<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS APPORTES OU RELATIFS AUX CARTOUCHES D'ALLUMAGE,
Cette invention est relative à des cartouches d'allumage en géné- ral, et, en particulier, à des cartouches d'allumage de carburant pour les moteurs d'avions à réaction.
Bien que les moteurs des avions à réaction soient équipés de systèmes d'allumage électriques pour en assurer l'allumage, ces systèmes d'allumage électriques ont parfois manqué de rallumer les mélanges de carburants dans les moteurs à réaction lorsqu'il survient ce qu'on appelle des "extinctions" de ceux-ci (flame-out) . Une extinction (flame-out) d'un moteur à réaction dans un avion, c'est-à-dire l'extinction non commandée occasionnelle de la flamme du moteur, et la perte de vitesse qui en résulte pour le moteur à réaction, peut très bien avoir des conséquences désastreuses pour l'avion lorsqu'il est en vol, et peut même compromettre la sécurité du pilote de l'avion ou d'autres passagers qui pourraient s'y trouver,
à moins que le moteur puisse être rallumé pendant que l'avion est toujours en l'air.
En conséquence, l'objet principal de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage d'un type qui, lorsqu'elle est allumée émettra une flamme ayant une intensité calorique et une durée suffisantes pour allumer ou rallumer une charge de carburant dans les différentes conditions régnant dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction d'un avion au niveau du sol ou dans des limites étendues d'altitudes.
Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type, qui peut être aisément logée dans un dispositif d'allumage approprié monté sur un moteur à réaction d'un avion, et qui peut être allumée par commande à distance et suivant la volonté du pilote ou de tout autre membre autorisé de l'équipage, de sorte que la flamme qui se dégage de la cartouche tirée, sera dirigée dans la chambre de combustion du moteur et allumera la charge de combustible qui s'y trouve.
<Desc/Clms Page number 2>
Un autre objet encore de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type qui, lorsqu'elle est déclenchée, dégagera non seulement une flamme de gaz très chaude et de tous autres produits de combustion provenant de la charge de la cartouche qui brûle, mais également une multitude de globules relativement grands de métal fondu qui, en brûlant dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction, transmettront une chaleur d'une intensité telle aux parties immédiatement voisines de la charge carburant-air qui s'y trouve, que ladite chaleur réalisera un préallumage et, conjointement avec la flamme de la cartouche, entraînera l'allumage du restant de la charge carburant-air.
Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir dans une cartouche d'allumage de ce type, un tube à étincelle qui outre qu'il joue son rôle habituel consistant à diriger l'étincelle de 1 amorce de la cartouche vers une charge s'allumant facilement qui se trouve à l'extrémité avant de la cartouche, pour allumer de ce fait la charge de combustion principale s'allumant moins aisément et qui se trouve entre les deux,est constitué d'un métal qui, lorsqu'il est soumis à la flamme entourante provenant de la charge principale, fondra en formant des globules relativement grands qui sont transportés par la flamme depuis la cartouche jusque dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction,
en vue de réaliser le préallumage susmentionné des parties de la charge carburant-air qui s'y trouve et l'allumage presque simultané du restant de cette charge carburant-air.
Un autre objet encore de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type, qui peut non seulement être manipulée avec sécurité dans toutes lés conditions normales, mais qui ne risquera pas de s'allumer d'elle-même et ne sera pas endommagée ou ne subira pas d'altération pouvant entraîner un mauvais allumage,,lorsqu'elle est soumise à des chocs ou à des vibrations occasionnelles, ou à une accélération ou un ralentissement brusque sous l'action d'un avion à réaction en vol.
Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir une cartouche d'allumage de ce type, dont la douille peut avantageusement et économiquement avoir la forme d'une douille en papier, dans laquelle les charges de combustion principale et d'allumage peuvent, par suite du fait qu'il y est prévu, comme mentionné un tube à étincelle métallique, être tassées à une pression relativement élevée sans endommager ou même affaiblir la rigidité de la douille, de manière à assurer une densité de chargement uniforme de la charge, ce qui produira une flamme uniforme ayant la durée désirée.
D'autres objets et avantages apparaîtront aux gens de métier à la lecture de la description donnée ci-après conjointement avec les dessins ciannexés.
