La présente invention est relative à un dispositif permettant de contrôler
la direction d'un flux gazeux.
Dans la technique dite"fluidique", il est bien connu d'utiliser un appareil communément désigné par "amplificateur bistable". Le principe de fonctionnement
d'un tel amplificateur est bien connu et repose sur le phénomène de la propriété d'attachement d'un jet gazeux turbulent plan à une paroi solide adjacente; ce phénomène est désigné le nom d'effet Coanda. Si la paroi n'est pas trop distante
du jet ou trop inclinée par rapport à celui-ci, le phénomène conduit à la formation d'une "bulle de recirculation" en dépression, ce qui force le jet gazeux à s'incurver et à se rapprocher de la paroi au delà de la bulle de recirculation.
Lorsque les conditions d'équilibre sont détruites, c'est-à-dire quand la dépression de la bulle de recirculation est détruite par injection d'un certain volume
de gaz, l'attachement du jet à la paroi est supprimé.
En petites dimensions, les amplificateurs bistables sont utilisés dans un
grand nombre d'applications; il ne semble pas toutefois que, jusqu'à présent,
des appareils de ce type aient été utilisés dans des installations de puissance.
La présente invention est relative à un dispositif mettant en oeuvre le phénomène de l'effet Coanda pour le contrôle de la direction du flux des gaz d'échappement d'une turbine à gaz de puissance vers deux sorties distinctes, par exemple
une chaudière travaillant en cycle combiné avec la turbine et un silencieux d' échappement à l'air libre. Par rapport aux dispositifs connus, le dispositif suivant l'invention présente l'avantage de ne comporter aucune pièce mobile dans le
flux des gaz d'échappement de la turbine à gaz.
Selon la présente invention, le dispositif de contrôle de la direction du
flux des gaz d'échappement d'une turbine à gaz vers deux sorties distinctes suivant le principe d'un amplificateur bistable est caractérisé en ce qu'il comprend
une tuyère de puissance de section rectangulaire qui débite le flux de gaz à contrôler, deux conduits de gaz à parois planes parallèles à l'axe longitudinal
de la tuyère de puissance débouchant dans l'une et l'autre des sorties distinctes,
un diviseur parallèle à l'axe longitudinal de la tuyère de puissance placé à l'arrière du dispositif dans le sens de progression du flux gazeux pour diriger
ce flux gazeux vers l'une ou l'autre des deux sorties, deux tuyères de contrôle
de section rectangulaire et parallèles à la tuyère de puissance et débouchant
dans le dispositif en arrière de la tuyère de puissance et des moyens pour mettre sous pression l'une ou l'autre des tuyères de contrôle pour provoquer la destruction de la bulle de recirculation le long de la paroi plane adjacente à cette
tuyère, ce qui a pour résultat le basculement du flux gazeux vers la paroi plane adjacente à l'autre tuyère de contrôle, le flux gazeux étant ainsi basculé d'un
des conduits de gaz vers l'autre.
Les dessins annexés représentent respectivement: <EMI ID=1.1> à gaz munie d'un dispositif de contrôle de la direction du flux des gaz d'échappement suivant la présente invention;
- en figure <2> et <3>, respectivement en vue en élévation et en vue en plan, une représentation simplifiée d'un exemple de réalisation.
<EMI ID=2.1>
jet de gaz à contrôler, située à la sortie de l'ensemble compresseur-turbine
(représenté schématiquement en traits mixtes) , est de section rectangulaire
et a son axe vertical par rapport au plan du dessin. Le jet de gaz d'échappement est à diriger vers l'un des deux conduits 2 et 3 qui débouchent respectivement vers la chaudière et vers le silencieux d'échappement à l'air libre. les conduits <2> et 3 sont déterminés par des parois latérales 4 et 5 et par un diviseur médian 6; les parois 4 et 5 et celles du diviseur 6 sont parallèles à l'axe de la tuyère de puissance 1.
De l'application du fonctionnement des amplificateurs bistables, il est connu que le jet de gaz débité par la tuyère de puissance 1 sera dirigé vers le conduit 2 ou vers le conduit 3, selon qu'il se formera, en arrière de la tuyère de
<EMI ID=3.1>
paroi 3, approximativement aux endroits repérés respectivement par 7 et 8.
Pour assurer le contrôle de la direction du jet de gaz, deux tuyères de contrôle 9 et 10 sont prévues immédiatement en arrière de la tuyère de puissance 1, à proximité des endroits 7 et 8 où se forment les bulles de recirculation. Les tuyères de contrôle 9 et 10 sont également des tuyères de section rectangulaire parallèles à la tuyère de puissance 1. Elles peuvent être alimentées par un fluide gazeux sous pression, par exemple de l'air, afin de détruire la dépression de la bulle de recirculation adjacente et provoquer le basculement du jet de gaz débité par la tuyère de puissance 1.
