Dispositif pour brûler du combustible dans un courant de gaz comburant animé d'une grande vitesse La présente invention a pour objet un dispositif pour brûler du combustible dans un courant de gaz comburant animé d'une grande vitesse, selon la revendication, du brevet principal, c'est-à-dire com prenant un, corps pourvu d'au moins un ajutage débouchant dans ledit courant dans une direction inclinée par rapport à la direction d'écoulement de celui-ci,
pour former un jet auxiliaire ayant une composante de vitesse perpendiculaire à la vitesse du courant, de manière à intercepter des filets de ce dernier et à créer dans son sillage une zone de turbulence, et comprenant de plus des moyens pour injecter au moins une partie du combustible dans un conduit alimentant en gaz sous pression ledit ajutage, de sorte que le jet auxiliaire éjecté de cet ajutage soit formé d'un mélange carburé.
La combustion qui se produit dans l'enceinte parcourue par le courant de gaz ne peut se propager dans le fluide auxiliaire ainsi carburé, avant sa sortie de l'ajutage, en raison du fait que la vitesse élevée acquise par le fluide auxiliaire dans la traversée de celui-ci, pour la formation d'un écran fluide efficace ayant une bonne pénétration dans le courant de gaz, est bien plus grande que la vitesse de propagation de la flamme.
Le dispositif selon la présente invention est carao- térisé en ce qu'il comprend en outre un allumeur propre à produire une flamme ou étincelle d'allu mage, à proximité du jet auxiliaire, après sa sortie dudit ajutage, de telle sorte que ledit jet, formé d'un mélange;
carburé, s'allume en formant une flamme pilote qui permet d'allumer la combustion ayant lieu dans l'enceinte parcourue par le courant de gaz et de la stabiliser même aux faibles richesses.
Ainsi, la propagation de la flamme dans l'en ceinte est favorisée non seulement par l'énergie tourbillonnaire de l'écran fluide, mais également par l'énergie thermique de la combustion qui se produit au sein de cet écran et pénètre profondément dans l'enceinte.
Quand on n'injecte dans le fluide auxiliaire qu'une fraction faible du combustible devant être brûlé dans l'enceinte, il est possible de faire jouer au fluide auxiliaire carburé le rôle de support d'une veilleuse, avant que les injecteurs principaux aient commencé à débiter et qui facilitera l'allumage du combustible fourni ensuite par ces injecteurs prin- cipaux,
ainsi que le maintien de la combustion prin cipale quelle que soit la richesse en combustible du flux en écoulement dans l'enceinte, aussi faible soit-elle.
Il est donc possible de la sorte d'obtenir une mise en, action très progressive de la combustion principale et une grande souplesse de fonction nement.
Le dessin. annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. L'unique figure représente cette forme d'exécu tion en coupe longitudinale.
Dans la partie amont d'une tuyère 3 de post combustion de propulseur à réaction se trouve un corps central 24 dont la section décroissante de l'amont vers, l'aval permet l'amortissement de la vitesse élevée du fluide comburant sortant de la turbine (non représentée, mais qui serait située à gauche de la figure). Ce corps central est soutenu par des bras profilés 25 le reliant à la paroi de la tuyère 3.
Il peut être constitué par le capotage que l'on trouve souvent dans les propulseurs à réaction à turbine à la sortie de celle-ci et qui contient son palier arrière. Afin de pouvoir former un écran fluide stabilisant la flamme des injecteurs de post-combusr tion 1 disposés autour du corps central 24,
ce corps comporte, à sa partie aval, des ajutages 8 disposés suivant plusieurs rangées successives, le diamètre des ajutages allant de préférence en décroissant de la rangée amont à la rangée aval.
Les ajutages sont alimentés par du fluide sous pression constitué avantageusement par de l'air fourni par le compres- seur du propulseur et arrivant par un tuyau 6 avec vanne 7 à l'intérieur du corps central 24, à l'aval de celui-ci. Ce fluide est carburé par l'injecteur 1a et s'échappe dans le courant gazeux principal par les ajutages 8, en pénétrant dans ce courant sous forme de petits jets à grande vitesse,
qui forment les écrans stabilisant et améliorant la combustion du combustible introduit par les injecteurs 1 dans la tuyère 3. Une bougie électrique 26 ou autre organe d'allumage (allumeur à poudre, par exemple) est montée sur le cône 24 (ou sur tout autre support), de manière que ses électrodes 26a se trouvent à l'extérieur du cône 24 dans la chambre de post= combustion de la tuyère 3 et, de préférence, un peu en,
aval des jets auxiliaires carburés sortant des orifices 8.
On pourra faire fonctionner le dispositif décrit comme suit Quand on voudra allumer la postcombustion, on ouvrira d'abord la vanne d'air 7, puis, on alimen tera l'injecteur auxiliaire la, sans alimenter les injec teurs 1, les vannes 27 de ces injecteurs étant fermées..
En mettant alors sous tension la bougie 26, on pro duira des étincelles qui allumeront la flamme dans le sillage des jets carburés 8.
Ceci fait, on pourra ouvrir les vannes 27 pour alimenter les injecteurs principaux et le plein. régime de combustion pourra alors être obtenu facilement dans là tuyère 3, grâce aux flammes pilotes formées par les jets auxiliaires qui serviront concurremment à stabiliser cette com bustion.
On pourra attendre un moment entre l'al lumage des jets sortant des ajutages 8 et l'alimen- tation des injecteurs principaux 1, de manière que l'enceinte de la tuyère 3 ait été bien chauffée par les flammes pilotes. Le conducteur de l'engin allu mera donc les flammes pilotes. dès qu'il envisagera un usage possible de la postcombustion. Il pourra les maintenir allumées après extinction de la post combustion par fermeture des vannes 27, s'il pense devoir à nouveau recourir à la postcombustion.