Sur les dessins ci-annexés, dans lesquels certains modes de réali- sation de la présente invention sont représentés aux fins. d'illustration :
La figure 1 est une représentation schématique, en partie en coupe, d'un moteur à réaction ayant un équipement de déclenchement pour une cartou- che d'allumage de la présente invention;
La figure 2 est une représentation schématique d'un moteur à réaction similaire à celui de la figure 1, mais montrant la cartouche d'allumage dans l'exécution de la fonction qui lui est assignée;
La figure 3 est une vue latérale à plus grande échelle d'une cartouche d'allumage réalisant la présente invention;
La figure 4 est une coupe longitudinale à travers la cartouche en question;
La figure 5 est une vue latérale à plus grande échelle d'une partie importante de la cartouche d'allumage en question,à savoir un tube à étincelle de celle-ci;
La figure 6 est une vue en bout du tube à étincelle vu dans la direction de la flèche 6 de la figure 5;
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 7 est une coupe longitudinale fragmentaire à travers une extrémité du tube à étincelle avant sa fermeture;
Les figures 8 et 9 sont des coupes fragmentaires à plus grande échelle, prises par les lignes 8-8 et 9-9, respectivement, de la figure 6 ;
et
La figure 10 est une coupe fragmentaire à plus grande échelle de l'extrémité fermée du tube à étincelle y montrant Inapplication d'une ferme- ture d'étanchéitéo
Si l'on se reporte aux dessins, et plus particulièrement aux fi- gures 3 et 4 de ceux-ci, on verra que la notation de référence 20 désigne une cartouche d'allumage qui comprend une douille 22, portant une amorce 24 et contenant une charge d'allumage 26 et une charge explosive ou de combus- tion 28. La cartouche 20 comprend en outre un tube à étincelle 30, qui est adapté à pression ou fixé d'une autre façon dans le culot habituel 32 pour l'amorce, prévu dans la tête 34 de la douille 22, ledit tube s'étendant coa- xialement par rapport à cette dernière.
La charge de combustion 28 s'étend dans la douille 22 entre les bourres de base et de fond 34 et 35 d'une part, et la charge d'allumage 26, d'autre part, tandis que la charge d allumage 26 s'étend jusqu'à une bourre supérieure 36, qui est maintenue fermement en pla- ce par l'extrémité sertie adjacente 38 de la douille. La tête 40 du tube à étincelle 30, qui est monté directement dans le culot d'amorce 32 de la tête 34 de la douille, est agrandie diamétralement pour recevoir l'amorce 24.
La cartouche en cause 20 est destinée principalement, bien que pas exclusivement, à allumer le mélange carburant-air dans un moteur à réaction, et, spécialement à rallumer celui-ci après une extinction et dans toutes les' conditions où le système d'allumage électrique classique manque, par moments, de rallumer le mélange. Les figures 1 et 2 montrent schématiquement la cham- bre de combustion 42 d'un moteur à réaction qui peut être considéré comme de- vant être installé dans un avion. Le carburant est chassé par un ajutage d'in- jecteur 44 dans la chambre de combustion 42, et de l'air comprimé est admis par une entrée 46 de celle-ci pour se mélanger avec la charge de carburant injectée et former avec elle un mélange combustible.
Il est monté sur le mo- teur un dispositif approprié 48 pour loger une cartouche d'allumage 20 du genre en question. Le dispositif 48 comporte un percuteur 50 qui, lors de l'actionnement d'une détente 52 par commande à distance selon le désire du pilote ou d'un autre membre autorisé de l'équipage de l'avion, est libéré pour en déclencher la cartouche contenue, de la manière indiquée à la figure 2. La cartouche est congue pour dégager, lorsqu'elle est tirée, une flamme chaude f, dont la durée est de plusieurs secondes,dans la chambre de com- bustion 42 et pour allumer le mélange carburant-air qui s'y trouve.
La douille 22 peut, avantageusement et économiquement, être une douille en papiersemblable ou similaire à une douille de balle,et porter l'habituelle tête de laiton 34. Si on le désire, la douille 22 peut également être faite en métal et être solidaire de la tête 34. L'amorce 24 peut être semblable ou similaire à une amorce de balle classique. La charge'explosive ou de combustion 28 de la cartouche 20 est choisie,de préférence, pour pro- duire une flamme ayant une intensité de chaleur suffisante pour allumer nor- malement le mélange carburant-air dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction.
Dans le cas présent, la charge de combustion 28 est constituée, de préférence, d'une charge de base principale 56,s'allumant moins facile- ment mais brûlant lentement, et d'une charge intermédiaire ou de transition 58 à combustion plus rapide, qui est allumée plus aisément par la charge d'al- lumage 26 et produit une flamme d'intensité de chaleur et de durée suffisan- tes pour allumer la charge de base 56.