Par exemple, si un état de régime est établi dans lequel le jet de gaz débité par la tuyère de puissance 1 est dirigé vers le conduit 2, donc vers la chaudière, il existe une bulle de recirculation à l'endroit repéré 7 sur le dessin et le jet de gaz subit un phénomène d'attachement à la paroi 4. Comme la bulle de recirculation est en dépression, l'alimentation en air sous pression de la tuyère de contrôle 9 détruira cette dépression et provoquera le basculement du jet de gaz du conduit 2 vers le conduit 3 par la formation d'une nouvelle bulle de recirculation à l'endroit repéré 8 sur le dessin. Un nouvel état de régime sera ainsi établi dans lequel le jet de gaz débité par la tuyère de puissance 1 est dirigé vers le conduit 3, donc vers le silencieux d'échappement à l'air libre. Ce nouvel état de régime restera stable jusqu'à ce qu'une opéra-
<EMI ID=4.1>
le rebasculement du jet de gaz du conduit 3 vers le conduit 2.
Dans la forme de réalisation représentée aux figures 2 et 3, on a supposé que les deux conduits de sortie menant respectivement vers la chaudière et vers le silencieux sont coudés vers le haut. Le dispositif comprend dès lors deux cheminées <1><1> et <1><2>, raccordées à un divergent 13 à parois planes par l'intermédiaire de deux coudes 14 et 15, avec un diviseur médian 16. A la partie latérale gauche du divergent <1><3> se trouve la tuyère de puissance 17, de section rectangulaire et dont l'axe longitudinal est horizontal et parallèle à l'arête médiane du diviseur 16. Les tuyères de contrôle 18 et 19 sont situées à l'entrée du divergent <1>3, juste après la tuyère de puissance 17; elles sont également de section rectangulaire et leur axe longitudinal est parallèle à celui de la tuyère de puissance 17.
Chacune des tuyères de contrôle 18 et 19 est raccordée par une vanne 20 à une tuyauterie d'amenée d'air sous pression 21.
Il a été constaté lors des expérimentations que le basculement du flux gazeux débité par la tuyère de puissance pouvait être obtenu en mettant en jeu des
<EMI ID=5.1>
représente environ quelques pour cents de celui de la tuyère de puissance, soit un gain de 20 à 30 environ. Un tel débit de contrôle peut facilement être pro-
<EMI ID=6.1>
si faire usage des soutirages du compresseur de la turbine à gaz, moyennant des valves de contrôle appropriées.
Il a également été constaté qu'une fois le basculement du jet de gaz débité par la tuyère de puissance a été obtenu, les débita de fluide de contrôle peuvent être annulés - bien que cela ne soit pas indispensable-. L'action des tuyères de contrôle peut donc être limitée au temps nécessaire au basculement, lequel n'excède pas quelques secondes malgré les dimensions du dispositif. Le temps de conmutation peut d'ailleurs être réduit en injectant le fluide dans
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du dispositif.
<EMI ID=8.1>
fluide de contrôle du côté où n'existe pas de bulle de recirculation. Il en résulte que les organes de commande du dispositif peuvent être réalisés d'une manière très simple, n'exigeant pas des solutions technologiques coûteuses.
Il * enfin été constaté que le conduit dans lequel le jet de gaz débité par la tuyère de puissance n'est pas dirigé se trouve en dépression. Il en résulte qu'il n'est pas indispensable de prévoir de dispositif spécial d'obturation de ce conduit et que l'aspiration d'air ambiant qui s'y opère empêche toute fuite
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1> au lieu de l'être dans un plan vertical, comme c'est le cas de la forme de réalisation illustrée aux figures 2 et 3. Dans ce cas, les conduits de sortie du flux gazeux sont disposés l'un à côté de l'autre, ou à proximité l'un de l'autre au bout d'un divergent horizontal en forme de V. Toutefois, la disposition suivant les figures 2 et 3 réduit fortement l'encombrement au sol du dispositif.
Par rapport aux solutions classiques mettant en oeuvre des moyens purement mécaniques tels que vannes, déflecteurs, etc..., le dispositif selon la présente invention présente l'avantage important de ne comporter aucune pièce mobile dans le trajet du jet de gaz à contrôler, d'où réduction particulièrement sensible des coûts d'investissement, d'entretien ou de réparation surtout si l'on tient compte du fait que la température du jet de gaz à contrôler est relativement élevée ( de l'ordre de 500 à 600[deg.]C). Le dispositif ne comprend aucune pièce en mouvement ce qui en diminue le prix de revient tout en assurant le basculement du jet de gaz à contrôler dans un temps très court.
REVENDICATIONS
<1>. Dispositif de contrôle de la direction du flux des gaz d'échappement d'une turbine à gaz vers deux sorties distinctes suivant le principe d'un amplificateur bistable caractérisé en ce qu'il comprend une tuyère de puissance de section rectangulaire qui débite le flux de gaz, deux conduits de gaz à parois planes parallèles à l'axe longitudinal de la tuyère de puissance débouchant dans l'une et l'autre des sorties distinctes, un diviseur parallèle à l'axe longitudinal de la tuyère de puissance placé à l'arrière du dispositif dans le sens de progression du flux gazeux pour diriger ce flux gazeux vers l'une ou l'autre des deux sorties,
deux tuyères de contrôle débouchant dans le dispositif en arrière de la tuyère de puissance et des moyens pour mettre sous pression l'une ou l'autre des tuyères de contrôle pour provoquer la destruction de la bulle de recirculation le long de la paroi plane adjacente à cette tuyère, ce qui a pour résultat le basculement du flux gazeux vers la paroi plane adjacente à l'autre tuyère de contrôle, le flux gazeux étant ainsi basculé d'un des conduits de gaz dans l'autre.