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La présente invention concerne un brûleur à combustible pour une tuyère de propulsion à fluide gazeux, du genre qui com- prend une enveloppe stabilisatrice de la flamme disposée axiale- ment, comportant à son extrémité avant, un montage annulaire d'aubes de turbulence.
Suivant l'invention, une enveloppe annulaire supplémen- taire est prévue de façon à former une chambre annulaire qui est dirigée axialement et dont l'extrémité arrière est agencée de façon'à communiquer avec les aubes et l'extrémité avant ouverte de--façon à recevoir, pendant la marche, une petite proportion des gaz contenant de l'oxygène qui traversent la tuyère,' au moins un gicleur d'alimentation de combustible pour le stabilisateur de
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la flamme étant prévu près de l'extrémité avant de la chambre, et l'agencement du gicleur d'alimentation de combustible et de la chambre annulaire étant tel qu'en pratique, les gaz contenant du combustible et de l'oxygène se mélangent dans la chambre annu- laire, tout ce mélange allant? ensuite,
en passant par les aubes dans l'enveloppe stabilisatrice.
,,Dans le cas d'un turbo-réacteur, la paroi intérieure de l'enveloppe annulaire peut, si on le désire, être formée par une partie arrière axiale de la partie centrale du cône d'échappement, qui supporte également l'enveloppe stabilisatrice.
En variante; la paroi intérieure de l'enveloppe annulaire peut être formée par un carénage en obus qui diverge vers l'arrière.
Des gicleurs à combustible peuvent être placés devant l'extrémité avant de l'enveloppe annulaire et près de cette extré- mité.
Envariante, les gicleurs d'alimentation à combustible peuvent être logés dans le carénage.
La section de la chambre annulaire diminue de préférence vers l'arrière, ce qui accélère l'écoulement des gaz et du com- bustible et contribue au mélange.
Dans les dessins annexés : la Fig. 1 est une coupe axiale d'une forme d'exécution du brûleur suivant l'invention dans, une application dans laquelle il sert à réchauffer les gaz contenant de l'oxygène dans la tuyère d'un moteur à réaction; et, la Fig. 2 est une vue semblable d'une autre forme d'exé- cution dans la même application.
Dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 1, une partie de,la tuyère est représentée en 11, et une partie d'ex- rémité arrière de la partie centrale du cône d'échappement en 12.
Un groupe d'entretoises radiales est prévu, parmi lesauelles deux entretoises de section mince représentées en 13 servent à suppor- ter la partie centrale du cône d'échappement par rapport à la partie
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extérieure 11a de ce cône.
La partie centrale du cône d'échap ement pos de une partie d'extrémité arrière qui comporte une section de paroi con- vergente 14 formant la paroi intérieure d'une enveloppe annulaire.
La paroi extérieure de cette enveloppe annulaire est représentée en 16, et les parois 14 et 16, ainsi qu'un montage annulaire -d'aubes radiales dirigées axialement 17 qui relient ces parois, sont formés d'une seule pièce et procurent une chambre de mélange annulaire dont la section va en diminuant vers l'arrière.
On voit que la+partie centrale du cône d'échappement comporte une bride intérieure 18 à son extrémité arrière encastrée dans une bride 19 de la paroi 14 et convenablement fixée à cette dernière, et que l'extrémité arrière de cette paroi comporte une bride 20 qui at- taque de la¯même façon une bride 21 prévue à l'extrémité avant d'une paroi cylindrique 15 qui fait partie de l'enveloppe stabi- lisatrice 22 et constitue un prolongement de la paroi intérieure 14. L'extrémité avant de l'enveloppe stabilisatrice est annulai- rement espacée de la paroi 15 et supportée par cette paroi par l'intermédiaire de plusieurs aubes de turbulence 28, et constitue un prolongement de la paroi extérieure 16.
L'enveloppe stabilisa- trice est ainsi supportée par la partie centrale du cône d'échappe- ment 14.
Plusieurs gouttières 23 qui sont dirigées axialement et qui s'étendent radialement sont-disposées autour de l'enveloppe stabilisatrice 22 et sont ouvertes à leurs extrémités arrière et reliées à leurs extrémités avant à un anneau de montage 24 pourvu de bossages circonférentiellement espacés 25 destinés à des boulons de montage 26 qui se vissent dans,des trous taraudés dans des bossages correspondants 27 de la paroi 16. Les boulons 26 serrent également, entre les extrémités adjacentes de la paroi 16 et de l'anneau 24, un second anneau de montage 29.
