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" Perfectionnements apportés eux dispositifs d'allumage pour déclencher initialement la combustion d'un combustible gazeux ou liquide, en particulier dans des machines avec turbines à gaz ".
La présente invention est relative à des'dis- positifs d'allumage pour déclencher initialement la com- bustion d'un combustible gazeux ou liquide et elle con- cerne plus spécialement, mais non exclusivement, les dis- positifs de ce genre, qui font partie de machines avec turbines à gaz à combustion continue et pour lesquelles il y a lieu de provoquer ou de déclencher la combustion dans une zone où du combustible est introduit dans un courant d'air à vitesse élevée.
Une machine avec turbine à gaz, du genre spé- cifié, peut comporter, par exemple, un compresseur d'air qui est généralement accouplé au même arbre qu'une tur- bine ou monté sur cet arbre, le débit d'air du compresseur étant introduit dans des chambres de combustion dans les- quelles le combustible est injecté par des brûleurs ap- propriés après quoi on provoque la combustion de ce com- bustible et de cet air dans lesdites chambres, par exemple
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par allumage électrique à l'aide d'une bougie. Les gaz chauds traversent ensuite la turbine en fournissent à celle-ci et eu compresseur une partie de leur énergie et peuvent, dans le ces d'engins d'aviation à réaction, être éjectés à l'air libre pour former un jet propulseur.
Le procédé générelement adopté, pour obtenir la mise en marche d'une machine avec turbine à gaz, con- siste à lancer le machine jusqu'à ce que sa vitesse cor- responde à une partie réduite, par exemple un dizième, de sa vitesse maximum pour permettre à la pompe à com- bust.ible d'amener le combustible à une pression suffisam- ment élevée pour que l'on obtienne une atomisation con- venable de celui-ci à l'aide des brûleurs, après quoi on allume le mélange combustible avec une étincelle produi- te par une bougie d'allumage.
Ce procédé nécessite un mo- teur démarreur comparativement puissant et, de plus, si l'on veut obtenir un allumage convenable il est nécessaire que la forme du jet débité par le brûleur et l'emplaoe- ment des extrémités des électrodes de la bougie soient choisis entre des limites très rapprochées.
La présente invention est basée sur l'idée que l'utilisation d'une flemme pilote, à la place d'une étin- celle électrique, procure dans certaines conditions, par exemple dans le ces de combustibles bruts ou pour des débits très importants de combustible, un'allumage plus satisfaisant tout en permettant de réduire considérable- ment le puissance nécesseire eu démarrage de la mechine.
L'invention a pour objet de réeliser un dispo- sitif propre à produire une telle flamme pilote et à cet effet on leur fait comporter une bougie d'allumage élec- trique avec une électrode à haute tension et une électro- de à basse tension entre lesquelles peut se former une
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étincelle, ainsi que des moyens propres à faire passer liquide du combustible liquide dans ladite bougie et à débiter ce combus- tible liquide sous forme d'un jet afin qu'il puisse être allumé par la bougie.
Le dispositif peut, avantageusement, être cons- t it ué sous la formé d'une bougie d'allumage comprenant une électrode centrale de haute tension et dans laquelle on ménage un conduit longitudinal qui forme un passage pour le combustible et qui aboutit'à un petit atomiseur établi à proximité d'une extrémité de ladite électrode.
Autour de cette électrode on établit une gaine isolante qui s'étend, de préférence, jusqu'au gicleur de l'atomi- seur. Le combustible liquide peut être fourni au conduit ménagé dans l'électrode centrale par un raccord et un manchon en ébonite ou toute autre matière isolante appro- priée, qui peut alors former, en même temps, un support isolent pour le dispositif.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en coupe longitudinale, un dispositif établi conformément à l'invention.
La fig. 2 montre, semblablement mais à plus grande échelle, une partie de ce dispositif.
Le dispositif tel que montré sur la fig. l, comprend une tige centrale 1 propre à former une élec- trode de haute tension et sur l'extrémité prieure de cette tige est vissé un capuchon 9 portant une borne 12 . à laquelle est relié un fil de haute tension. La partie médiane de cette tige est entourée d'une gaine 7, en une matière isolante et maintenue en place par vissage. Au- tour de la gaine 7 est établi un corps métallique 8, cy- lindrique et coaxial, qui prend appui sur la gaine 7 à l' aide d'un joint d'étanchéité 10 comprimé à l'aide d'un manchon fileté 11.