Bien que les différentes charges 26, 56 et 58, puissent être de nombreuses compositions différentes, toutes appro- priées au but poursuivi on a obtenu des résultats couronnés de succès du point de vue facilité d'assemblage, et douceur et efficacité de fonctionne- ment, en prévoyant une charge de transition 58 constituée d'un mélange de la charge de base à combustion lente 56 et de la charge d'allumage à combustion rapide 26.
<Desc/Clms Page number 4>
La charge de base 56 peut avoir, par exemple, la composition sui- vante : environ 25% en poids de magnésium en poudre; environ 60% en poids d'un agent oxydant sous forme de poudre, tel que du nitrate ou du peroxyde alcalino-terreux, le restant étant constitùé par de petits pourcentages en poids de carburants, tels que des oxalates, et de liants tels que des savons métalliques, par exemple du résinate de calcium.
Pour la préparation ultérieure des charges intermédiaire et d'allumage 58 et 26, on peut former le mélange d'allumage suivant : environ 15% en poids de magnésium en poudre, et environ 85% en poids d'un peroxyde alcalino-terreux et de petites quantités de savons métalliques insolubles...
La charge intermédiaire 58 est, de préférence, composée d'un mélange d'environ 80% en poids de la composition précitée de la charge de base 56, et d'environ 20% en poids du mélange d'allumage précité, tandis que la charge d'allumage 26 peut être composée d'environ 80% en poids du mélange d'allumage précité et d'environ 20% en poids de la composition de la charge de base 56.
Lorsqu'on déclenche la présente cartouche, l'étincelle provenant de l'amorce 24 passera à travers le tube à étincelle 30 et fera éclater l'ouverture fermée 60 de ce dernier pour déclencher ou faire partir la charge d'allumage entourante 26 qui allumera immédiatement la charge intermédiaire 58, et cette dernière allumera,à son tour, la charge de base 56. La charge intermédiaire 58, bien que brûlant plus lentement que la charge d'allumage 26, brûlera néanmoins suffisamment vite pour allumer la charge de base 56 presque instantanément. C'est cette charge de base 56 qui brüle considérablement plus lentement que les autres charges et qui confère à la flamme de la cartouche sa durée requise de plusieurs secondes, disons entre 4 et 10 secondes, par exemple.
Selon un aspect important de la présente invention, le tube à étincelle 30 est constitué d'un métal combustible qui, lorsqu'il est soumis à la flamme dans la cartouche, et plus particulièrement à la flamme persistante provenant dela charge de base 56, se mettra à fondre jusqu'à un point où la flamme entraînera le métal fondu sous la forme de globules ou de morceaux relativement grands. Comme métaux appropriés à cette fin, on peut citer, par exemple, l'aluminium, le magnésium, le zinc, ou des alliages ayant une teneur en l'un quelconque ou en plusieurs de ces métaux qui est supérieure à 50%.
Ces globules de métal fondu, qui sont ainsi emportés d'une façon dispersée par la flamme de la cartouche dans la chambre de combustion dù moteur à réaction, brûleront dans le mélange carburant-air qui s'y trouve, et formeront des places chaudes qui surpasseront en intensité de chaleur la flamme de la cartouche et allumeront aisément les parties immédiatement entourantes du mélange carburant-air. Ainsi, même si la flamme de la cartouche est suffisamment chaude pour allumer le mélange carburant-air particulier existant à ce moment dans la chambre de combustion du moteur à réaction, la présence des globules de métal fondu dans la flamme de la cartouche assurera davantage l'allumage rapide et sans raté du mélange carburant-air.
D'autre part, si le mélange carburant-air dans la chambre de combustion du moteur à réaction devait, après une extinction de celui-ci dans l'air, être qualitativement tel qu'il ferait obstacle à son allumage immédiat par la flamme seule de la cartouche, les globules brûlants de métal fondu contenus dans la flamme créeraient un auto-allumage des parties immédiatement entourantes du mélange carburant-air, et ces parties du mélange ainsi allumées d'avance, conjointement avec la flamme de la cartouche, allumeraient sur le champ le mélange carburantair restant.
Il a été mentionné précédemment que les globules de métal fondu entraînés par la flamme de la cartouche sont de dimensions relativement grandes. En tout cas, ces globules sont de dimensions plus grandes, et de préférence beaucoup plus grandes, que les granules des métaux en poudre qui sont
<Desc/Clms Page number 5>
quelquefois ajoutés aux charges de cartouche. Il n'y a,autrement, pas de limites déterminées quant aux dimensions permissibles de ces globules dans la flamme d'une cartouche de ce type.
