CH522127A - Turbine à gaz et procédé de mise en action de cette turbine - Google Patents

Turbine à gaz et procédé de mise en action de cette turbine

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CH522127A
CH522127A CH374766A CH374766A CH522127A CH 522127 A CH522127 A CH 522127A CH 374766 A CH374766 A CH 374766A CH 374766 A CH374766 A CH 374766A CH 522127 A CH522127 A CH 522127A
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CH
Switzerland
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nozzle
gas
turbine
fuel
combustion chamber
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Application number
CH374766A
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English (en)
Inventor
Madison Blakely James
Edward Schurig Robert
Original Assignee
Sonic Dev Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/34Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by ultrasonic means or other kinds of vibrations

Description


  
 



  Turbine à gaz et procédé de mise en action de cette turbine
 Le présent brevet a pour objets une turbine à gaz et un procédé de mise en action de ces turbines.



   On s'est continuellement efforcé au cours de ces dernières années de mettre au point de meilleurs dispositifs de pulvérisation et de combustion de carburant pour des turbines à gaz en raison des difficultés auxquelles on s'est heurté avec les dispositifs existants.



   Une difficulté avec les brûleurs de turbines à gaz actuellement utilisés est que la gamme dans laquelle le débit du carburant qui passe dans le brûleur peut être modifié tout en permettant encore une pulvérisation satisfaisante, est trop limitée. Cela étant, dans de nombreux moteurs, plusieurs types et calibres de tuyères différents doivent être prévus dans un seul moteur de manière à fournir une capacité de réglage suffisante du débit du carburant. Cette exigence limite le type de chambre de combustion qu'on peut utiliser dans un moteur à turbine à gaz d'un encombrement et d'un type donné. Cela étant, le rapport poids-puissance du moteur n'est pas aussi petit que si on pouvait utiliser le type de chambre de combustion le plus approprié.



   Une autre difficulté avec des brûleurs-pulvérisateurs connus est qu'ils ne produisent habituellement pas une flamme de la forme la plus favorable. Par exemple, la plupart de ces flammes sont allongées et étroites et les gaz de combustion se déplacent à des vitesses relativement élevées. Cela signifie qu'il faut utiliser une chambre de combustion relativement longue pour permettre au combustible de brûler complètement. De plus, il s'ensuit également qu'on ne peut utiliser que certains types de chambres de combustion pour tirer parti au maximum de la configuration des flammes.



   Une difficulté avec certains brûleurs-pulvérisateurs est qu'ils exigent que les carburants liquides ou gazeux soient pompés à des pressions relativement élevées. Les pompes à haute pression requises pour ces systèmes augmentent le poids, le prix de revient, la complexité et la fragilité du moteur.



   Cela étant, la présente invention a pour but de procurer une turbine à gaz, qui évite les difficultées précitées.



   La turbine à gaz selon l'invention, comprenant une chambre à combustion, un compresseur et un brûleur pulvérisateur pour un carburant fluide, est caractérisée en ce que le brûleur-pulvérisateur comprend une tuyère comportant une sortie divergente et un résonateur prévu dans la chambre à combustion devant la sortie de la tuyère, et en ce que le compresseur est raccordé à l'entrée de la tuyère.



   Le procédé pour la mise en action de la turbine à gaz selon l'invention est caractérisé en ce qu'on introduit du gaz dans la tuyère, la pression du gaz étant telle que la tuyère produit dans une zone à combustion de la chambre à combustion un courant de gaz ayant une vitesse au moins sonique et une pression à la sortie de la tuyère inférieure à celle du gaz ambiant dans la zone à combustion, de manière à créer une implosion de gaz ambiant de la zone à combustion dans le courant de gaz, en ce qu'on dirige le courant de gaz vers le résonateur dans la zone à combustion et en ce qu'on introduit le carburant dans le courant de gaz pour pulvériser le carburant.



   Quelques formes d'exécution de la turbine objet de l'invention seront décrites, à titre d'exemple en se référant au dessin annexé, dans lequel:
 La fig. 1 est une vue en perspective en partie arrachée d'un brûleur-pulvérisateur faisant partie de la première forme d'exécution.



   La fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.



   La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.



   La fig. 4 est une coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la fig. 2.  



   La fig. 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la fig. 2.



   La fig. 6 est une vue en perspective, en partie arrachée et en partie schématique, de la première forme d'exécution.



   La fig. 7 est une vue en perspective, en partie arrachée et en partie schématique, de la seconde forme d'exécution.



   La fig. 8 est une coupe, en partie arrachée, suivant la ligne   8-8    de la fig. 6.



   La fig. 9 est une coupe, en partie arrachée, suivant la ligne 9-9 de la fig. 7.



   La fig. 10 est une vue en perspective d'un autre brûleur-pulvérisateur.



   La fig. 11 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la fig. 10.



   La fig. 12 est une coupe suivant la ligne 12-12 de la fig. 11, et
 la fig. 13 est une vue en élévation arrière, en partie en coupe transversale de la turbine représentée sur la fig. 6.