Il convient de noter, au surplus, que la présence des flammes pilotes permet de réduire le débit aux injecteurs principaux par fermeture partielle des vannes 27 et d'avoir ainsi des régimes réduits de postcombustion, sans risque d'extinction par richesse insuffisante, grâce à la turbulence et à la chaleur entretenues par les flammes pilotes.
,L'injecteur auxiliaire la peut avoir un débit faible par rapport à celui des injecteurs principaux. Le rapport du débit masse de combustible introduit par cet injecteur au débit masse du gaz de l'écoule- ment principal peut être réduit à des valeurs de l'ordre de 1/1000.
Device for burning fuel in a stream of oxidizing gas driven at high speed The present invention relates to a device for burning fuel in a stream of oxidizing gas driven at high speed, according to claim, of the main patent, that is to say comprising a body provided with at least one nozzle opening into said stream in a direction inclined with respect to the direction of flow thereof,
to form an auxiliary jet having a speed component perpendicular to the speed of the current, so as to intercept streams of the latter and to create in its wake a zone of turbulence, and further comprising means for injecting at least part of the current fuel in a conduit supplying pressurized gas to said nozzle, so that the auxiliary jet ejected from this nozzle is formed from a fuel mixture.
The combustion which takes place in the chamber through which the gas stream passes cannot propagate in the auxiliary fluid thus fueled, before it leaves the nozzle, due to the fact that the high speed acquired by the auxiliary fluid in the passage thereof, for the formation of an effective fluid screen having good penetration into the gas stream, is much greater than the flame propagation speed.
The device according to the present invention is characterized in that it further comprises an igniter capable of producing a flame or ignition spark, near the auxiliary jet, after it leaves said nozzle, such that said jet , formed from a mixture;
carbureted, ignites forming a pilot flame which makes it possible to ignite the combustion taking place in the chamber traversed by the gas current and to stabilize it even at low levels.
Thus, the propagation of the flame in the enclosure is favored not only by the vortex energy of the fluid screen, but also by the thermal energy of the combustion which occurs within this screen and penetrates deeply into the 'pregnant.
When only a small fraction of the fuel to be burned in the enclosure is injected into the auxiliary fluid, it is possible to make the carbureted auxiliary fluid play the role of supporting a pilot, before the main injectors have started. to be delivered and which will facilitate the ignition of the fuel then supplied by these main injectors,
as well as maintaining the main combustion regardless of the fuel content of the flow flowing in the enclosure, however low it may be.
It is therefore possible in this way to obtain a very gradual start-up of the main combustion and great flexibility of operation.
The drawing. appended shows, by way of example, one embodiment of the subject of the invention. The only figure represents this form of execution in longitudinal section.
In the upstream part of a jet thruster post combustion nozzle 3 is a central body 24, the section of which decreases from upstream to downstream allows the damping of the high speed of the oxidizing fluid leaving the turbine. (not shown, but which would be located to the left of the figure). This central body is supported by profiled arms 25 connecting it to the wall of the nozzle 3.
It can be formed by the cowling which is often found in jet propellants with a turbine at the outlet thereof and which contains its rear bearing. In order to be able to form a fluid screen stabilizing the flame of the post-combustion injectors 1 arranged around the central body 24,
this body comprises, at its downstream part, nozzles 8 arranged in several successive rows, the diameter of the nozzles preferably decreasing from the upstream row to the downstream row.
The nozzles are supplied with pressurized fluid advantageously consisting of air supplied by the compressor of the propellant and arriving via a pipe 6 with valve 7 inside the central body 24, downstream thereof. . This fluid is carburized by the injector 1a and escapes into the main gas stream through the nozzles 8, entering this stream in the form of small jets at high speed,
which form the screens stabilizing and improving the combustion of the fuel introduced by the injectors 1 into the nozzle 3. An electric spark plug 26 or other ignition device (powder igniter, for example) is mounted on the cone 24 (or on any other support), so that its electrodes 26a are located outside the cone 24 in the post-combustion chamber of the nozzle 3 and, preferably, a little,
downstream of the carbureted auxiliary jets coming out of the orifices 8.
We can operate the device described as follows.When we want to turn on the post-combustion, we will first open the air valve 7, then, we will feed the auxiliary injector 1, without supplying the injectors 1, the valves 27 of these injectors being closed.
By then energizing the spark plug 26, sparks will be produced which will ignite the flame in the wake of the carbureted jets 8.
This done, we can open the valves 27 to supply the main injectors and the full. combustion speed can then be easily obtained in the nozzle 3, thanks to the pilot flames formed by the auxiliary jets which will serve concurrently to stabilize this combustion.
We can wait a moment between the lighting of the jets leaving the nozzles 8 and the supply of the main injectors 1, so that the enclosure of the nozzle 3 has been well heated by the pilot flames. The driver of the machine will therefore ignite the pilot flames. as soon as he considers a possible use of post-combustion. He can keep them on after the post-combustion has been extinguished by closing the valves 27, if he thinks he has to resort to post-combustion again.
It should be noted, moreover, that the presence of the pilot flames makes it possible to reduce the flow rate to the main injectors by partially closing the valves 27 and thus to have reduced post-combustion regimes, without risk of extinction by insufficient richness, thanks to the turbulence and heat sustained by the pilot flames.
, The auxiliary injector 1a can have a low flow rate compared to that of the main injectors. The ratio of the mass flow rate of fuel introduced by this injector to the mass flow rate of the gas in the main flow can be reduced to values of the order of 1/1000.