Bien que les globules de métal fondu se trouvant dans la flamme de toute cartouche donnée, peuvent varier en di- mensions la dimension moyenne des globules contenus dans la flamme de la cartouche sera déterminéedans une large mesure, par le point de fusion du métal du tube à étincelle et l'intensité de la chaleur de la flamme'de la cartoucheo Pour avoir des résultats satisfaisants dans tous les cas;, le mé- tal du tube à étincelle et la charge de combustion de la cartouche peuvent être choisis de fagon que les globules ou les morceaux de métal fondu entrai- nés par la flamme de la cartouche ne soient pas seulement de dimensions rela- tivement grandes,mais soient également bien dispersés dans la flamme de la cartouche.
Ainsi, des cartouches de ce type avec charges d'allumage et de combustion semblables ou similaires à celles mentionnées spécifiquement ci- avant9 et avec des tubes à étincelle en aluminium,ont été employées avec succès pour réaliser un rallumage aisé et rapide des mélanges carburant-air dans des moteurs à réaction dans des cas d'extinction de ceux-ci.
Comme mentionné précédemment, la charge de base 56 est9 en tout cas,à combustion lente et,9 partantquelque peu difficile à allumer rapide- ment avec la charge d'allumage habituelle. C'est pour cette raison que la prévision de la charge intermédiaire ou de transition 58, entre la charge de base 56 à combustion lente et la charge d'allumage 26 à combustion rapi- de, est importante, en ce sens que la charge de transition prolonge en fait la flamme nécessairement brève de la charge d'allumage, sous la forme d'une flamme qui est non seulement de durée considérablement plus longue, mais est aussi d'une intensité de chaleur plus grande que la flamme de la charge d'allumage.
Il résulte de la disposition de la charge de transition que 1 allu- mage de la charge de base à combustion lente est plus uniforme, vu que la flamme de la charge de transition englobe une profondeur plus grande de la charge de base que ne le fait la flamme de la charge d'allumage,en provo-' quant de ce fait l'allumage instantané et maximum de la charge de base, et, en conséquence, la formation immédiate d'une flamme d'intensité de chaleur suffisante pour allumer normalement un mélange carburant-air.
Sous ce rapport, le mélange des charges de transition et d'allumage à partir de quantités pro- portionnées différentes de la charge de base et d'un mélange d'allumage spé- cial a également beaucoup d'importance en ce sens que toutes les charges ont des constituants communs qui auront pour résultat une propagation douce, pro- gressive et rapide de la flamme depuis la charge d'allumage jusqu'à la charge de base à combustion lente.
L'extrémité de décharge de l'étincelle du tube à étincelle 30 peut, à l'origine, être ouverte comme en 62 (figure 7), et elle peut ensuite être fermée en gaufrant simplement ou en déformant d'une autre façon des parties de paroi périphériques égales 64 de l'extrémité du tube vers l'intérieur, d'une manière telle (figures 6, 8 et 9) qu'elles soient pliées l'une sur l'autre et prennent l'aspect de plusieurs ailettes radiales 66 équiangulairement espacées, trois en l'occurrence.
En fermant de cette manière opportunément et économiquement l'extrémité de décharge du tube à étincelle, les parties de paroi repliées des ailettes 66 peuvent être aisément dépliées par l'étin- celle de l'amorce, tout en empêchant efficacement toute pénétration dans le tube à étincelle, sur une distance considérable, de particules de la charge d'allumage 26 tassée tout autour,avant que la cartouche ne soit tiréeo Pour assurer l'étanchéité même de tout petits interstices g entre les parties de paroi repliées de l'une quelconque des ailettes radiales 66,l'extrémité fermée 60 du tube à étincelle 30 peut avantageusement être plongée dans un agent d'étanchéité appropriétel qu'un laque 1, par exemple,
dont une petite quantité sera entraînée par attraction capillaire dans ces interstices et y séchera ultérieurement (figure 10).
La fermeture décrite ci-dessus de l'extrémité de décharge de l'étincelle du tube à étincelle 30 est non seulement excessivement simple et cependant de toute sécurité pour le but envisagé, mais elle sera ouverte par le centre vers l'extérieur (figure 6) sous la contrainte de l'étincelle pro-
<Desc/Clms Page number 6>
venant de l'amorce 24, en assurant de ce fait une combustion -uniforme de la charge d'allumage 26 sur tous les côtés du tubeà étincelle 30 et, en consé- quence,un allumage uniforme des charges restantes 58 et 56, pour produire à la sortie de la cartouche une flamme uniforme et très efficace, L'ouvertu- re aisée de l'extrémité de décharge fermée 60 du tube à étincelle par le cen- tre de celle-ci sous l'action de l'étincelle venant de l'amorce,
est due au fait que les parties de paroi repliées des ailettes radiales 66 offrent la moindre résistance au dépliage à l'endroit de leur centre commun x (figure 6) .