Cet anneau de montage comporte des oreilles 30 disposées circonférentiellement (par exemple trois) sur lesquelles sont arti-
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.bulbes les.extrémités correspondantes des biellettes 31 qui, à
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leurs autres 'axtrémités, supportent un collecteur annulaire de .réchauffage On combustible 32, par l'intermédiaire de pivots 33.
Le collecteur,-est ainsi maintenu en place d'une façon permettant une dilatation thermique relative, et est alimenté de combustible par un tuyau ±-*alimentation 24 qui s'étend vers l'intérieur à travers la arpoi de la tuyère.
Sur sa face arrière, le collecteur comporte des gicleurs
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â cotti,b.e.arc..reon,férentiellement espacés 35 (dont un seul est représenté en nombre égal aux gouttières 23 et disposés en regard de ces gouttières, et il comporte également sur sa face avant un ; certain nombre de tuyaux circonférentiellement espacés 36-(dont un seul est représenté) qui possèdent des sorties latérales à
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travers lesquelles le combustible est pulvérisé dans l'embouchure annulaire située entre les extrémités avant des parois 14 et 16, comme le. montre les flèches 37.
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'¯) . Lag'encement est tel que les courants de gaz contenant
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'de l'oxygène à. travers l'anneau formé entre la partie centrale du cône*'d'échappement 12 et la partie extérieure lla de ce cône
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est divisé par la paroi 16, un courant principal entraînant le combustible étant dirigé par les gicleurs 35 vers les extrémités
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gavant formées"des gouttières 23,
et une partie restante relati- vement peu importante pénétrant avec le combustible vaporisé 37 0.dans la'chambre annulaire ménagée entre les parois 14 et 16 et '.se mélangeant dans cette chambre avant de franchir les aubes de turbulence 29 -et pénétrer dans l'enveloppe stabilisatrice 22 pour
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maintenir la. c-ombustion dans cette enveloppe. Les extrémités arrière ouverts des gouttiêres procurent un dispositif de retenue de la flamme pour le combustible principal qui s'écoule à l'exté- rieur du stabilisateur.
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"f 9¯=/¯'fi' '0r.ë ±..orme connue de système d'allumage (non représenté) peut être prévue pour amorcer la combustion.
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Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 2, l'enveloppe stabilisatrice 39 est supportée par des b des radiales 40 dans la tuyère 41, et est pourvue de trois gouttières exté- rieures 42 (dont deux seulement sont représentées) qui ne communi- quent pas avec l'intérieur de l'enveloppe mais qui sont ouvertes à leurs extrémités arrière pour agir comme dispositifs de retenue de la flamme.
L'extrémité avant de l'enveloppe 39 est engagée sur un anneau extérieur 43 qui vient d'une pièce avec un obus 44 dont la pointe est dirigée vers l'avant, la face avant de l'anneau 43 étant engagée sur une enveloppe en substance cylindrique 45 qui est ouverte à son extrémité avant et a.nnulaireinent espacée de l'obus, de façon à former la chambre de mélange annulaire. Un montage annulaire d'aubes de turbulence 46' est prévu entre l'anneau 43 et l'obus, et relie ces deux éléments en une pièce.
Une de ces aubes, indiquée en 46a est localement épaissie, à l'endroit où elle est pourvue d'un conduit 47 qui part d'un tuyau 48 d'alimentation de combustible du stabilisateur, et pénètre radialement dans la balle, pour déboucher dans un conduit axial 49 ménagé dans l'obus.
Le conduit 49 alimente au moins une sortie 50 d'où'le combustible est dirigé vers l'arrière dans la chambre annulaire entre l'obus et l'enveloppe 45.
Une gouttière annulaire 51 est prévue près de l'extré- mité arrière du stabilisateur et est supportée par la tuyère par des biellettes articulées 51a, et devant son extrémité fermée est prévu un collecteur annulaire principal de réchauffage du combustible 52 qui est supportée par l'intermédiaire de biellettes 53, par les bandes 40 et est alimenté par un tuyau d'alimentation 54.
