autres grandeurs (phases de distribu- tion d'une période de travail) qui varient, dans le temps, avec le nombre de périodes, c'est-à-dire avec le nombre de tours du distributeur d'huile (vitesse de l'arbre de distri- bution); ces autres grandeurs (phases de distribution) dépen-
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dent en effet uniquement de l'échelle en degrés.
Il est évident que le nouveau procédé de conduite et ses différents détails ne sont pas limités aux modes d'exé- cution ci-dessus décrits et représentés dans les dessins. Le procédé est applicable également dans des installations où les gaz produits dans la chambre d'explosion sont utilisés, non pas dans une turbine, mais par exemple dans des échangeurs de chaleur en cédant leur contenu de chaleur. La disposition et la construction des groupes d'appareils nécessaires à l'installation d'explosion peuvent varier de nombreuses fa- çons. Au lieu de deux soupapes à air, on pourrait par exemple disposer rien qu'une seule soupape à air, servant alors aussi bien au balayage qu'au remplissage de la chambre d'explosion.
Les différentes dispositions du nouveau procédé ne sont fina- lement pas liées les unes aux autres. On pourra par exemple utiliser d'emblée le réglage du retard d'allumage aussi dans des installations dans lesquelles le mélange de combustible et d'air n'est pas enflammé au contact d'un volume de gaz et d'air enfermé dans la chambre d'explosion, mais enflammé par des allumeurs connus (parties incandescentes) installés dans la chambre.
Dans la description qui précède, on doit partout par le terme "état permanent" de l'installation d'explosion comprendre l'état dans lequel l'installation maintient appro- ximativement ses températures de régime, sans que les change - ments de température ou d'autres facteurs de condition de l'installation, provenant par exemple de variations de char- ge ou d'opérations de réglage, entrent en ligne de compte.
Ces sortes de changement ne sont pas à considérer comme étant des changements de.l'état permanent.