Le fait de prévoir dans la présente cartouche un tube à étincelle de métal est également avantageux en ce sens que ceci permet le tassage ou ' le bourrage de différentes charges 56, 58 et 26, dans la douille 22 avec une pression considérable, sans déformer le tube à étincelle dont l'épaisseur de paroi est relativement mince. La douille extérieure 22, même si elle est fai- te en papier résistera sans dommage à un tassage sous pression très élevéé des différentes charges y contenues.
La cartouche en question avec son tube à étincelle métallique se prête donc aisément à un tassage à haute pression des charges qui y sont contenues, soit à la main soit mécaniquement, en assu- rant ainsi que ces charges aient la densité de chargement requise et ne bou- gent plus jusqu'à ce que la cartouche soit réellement tirée, en assurant en outre que la flamme de la cartouche ait la durée désirée.
Corrélativement avec le bourrage à haute pression des charges dans la douille 22, la présen- te extrémité de décharge fermée 60 du tube à étincelle 30 est d'une impor- tance considérable en ce sens qu'elle empêche efficacement, sur toute la lon- gueur des ailettes radiales 66, longueur qui est considérable toute pénétration dans le tube à étincelle de particules de la charge d allumage 26 plus ou moins fortement tassée, spécialement lorsque l'extrémité de décharge fermée du tube à étincelle a été en outre rendue étanche avec du laque, com- me on l'a décrit.
L'invention peut être réalisée selon des manières spécifiques au- tres que celles décrites ici sans s'écarter de l'esprit et des caractéristi- ques essentielles de l'invention, et les présentes formes de réalisation sont, par conséquent,à considérer sous tous rapports comme étant données à titre d'illustrations et sans être restrictives, tout changement intervenant dans les limites de conception et d'équivalence des revendications ci-anne- xées étant considéré comme couvert par celles-ci.
REVENDICATIONS.
1. Une cartouche d'allumage comprenant une douille avec une tête; une amorce dans la tête, une charge de base en poudre à combustion lente et une charge d'allumage dans ladite douille, dont la charge de base est inter- posée entre la tête de la douille et la charge d'allumage et présente un pas- sage intérieur à travers lequel l'étincelle venant de l'amorce passe directe- ment dans la charge d'allumage, et cette dernière est destinée à allumer la- dite charge de base, une fermeture pour ladite douille, et une pièce rappor- tée allongée de métal combustible s'étendant dans ladite charge de base pra- tiquement à travers l'étendue longitudinale de cette dernière et destinée à être fondue et à être entraînée sous forme de globules par la flamme sortant de la cartouche tirée.
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENTS MADE OR RELATING TO IGNITION CARTRIDGES,
This invention relates to ignition cartridges in general, and, in particular, to fuel ignition cartridges for jet aircraft engines.
Although jet aircraft engines are equipped with electric ignition systems to ensure ignition, these electric ignition systems have sometimes failed to rekindle fuel mixtures in jet engines when they occur. these are called "extinctions" (flame-out). A flame-out of a jet engine in an airplane, i.e. the occasional uncontrolled extinction of the engine flame, and the resulting loss of speed for the jet engine, may very well have disastrous consequences for the aircraft when it is in flight, and may even compromise the safety of the aircraft pilot or other passengers who may be there,
unless the engine can be restarted while the aircraft is still in the air.
Accordingly, the main object of the present invention is to provide an ignition cartridge of a type which when ignited will emit a flame having sufficient caloric intensity and duration to ignite or relight a fuel load in the various conditions prevailing in the combustion chamber of a jet engine of an airplane at ground level or within extended altitude limits.
Another object of the present invention is to provide an ignition cartridge of this type, which can be easily accommodated in a suitable ignition device mounted on a jet engine of an airplane, and which can be ignited by remote control. distance and according to the will of the pilot or any other authorized member of the crew, so that the flame which emerges from the fired cartridge, will be directed into the combustion chamber of the engine and ignite the fuel charge therein. find.
<Desc / Clms Page number 2>
Yet another object of the present invention is to provide such an ignition cartridge which, when triggered, will not only give off a very hot gas flame and all other combustion products from the cartridge charge. which burns, but also a multitude of relatively large globules of molten metal which, on burning in the combustion chamber of a jet engine, will transmit heat of such intensity to the immediately adjacent parts of the fuel-air charge which s It is found that said heat will pre-ignite and, together with the flame of the cartridge, will cause the remainder of the fuel-air charge to ignite.