Les tuyaux d"alimentation de combustible 48 et 54 sont supportés à leurs extrémités extérieures par des raccords d'alimen- tation 55, 56 qui traversent la paroi de la tuyère.
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L'extrémité avant de l'enveloppe 45, qui ;si. roulée en bourrelet en 57, est située derrière le cône d'échappement (non représenté), et l'agencement est tel que les gaz qui contiennent de l'oxygène sont divisés en deux courants par l'extrémité avant de cette enveloppe. Le courant principal se trouve à l'extérieur de l'enveloppe 45 et entraîne le combustible qui est dirigé vers l'arrière, à partir des gicleurs 58 du collecteur 52,vers la gouttière 51 ;
que le courant de gaz restante relativement peu important, passe dans la chambre annulaire entre l'enveloppe 45 et l'obus 44 et ensuite entre les aubes 46, 40a pour pénétrer dans l'enveloppe stabilisatrice 39
L'obus 44 et l'enveloppe 45 délimitent une chambre de mélange dont la section va en diminuant vers l'arrière.
Un allumeur 59 servant à amorcer la combustion dans le stabilisateur est maintenu près du centre de l'extrémité avant de l'enveloppe, stabilisatrice par une tige 6U qui s'étend radialement à travers l'enveloppe et la tuyère.
Quoique le stabilisateur de la présente invention soit particulièrement applicable à des turbo-réacteurs pour un dispositif de post-combustion ou de réchauffage, il peut également s'appliquer à des statoréacteurs.
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The present invention relates to a fuel burner for a gaseous fluid propulsion nozzle, of the type which comprises an axially arranged flame stabilizing casing having at its front end an annular arrangement of turbulence vanes.
According to the invention, an additional annular casing is provided so as to form an annular chamber which is directed axially and the rear end of which is arranged so as to communicate with the vanes and the open front end in such a way. to receive, during operation, a small proportion of the gases containing oxygen which pass through the nozzle, 'at least one fuel supply nozzle for the stabilizer of
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the flame being provided near the front end of the chamber, and the arrangement of the fuel supply nozzle and the annular chamber being such that in practice the gases containing fuel and oxygen mix in the annular chamber, all this mixture going? then,
passing through the vanes in the stabilizer casing.
,, In the case of a turbo-reactor, the internal wall of the annular casing can, if desired, be formed by an axial rear part of the central part of the exhaust cone, which also supports the casing stabilizer.
As a variant; the inner wall of the annular casing may be formed by a shell fairing which diverges towards the rear.
Fuel jets may be placed in front of and near the front end of the annular casing.
Alternatively, the fuel feed jets may be housed in the fairing.
The section of the annular chamber preferably decreases towards the rear, which accelerates the flow of gases and fuel and contributes to mixing.
In the accompanying drawings: FIG. 1 is an axial section of an embodiment of the burner according to the invention in an application in which it is used to heat the gases containing oxygen in the nozzle of a jet engine; and, FIG. 2 is a similar view of another embodiment in the same application.
In the embodiment shown in FIG. 1, part of the nozzle is shown at 11, and a rear end part of the central part of the exhaust cone at 12.
A group of radial spacers is provided, among the spacers two thin cross-section spacers shown at 13 serve to support the central part of the exhaust cone with respect to the part.
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exterior 11a of this cone.
The central part of the exhaust cone is a rear end part which has a converging wall section 14 forming the inner wall of an annular casing.
The outer wall of this annular envelope is shown at 16, and the walls 14 and 16, as well as an annular assembly - of axially directed radial vanes 17 which connect these walls, are formed in one piece and provide a chamber of annular mixture, the section of which decreases towards the rear.
It can be seen that the central part of the exhaust cone comprises an inner flange 18 at its rear end embedded in a flange 19 of the wall 14 and suitably fixed to the latter, and that the rear end of this wall comprises a flange 20 which attacks in the same way a flange 21 provided at the front end of a cylindrical wall 15 which forms part of the stabilizing shell 22 and constitutes an extension of the inner wall 14. The front end of the stabilizing envelope is annularly spaced from the wall 15 and supported by this wall by means of several turbulence vanes 28, and constitutes an extension of the outer wall 16.
The stabilizing envelope is thus supported by the central part of the exhaust cone 14.