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Dans la tige 1 est ménagé un passage longitu- dinal et axial 2 et un raccord latéral 4 fait communiquer l'extrémité supérieure de ce passage 2 avec l'intérieur d'un manchon 5, en ébonite ou toute autre matière iso- lante, qui est vissé dans ledit raccord et qui contient avantageusement des filtres 15, à mailles fines. L'en- semble du raccord 4 et du manchon 5 sert à l'admission de combustible liquide et forme, en même temps, un sup- port isolant pour le dispositif.
A l'extrémité inférieure de la tige 1 (fig. 2) la section transversale du passage 2 est élargie pour pouvoir servir de logement à un téton 3 monté sur un bou- chon vissé dans l'extrémitéinférieure de la tige 1. Au- tour de ce téton le liquide peut passer pour pénétrer dans une chambre à remous 14 par deux trous tangentiels 6 de sorte que le liquide admis dans cette chambre est sou- mis à un tourbillon. La chambre 14 comporte un gicleur 16 dont l'orifice de décharge 23 débite le liquide sous for- me d'un mince jet.
L'extrémitéinférieure de la tige 1 porte deux ergots d'électrodes 17 et le corps tubulaire 8 comporte, à son extrémité inférieure, une partie ennulai- re 18 propre à former une électrode de basse tension ou de "masse" afin que des étincelles puissent se former en- tre cette électrode 18 et les ergots 17.Dans la paroi latérale du corps 8 sont ménagées deux séries périphériques d'ouvertures 19 et 20 pour le refroidisse- ment. Des joints 13, établis de part et d'autre du rac- cord 4, procurent l'étanchéité à l'ensemble du dispositif.
Quand le dispositif est monté sur une machine avec turbine à gaz, le corps 8 est vissé dans la paroi extérieure d'une chambre de combustion 21 et le bord in- férieur dudit corps 8 fait saillie sur le paroi du tube de flamme 22 logé dans ladite chambre 21.
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Pour la mise en marche de la machine, du com- bustible est admis par le manchon 5 et le raccord 4 et une étincelle électrique est formée entre les électrodes 17 et 18 ce qui donne lieu à l'allumage dudit combustible et à la formation d'une flamme pilote. Celle-ci sert, à son tour, à l'allumage du mélange combustible principal admis par le brûleur 24 du type conventionnel.
Comme la combustion se poursuit d'elle-même, dès que la pression du combustible a atteint une valeur d'environ 2,8 à 3, 5 kg/cm2, un dispositif obturateur ap- proprié intervient, de préférence, pour arrêter l'ali- mentation en combustible de la flamme pilote à des pres- sions supérieures à la valeur indiquée plus haut.
Le passage du combustible par l'électrode cen- trale 1 a pour effet que le jet se propage suivant l'axe du dispositif d'allumage et occupe donc une position cor- recte par rapport à l'intervalle des électrodes 17 et 18 même si l'on fait tourner l'électrode centrale 1 per rap- port au corps 8. Cette disposition permet également l'u- sage d'une bougie à plusieurs étincelles qui peuvent alors être forméessymétriquement par rapport audit jet.
Le dispositif tel que décrit permet une mise en marche souple et douce même à des vitesses de démarrage réduites. Des essais, faits avec des machines avec tur- bine à gaz et par comparaison avec des allumages par bou- gies ordinaires, ont montré qu'une puissance de démarrage d'environ 30 - 35% plus faible est suffisante pour obte- nir la mise en marche de la machine ce qui constitue un avantage particulièrement important du point de vue pra- tique pour des machines puissantes de ce genre.
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"Improvements made to them ignition devices to initially trigger the combustion of a gaseous or liquid fuel, in particular in machines with gas turbines".
The present invention relates to ignition devices for initially initiating the combustion of a gaseous or liquid fuel and it relates more especially, but not exclusively, to devices of this type, which part of machines with gas turbines with continuous combustion and for which it is necessary to induce or initiate combustion in an area where fuel is introduced in a stream of air at high speed.
A machine with a gas turbine, of the type specified, may include, for example, an air compressor which is generally coupled to the same shaft as a turbine or mounted on this shaft, the air flow of the compressor being introduced into combustion chambers into which the fuel is injected by suitable burners after which the combustion of this fuel and this air is caused in said chambers, for example
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by electric ignition using a spark plug. The hot gases then pass through the turbine to supply it and to the compressor with part of their energy and can, in these jet aircraft, be ejected into the open air to form a propellant jet.
The method generally adopted for obtaining the start of a machine with a gas turbine consists of starting the machine until its speed corresponds to a reduced part, for example one tenth, of its speed. maximum to allow the fuel pump to bring the fuel to a pressure high enough to obtain a suitable atomization of it by means of the burners, after which it is ignited. the combustible mixture with a spark produced by a spark plug.