Another object of the present invention is to provide in an ignition cartridge of this type, a spark tube which, in addition to performing its usual role of directing the spark from the primer of the cartridge towards a charge s' easily igniting which is at the front end of the cartridge, thereby to ignite the main combustion charge which is less easily ignited and which is in between, is made of a metal which, when subjected to the surrounding flame from the main charge, will melt to form relatively large globules which are transported by the flame from the cartridge into the combustion chamber of a jet engine,
with a view to achieving the aforementioned pre-ignition of the parts of the fuel-air charge therein and almost simultaneous ignition of the remainder of this fuel-air charge.
Yet another object of the present invention is to provide an ignition cartridge of this type, which not only can be safely handled under all normal conditions, but which will not risk igniting by itself and not. will not be damaged or undergo any alteration which could result in improper ignition, when subjected to occasional shock or vibration, or abrupt acceleration or deceleration by the action of a jet aircraft in flight.
Another object of the present invention is to provide an ignition cartridge of this type, the socket of which can advantageously and economically take the form of a paper socket, in which the main combustion and ignition charges can, for example as a result of the fact that it is provided, as mentioned a metallic spark tube, to be packed at a relatively high pressure without damaging or even weakening the rigidity of the sleeve, so as to ensure a uniform loading density of the load, this which will produce a uniform flame of the desired duration.
Other objects and advantages will become apparent to those skilled in the art on reading the description given below in conjunction with the accompanying drawings.
In the accompanying drawings, in which certain embodiments of the present invention are shown for the purpose. illustration:
Figure 1 is a schematic representation, partly in section, of a jet engine having triggering equipment for an ignition cartridge of the present invention;
Figure 2 is a schematic representation of a jet engine similar to that of Figure 1, but showing the ignition cartridge in performance of the function assigned to it;
Figure 3 is an enlarged side view of an ignition cartridge embodying the present invention;
Figure 4 is a longitudinal section through the cartridge in question;
Fig. 5 is an enlarged side view of a significant part of the ignition cartridge in question, namely a spark tube thereof;
Figure 6 is an end view of the spark tube viewed in the direction of arrow 6 in Figure 5;
<Desc / Clms Page number 3>
Figure 7 is a fragmentary longitudinal section through one end of the spark tube before it is closed;
Figures 8 and 9 are enlarged fragmentary sections taken through lines 8-8 and 9-9, respectively, of Figure 6;
and
Figure 10 is an enlarged fragmentary sectional view of the closed end of the spark tube showing therein the application of a seal.
Referring to the drawings, and more particularly to Figures 3 and 4 thereof, it will be seen that the reference numeral 20 denotes an ignition cartridge which comprises a socket 22, carrying a primer 24 and containing an ignition charge 26 and an explosive or combustion charge 28. The cartridge 20 further comprises a spark tube 30, which is press-fitted or otherwise secured in the usual base 32 for the fuse. , provided in the head 34 of the socket 22, said tube extending coaxially with respect to the latter.
The combustion charge 28 extends in the socket 22 between the base and bottom wads 34 and 35 on the one hand, and the ignition charge 26 on the other hand, while the ignition charge 26 s' extends to an upper wad 36, which is held firmly in place by the adjacent crimped end 38 of the socket. The head 40 of the spark tube 30, which is mounted directly in the primer base 32 of the head 34 of the socket, is diametrically enlarged to receive the primer 24.
The cartridge in question 20 is intended primarily, although not exclusively, to ignite the fuel-air mixture in a jet engine, and especially to relight the latter after an extinction and under all conditions in which the ignition system conventional electric fails, at times, to relight the mixture. Figures 1 and 2 schematically show the combustion chamber 42 of a jet engine which may be considered to be installed in an airplane. The fuel is forced through an injector nozzle 44 into the combustion chamber 42, and compressed air is admitted through an inlet 46 thereof to mix with the injected fuel charge and form therewith. combustible mixture.
A suitable device 48 is mounted on the engine for accommodating an ignition cartridge 20 of the kind in question. The device 48 comprises a striker 50 which, when a trigger 52 is actuated by remote control as desired by the pilot or another authorized member of the crew of the aircraft, is released to trigger the trigger. contained cartridge, as shown in Figure 2. The cartridge is designed to release, when fired, a hot flame f, the duration of which is several seconds, in the combustion chamber 42 and to ignite the flame. fuel-air mixture therein.
