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DISTRIBUTEUR D'AIR A GRANDE TURBULENCE.
Les distributeurs d'air utilisés pour la chauffe au mazout des chaudières, des fours, etc... ou pour l'alimentation des turbines à gaz ne produisent la turbulence de l'air qu'au prix d'une perte de charge élevée. Elle est généralement obtenue en faisant passer l'air par des orifices étroits suivis d'obstacles qui impriment à cet air des mouvements désordonnés. Il s'en suit un mélange insuffisant de l'air comburant avec le combustible, ce qui a pour effet d'allonger la flamme. Si la pression augmente trop, la flamme risque d'être soufflée au fond de la chambre, et le brûleur s'éteint. Souvent certaines parties délicates du distribu- teur d'air sont exposées directement au rayonnement du foyer et sont su- jettes, de ce fait, à une corrosion rapide. Enfin, un tracé empirique rend difficile et aléatoire la résolution de cas concrets nouveaux.
L'un des, buts de la présente invention, due aux travaux de M. DES Robert, Ingénieur, est de remédier à ces inconvénients au moyen d'un dispositif simple et robuste qui permet d'obtenir une flamme stable, courte et très turbulente pour une chute de pression faible et prévisible à l'avance. L'intensité de la turbulence peut également être chiffrée, ce qui permet la comparaison de deux distributeurs différents.
La présente invention consiste à créer une nappe de tour- billons stables et très actifs autour du brûleur. Cette nappe de tour- billons se produit naturellement par un phénomène aérodynamique à la sur- face de séparation de deux écoulements giratoires, concentriques de sens opposé. La dépression centrale consécutive à la rotation de l'air assure la stabilité de la flamme au nez du brûleur quelle que soit la. vitesse.
Les quantités de mouvement des écoulements giratoires se com- posent, en s'annulant exactement, pour donner naissance à une nappe cylin- drique de filets tourbillonnaires coaxiaux. De cette façon, les gaz du foyer n'ont pas tendance à se mélanger à l'air utilisé pour la combustion.
Toutes les surfaces de tôles constituant le distributeur sont
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fermées suivant le tracé théorique, ce qui permet de réduire les pertes de pression inutiles et de prévoir les performances d'un distributeur avant essai. Cette invention s'adapte facilement à la résolution du problème de la combustion de combustibles lourds dans la turbine à gaz.
La description suivante, destinée à mieux faire comprendre l'invention, est donnée comme exemple d'un mode particulier de réalisa- tion ; elle sera effectuée en se référant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 montre une coupe en élévation d'un dispositif selon l'invention;
La figure 2 est une demi-coupe selon la ligne a-b de la figure 1 ;
La figure 3 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation;
La figure 4 est une demi-coupe selon la ligne c-d de la figure 3.
Sous cette forme, le distributeur selon l'invention, com- porte un ensemble de deux conduits concentriques 1 et 2 guidant les deux mouvements giratoires, limités d'une part, par une paroi commune 3 et, d'autre part, par deux surfaces 4 et 5. Toutes ces parois sont formées suivant les surfaces d'écoulement d'un mouvement giratoire. Le con- duit central peut être limité par le fond plat 4 recevant le ou les brû- leurs, ce qui facilite la construction.
L'air arrive dans la partie cylindrique extérieure du distributeur au moyen de deux secteurs d'aubages directeurs de forme spé- ciale 7 et 8, assurant la mise en rotation de l'air en sens inverse à l'en- trée des deux conduits. Ce courant de rotation s'accélère notablement dans les deux conver,gents concentriques limitant les deux écoulements de sens de rotation contraires. Les tourbillons se produisent à partir de l'arête limitant la paroi commune 3, au point où l'air a atteint sa plus . grande vitesse. Le distributeur comporte un divergent 9 qui récupère une partie de la force vive de l'air à la sortie et assure son introduc- tion correcte dans le foyer (Fig. 1 et 2).
Ce divergent peut, dans certains cas, être remplacé par un convergent, lorsqu'une flamme longue devient nécessaire, comme c'est le cas des foyers cylindriques .de chaudière ou de turbine à gaz.
Le distributeur d'air est complété par un obturateur 10 en 'une ou deux parties, permettant de fermer les. arrivées d'air au distribu- teur lorsque le brûleur n'est pas en service..
Une variante de cette invention, fig. 3 et 4, consiste à utiliser les aubages directeurs mobiles 11 et 12, ce qui permet de régler à volonté la turbulence suivant le débit ainsi que le rapport air primai- re/air secondaire. Ce dispositif peut être commandé ou faire partie d'un réglage de chauffe automatique. Toutes les ailettes 11 d'un même secteur (primaire ou secondaire) sont commandées simultanément par un dis- positif mécanique quelconque.
Une autre variante, qui a été expérimentée, consiste à en- tourer le distributeur d'un espace annulaire pour permettre la combustion correcte de quantités très variables de combustible dans un grand excès de comburant, comme c'est le cas de certaines chambres de combustion pour turbines à gaz ou de chaudières de récupération, où l'on brûle du mazout dans les gaz d'échappement d'un moteur diesel. Cet espace annulaire peut éventuellement être disposé de telle façon qu'il crée aussi une nappe de filets tourbillonnaires coaxiaux à ceux du distributeur par le même phéno- mène aérodynamique.
Accessoirement, l'invention peut ou non comporter les carac-
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téristiques suivantes, ou certaines d'entre elles seulement:
1 ) Utilisation d'une disposition différente du distributeur d'air en ce qui concerne la surface d'entrée, qui peut être de surface conique ;
2 ) Utilisation de plusieurs brûleurs répartis sur une cir- conférence à la sortie du distributeur, et remplaçant le brûleur axial.
Bien que l'invention soit décrite comme distributeur d'air à grande turbulence, elle s'étend aussi à toutes les applications de mé- langeurs de gaz ou de liquides.
REVENDICATIONS.
1 ) L'invention concerne un distributeur pour tous fluides, et spécialement un distributeur d'air pour chauffe aux combustibles li- quides, gazeux ou pulvérulents, capable de provoquer une grande turbu- lence tout en nécessitant une perte de charge modérée, caractérisé par un dispositif de deux ou plusieurs conduits concentriques comportant à leur entrée des aubages directeurs, fixes ou mobiles, qui assurent la mi- se en giration de préférence en sens opposés, des fluides à mélanger, la création de tourbillons stables ne se faisant qu'à la, sortie des parois communes aux différents conduits, la disposition des parois et des ailet- tes pouvant varier suivant le cas et suivant la turbulence et la perte de charge à obtenir.