This process requires a comparatively powerful starter motor and, moreover, if proper ignition is to be obtained it is necessary that the shape of the jet emitted by the burner and the location of the ends of the electrodes of the spark plug are necessary. chosen between very close limits.
The present invention is based on the idea that the use of a pilot flame, instead of an electric spark, provides under certain conditions, for example in the case of crude fuels or for very high flow rates of fuel, more satisfactory ignition while allowing a considerable reduction in the power required for starting the machine.
The object of the invention is to provide a device suitable for producing such a pilot flame and for this purpose they are made to include an electric spark plug with a high voltage electrode and a low voltage electrode between. which can form a
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spark, as well as means suitable for causing liquid fuel to pass through said candle and for delivering this liquid fuel in the form of a jet so that it can be ignited by the candle.
The device can advantageously be made in the form of an ignition plug comprising a central high voltage electrode and in which a longitudinal duct is provided which forms a passage for the fuel and which ends in a small atomizer established near one end of said electrode.
Around this electrode an insulating sheath is established which preferably extends to the nozzle of the atomiser. The liquid fuel can be supplied to the conduit formed in the central electrode by a fitting and a sleeve made of ebonite or any other suitable insulating material, which can then form, at the same time, an insulating support for the device.
The accompanying drawing shows, by way of example, one embodiment of the invention.
Fig. 1 shows, in longitudinal section, a device established in accordance with the invention.
Fig. 2 shows, similarly but on a larger scale, part of this device.
The device as shown in FIG. 1, comprises a central rod 1 suitable for forming a high voltage electrode and on the front end of this rod is screwed a cap 9 carrying a terminal 12. to which is connected a high voltage wire. The middle part of this rod is surrounded by a sheath 7, made of an insulating material and held in place by screwing. Around the sheath 7 is established a metallic body 8, cylindrical and coaxial, which bears on the sheath 7 by means of a seal 10 compressed by means of a threaded sleeve 11. .
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In the rod 1 is formed a longitudinal and axial passage 2 and a lateral connector 4 communicates the upper end of this passage 2 with the interior of a sleeve 5, made of ebonite or any other insulating material, which is screwed into said fitting and which advantageously contains filters 15, with fine mesh. The assembly of the connection 4 and the sleeve 5 serves for the admission of liquid fuel and at the same time forms an insulating support for the device.
At the lower end of the rod 1 (fig. 2) the cross section of the passage 2 is widened to be able to serve as a housing for a stud 3 mounted on a plug screwed into the lower end of the rod 1. Around from this stud the liquid can pass to enter a whirlpool chamber 14 through two tangential holes 6 so that the liquid admitted into this chamber is subjected to a vortex. The chamber 14 has a nozzle 16, the discharge port 23 of which delivers the liquid in the form of a thin jet.
The lower end of the rod 1 carries two electrode lugs 17 and the tubular body 8 comprises, at its lower end, an annular part 18 suitable for forming a low voltage or "ground" electrode so that sparks can. form between this electrode 18 and the lugs 17. In the side wall of the body 8 are formed two peripheral series of openings 19 and 20 for cooling. Gaskets 13, established on either side of connection 4, provide sealing to the entire device.
When the device is mounted on a machine with a gas turbine, the body 8 is screwed into the outer wall of a combustion chamber 21 and the lower edge of said body 8 protrudes from the wall of the flame tube 22 housed in it. said chamber 21.
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To start the machine, fuel is admitted through the sleeve 5 and the connector 4 and an electric spark is formed between the electrodes 17 and 18 which gives rise to the ignition of said fuel and the formation of 'a pilot flame. This in turn serves to ignite the main fuel mixture admitted by the burner 24 of the conventional type.
As combustion continues on its own, as soon as the fuel pressure has reached a value of about 2.8 to 3.5 kg / cm2, a suitable shut-off device is preferably activated to stop the combustion. Supplying fuel to the pilot flame at pressures greater than the value indicated above.
The passage of fuel through the central electrode 1 causes the jet to propagate along the axis of the ignition device and therefore occupies a correct position with respect to the gap between electrodes 17 and 18 even if the central electrode 1 is rotated relative to the body 8. This arrangement also allows the use of a spark plug with several sparks which can then be formed symmetrically with respect to said jet.
The device as described allows smooth and smooth starting even at low starting speeds. Tests, carried out with machines with gas turbines and by comparison with ordinary spark ignitions, have shown that a starting power of about 30 - 35% less is sufficient to obtain the start. when the machine is running, which is a particularly important advantage from a practical point of view for powerful machines of this kind.