The socket 22 can advantageously and economically be a paper socket similar or similar to a bullet socket, and carry the usual brass head 34. If desired, the socket 22 can also be made of metal and be integral with the socket. head 34. The primer 24 may be similar or similar to a conventional bullet primer. The explosive or combustion charge 28 of the cartridge 20 is preferably chosen to produce a flame of sufficient heat intensity to normally ignite the fuel-air mixture in the combustion chamber of a gasoline engine. reaction.
In the present case, the combustion charge 28 is preferably made up of a main base charge 56, less easily igniting but burning slowly, and an intermediate or transition charge 58 with faster combustion. , which is more readily ignited by igniter 26 and produces a flame of sufficient heat intensity and duration to ignite base load 56.
Although the different fillers 26, 56 and 58, can be of many different compositions, all suitable for the intended purpose, successful results have been obtained from the point of view of ease of assembly, and smoothness and efficiency of operation. , providing a transition charge 58 consisting of a mixture of the slow-burning base charge 56 and the fast-burning ignition charge 26.
<Desc / Clms Page number 4>
Base filler 56 may have, for example, the following composition: about 25% by weight powdered magnesium; about 60% by weight of an oxidizing agent in powder form, such as nitrate or alkaline earth peroxide, the remainder being made up of small percentages by weight of fuels, such as oxalates, and binders such as metallic soaps, for example calcium resinate.
For the subsequent preparation of the intermediate and ignition charges 58 and 26, the following ignition mixture can be formed: approximately 15% by weight of powdered magnesium, and approximately 85% by weight of an alkaline earth peroxide and small amounts of insoluble metallic soaps ...
Intermediate charge 58 is preferably composed of a mixture of about 80% by weight of the above composition of the base charge 56, and about 20% by weight of the above ignition mixture, while the Ignition charge 26 may be composed of about 80% by weight of the aforementioned ignition mixture and about 20% by weight of the composition of the base charge 56.
When the present cartridge is fired, the spark from the primer 24 will pass through the spark tube 30 and burst the closed opening 60 of the latter to ignite or cause the surrounding ignition charge 26 to ignite. the intermediate load 58 immediately, and the latter will, in turn, ignite the base load 56. The intermediate load 58, although burning more slowly than the ignition charge 26, will nevertheless burn fast enough to ignite the base load 56 almost instantly. It is this base charge 56 which burns considerably slower than other charges and gives the cartridge flame its required duration of several seconds, say between 4 and 10 seconds, for example.
According to an important aspect of the present invention, the spark tube 30 is made of a combustible metal which, when subjected to the flame in the cartridge, and more particularly to the lingering flame from the base charge 56, becomes will melt to a point where the flame will entrain the molten metal in the form of relatively large globules or lumps. As metals suitable for this purpose, there may be mentioned, for example, aluminum, magnesium, zinc, or alloys having a content of any one or more of these metals which is greater than 50%.
These globules of molten metal, which are thus carried away in a dispersed manner by the flame of the cartridge in the combustion chamber of the jet engine, will burn in the fuel-air mixture therein, and will form hot places which. will surpass the flame of the cartridge in heat intensity and easily ignite the immediately surrounding parts of the fuel-air mixture. So even if the canister flame is hot enough to ignite the particular fuel-air mixture that exists at that time in the combustion chamber of the jet engine, the presence of the molten metal globules in the canister flame will further ensure l quick and trouble-free ignition of the fuel-air mixture.
On the other hand, if the fuel-air mixture in the combustion chamber of the reaction engine should, after it has been extinguished in air, be qualitatively such that it would prevent its immediate ignition by the flame alone of the cartridge, the hot globules of molten metal contained in the flame would self-ignite the immediately surrounding parts of the fuel-air mixture, and those parts of the mixture thus ignited in advance, together with the flame of the cartridge, would ignite on field the remaining fuel-air mixture.
It was previously mentioned that the molten metal globules entrained by the flame of the cartridge are relatively large in size. In any case, these globules are of larger dimensions, and preferably much larger, than the granules of the powdered metals which are
<Desc / Clms Page number 5>
sometimes added to cartridge charges. There are, otherwise, no set limits on the permissible dimensions of these globules in the flame of a cartridge of this type.
Although the globules of molten metal found in the flame of any given cartridge, may vary in size the average size of the globules contained in the flame of the cartridge will be determined to a large extent, by the melting point of the metal in the tube. spark and the intensity of the heat of the flame of the cartridge To obtain satisfactory results in all cases, the metal of the spark tube and the combustion load of the cartridge can be chosen so that the globules or pieces of molten metal entrained by the flame of the cartridge are not only relatively large in size, but are also well dispersed in the flame of the cartridge.
Thus, cartridges of this type with ignition and combustion charges similar or similar to those specifically mentioned above9 and with aluminum spark tubes have been successfully employed to achieve easy and rapid reignition of fuel mixtures. air in jet engines in cases of extinction thereof.