Several axially directed and radially extending gutters 23 are disposed around the stabilizer shell 22 and are open at their rear ends and connected at their front ends to a mounting ring 24 provided with circumferentially spaced bosses 25 for mounting bolts 26 which thread into, tapped holes in corresponding bosses 27 of wall 16. Bolts 26 also clamp, between adjacent ends of wall 16 and ring 24, a second mounting ring 29 .
This mounting ring has circumferentially disposed ears 30 (for example three) on which are articulated
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.bulbs the corresponding ends of the rods 31 which, to
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their other 'axtrémités, support an annular collector of .reheating On fuel 32, by means of pivots 33.
The manifold is thus held in place in a manner permitting relative thermal expansion, and is supplied with fuel by a ± - * feed pipe 24 which extends inwardly through the nozzle artery.
On its rear face, the collector has jets
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â cotti, bearc..reon, ferentially spaced 35 (only one of which is shown in number equal to the gutters 23 and arranged opposite these gutters, and it also has on its front face a number of circumferentially spaced pipes 36- (only one of which is shown) which have side outlets
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through which the fuel is sprayed into the annular mouth located between the front ends of the walls 14 and 16, such as. shows arrows 37.
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'¯). The arrangement is such that the gas streams containing
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'oxygen to. through the ring formed between the central part of the exhaust cone 12 and the outer part 11a of this cone
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is divided by the wall 16, a main stream carrying the fuel being directed by the nozzles 35 towards the ends
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gavant formed "gutters 23,
and a relatively small remaining portion penetrating with the vaporized fuel 370 into the annular chamber formed between the walls 14 and 16 and mixing in this chamber before passing through the turbulence vanes 29 and entering the chamber. '22 stabilizer cover for
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maintain the. c-ombustion in this envelope. The open back ends of the gutters provide a flame retainer for the main fuel flowing out of the stabilizer.
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"f 9¯ = / ¯'fi '' 0r.ë ± .. known form of ignition system (not shown) may be provided to initiate combustion.
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In the embodiment shown in FIG. 2, the stabilizer shell 39 is supported by radials 40 in the nozzle 41, and is provided with three outer gutters 42 (of which only two are shown) which do not communicate with the interior of the nozzle. envelope but which are open at their rear ends to act as flame retainers.
The front end of the casing 39 is engaged on an outer ring 43 which comes in one piece with a shell 44 whose tip is directed forward, the front face of the ring 43 being engaged on a casing in cylindrical substance 45 which is open at its front end and angularly spaced from the shell, so as to form the annular mixing chamber. An annular assembly of turbulence vanes 46 'is provided between the ring 43 and the shell, and connects these two elements in one piece.
One of these blades, indicated at 46a is locally thickened, at the place where it is provided with a duct 47 which leaves from a pipe 48 for supplying fuel to the stabilizer, and penetrates radially into the ball, to emerge in an axial duct 49 formed in the shell.
The conduit 49 supplies at least one outlet 50 from which the fuel is directed rearwardly into the annular chamber between the shell and the casing 45.
An annular gutter 51 is provided near the rear end of the stabilizer and is supported by the nozzle by hinged links 51a, and in front of its closed end is provided a main annular fuel reheat manifold 52 which is supported by the gasket. intermediate rods 53, by the bands 40 and is fed by a supply pipe 54.
The fuel feed pipes 48 and 54 are supported at their outer ends by feed fittings 55, 56 which pass through the wall of the nozzle.
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The front end of the casing 45, which; if. rolled into a bead at 57, is located behind the exhaust cone (not shown), and the arrangement is such that the gases which contain oxygen are divided into two streams by the front end of this envelope. The main stream is outside the casing 45 and carries the fuel which is directed rearward, from the nozzles 58 of the collector 52, towards the gutter 51;
that the relatively small remaining gas stream passes into the annular chamber between the casing 45 and the shell 44 and then between the blades 46, 40a to enter the stabilizing casing 39
The shell 44 and the casing 45 define a mixing chamber, the section of which decreases towards the rear.
An igniter 59 for initiating combustion in the stabilizer is held near the center of the front end of the stabilizer casing by a rod 6U which extends radially through the casing and the nozzle.
Although the stabilizer of the present invention is particularly applicable to turbo-reactors for a post-combustion or reheating device, it can also be applied to ramjets.