As previously mentioned, the base charge 56 is in any case slow burning and hence somewhat difficult to ignite quickly with the usual ignition charge. It is for this reason that the prediction of the intermediate or transition charge 58, between the slow-burning base charge 56 and the fast-burning ignition charge 26, is important, in that the charge of transition in fact prolongs the necessarily brief flame of the igniting charge, in the form of a flame which is not only of considerably longer duration, but is also of greater heat intensity than the flame of the ignition charge. 'ignition.
As a result of the arrangement of the transition charge, the ignition of the slow-burning base charge is more uniform, as the flame of the transition charge encompasses a greater depth of the base charge than does. the flame of the ignition charge, thereby causing instantaneous and maximum ignition of the base charge, and consequently the immediate formation of a flame of sufficient heat intensity to ignite normally a fuel-air mixture.
In this connection, the mixing of the transition and ignition charges from different proportionate amounts of the base charge and of a special ignition mixture is also of great importance in that all the The charges have common constituents which will result in a smooth, gradual and rapid propagation of the flame from the ignition charge to the slow-burning base charge.
The spark discharge end of the spark tube 30 may initially be opened as at 62 (Figure 7), and it may then be closed by simply embossing or otherwise deforming parts. of equal peripheral walls 64 from the end of the tube inwards, in such a way (figures 6, 8 and 9) that they are folded over each other and take on the appearance of several radial fins 66 equiangularly spaced, three in this case.
By conveniently and economically closing the discharge end of the spark tube in this manner, the folded wall portions of the fins 66 can be easily unfolded by the spark of the primer, while effectively preventing entry into the tube. spark, a considerable distance, of particles of the ignition charge 26 packed all around, before the cartridge is fired o To seal even very small interstices g between the folded wall parts of any one radial fins 66, the closed end 60 of the spark tube 30 can advantageously be immersed in a suitable sealant such as lacquer 1, for example,
a small amount of which will be entrained by capillary attraction in these interstices and will dry there subsequently (figure 10).
The above described closure of the spark discharge end of the spark tube 30 is not only exceedingly simple and yet safe for the intended purpose, but will be opened from the center outward (Figure 6 ) under the stress of the pro-
<Desc / Clms Page number 6>
from primer 24, thereby ensuring uniform combustion of ignition charge 26 on all sides of spark tube 30 and, consequently, uniform ignition of the remaining charges 58 and 56, to produce at the outlet of the cartridge a uniform and very efficient flame, The easy opening of the closed discharge end 60 of the spark tube by the center thereof under the action of the spark coming from the primer,
is due to the fact that the folded wall parts of the radial fins 66 offer the least resistance to unfolding at the location of their common center x (FIG. 6).
Providing in the present cartridge a metal spark tube is also advantageous in that it allows the packing or stuffing of different loads 56, 58 and 26, in the socket 22 with considerable pressure, without deforming the tube. spark tube with a relatively thin wall thickness. The outer sleeve 22, even if it is made of paper, will resist without damage to a very high pressure packing of the various loads contained therein.
The cartridge in question with its metallic spark tube therefore lends itself easily to high pressure tamping of the charges contained therein, either by hand or mechanically, thus ensuring that these charges have the required charge density and do not move more until the cartridge is actually fired, further ensuring that the flame in the cartridge has the desired duration.
Correspondingly with the high pressure jamming of the charges in the socket 22, the present closed discharge end 60 of the spark tube 30 is of considerable importance in that it effectively prevents, over the entire length of time. length of the radial fins 66, which length is considerable any penetration into the spark tube of particles of the ignition charge 26 more or less strongly packed, especially when the closed discharge end of the spark tube has been further sealed with lacquer, as described.
The invention may be carried out in specific manners other than those described herein without departing from the spirit and essential characteristics of the invention, and the present embodiments are, therefore, to be considered under. all reports as being given by way of illustration and without being restrictive, any change occurring within the limits of design and equivalence of the appended claims being considered as covered by them.
CLAIMS.
1. An ignition cartridge comprising a socket with a head; a primer in the head, a slow-burning powder base charge and an ignition charge in said socket, the base charge of which is interposed between the head of the socket and the ignition charge and has a pitch - interior wise through which the spark coming from the primer passes directly into the ignition charge, and the latter is intended to ignite said base load, a closure for said socket, and a corresponding part. An elongated branch of combustible metal extending into said base charge substantially across the longitudinal extent of the latter and intended to be melted and entrained as globules by the flame emerging from the fired cartridge.