   Un brûleur-pulvérisateur 10 représenté aux fig. 1 à 5, est monté dans une paroi de la chambre de combustion d'une turbine à gaz et est construit suivant les principes des brevets suisses Nos 421579, 457937, 466174 et   438164.    Le brûleur-pulvérisateur 10 comprend une tuyère 12 comportant une entrée 14 recevant du gaz comprimé, une entrée convergente 16, une partie de stabilisation cylindrique 18 et une sortie divergente 20. La tuyère 12 peut transformer du gaz sous pression, par exemple de l'air, en un courant de gaz à grande vitesse qui est injecté dans l'air ambiant avec une pression interne à la sortie de la tuyère inférieure à la pression de l'air ambiant. Le courant ou le jet de gaz à grande vitesse est dirigé dans une cavité de résonance 22 prévue dans un organe de support 24.



   Le liquide à pulvériser est introduit dans le courant de gaz par deux lumières d'alimentation opposées 26 et 28 qui sont alignées perpendiculairement à l'axe longitudinal de la tuyère et qui s'ouvrent dans la partie stabilisatrice 1S.



   Ce pulvérisateur développe des ondes de pression soniques dont la longueur est accrue par une amplification   résonante    dans la cavité 22. Le liquide introduit dans le pulvérisateur semble être pulvérisé par les forces combinées des ondes de   choc    dans le courant de gaz à grande vitesse et les ondes de pression soniques amplifiées. Le liquide est divisé en de très petites gouttelettes de grosseur uniforme. La dépression qui règne à la sortie de la tuyère provoque une   implosion   du gaz ambiant (air) dans le jet et améliore fortement la pulvérisation.



   Lorsqu'un carburant liquide est pulvérisé dans le pulvérisateur et allumé, on obtient une flamme présentant des qualités incomparables. La combustion dans la flamme est presque complète et elle est très difficile à éteindre. De plus, grâce aux deux lumières d'alimentation de liquide opposées, la flamme présente une forme aplatie ou en éventail qui fait que le brûleur convient parfaitement pour les turbines à gaz.



   Une particularité extrêmement intéressante du pulvérisateur 10 est que les lumières de carburant 26 et 28 ont un diamètre comparativement grand. Elles ne sont donc pas facilement obstruées par des impuretés contenues dans le carburant et une pression d'alimentation relativement faible suffit pour débiter du   carburant    par les lumières 26 et 28 à un débit élevé satisfaisant.



   Une autre particularité extrêmement intéressante de ce pulvérisateur est qu'il peut être souvent utilisé avec des pressions très basses pour le gaz introduit dans la tuyère 12. Par exemple, dans de nombreuses applications telles que des turbines à gaz, la pression d'alimentation du gaz va de moins de 0,035   kgXcm2    à 0,35   k,glcm2    au   maximum.    Dans ces circonstances, la pression à la sortie des lumières d'alimentation 26 et 28 est souvent inférieure à la pression   atmosphérique    avec pour résultat que le carburant est aspiré dans la tuyère par la dépression et une pression supérieure à la pression atmosphérique n'est donc pas nécessaire.



   Quoique la pression d'alimentation de carburant peu élevée du pulvérisateur 10 soit avantageuse lorsque le pulvérisateur est utilisé avec de nombreux dispositifs de réglage de l'alimentation du carburant, on se heurte à des difficultés spéciales. En effet, ces dispositifs de réglage utilisent souvent la pression à l'entrée du pulvérisateur, c'est-à-dire la   contre-pression   du pulvérisateur comme signal d'entrée pour le dispositif de réglage. Comme les pompes commandées par ces dispositifs travaillent souvent à des pressions de refoulement relativement élevées, elles exigent souvent   mi    signal d'entrée de pression   également    élevé du pulvérisateur.

  Si le signal de contre-pression n'est pas suffisamment élevé, le dispositif de réglage tend souvent à être instable avec pour résultat que le carburant est débité d'une manière très inégale et que les flammes vacillent d'une manière correspondante.



   Comme on peut le voir sur la fig. 2, le dispositif d'alimentation de liquide pour remédier à cet inconvénient comprend une douille intérieure 30 qui est ajustée sur une partie cylindrique de la surface extérieure de la tuyère 12 et qui porte contre un épaulement situé près de l'extrémité avant ou aval de la tuyère 12. Une douille   extérieure    32 est placée sur la surface extérieure de la douille intérieure 30 et est fixée à son extrémité aval à une nervure annulaire 34 de la tuyère 12 constituée par une bague formant une gorge annulaire 36. Les orifices d'entrée des lumières d'alimentation de fluide 26 et 28 s ouvrent dans la gorge 36.



   Une gorge annulaire   38    ménagée dans l'extrémité amont de la douille intérieure 30 forme un passage d'entrée annulaire pour le fluide. La gorge 38 communique avec un raccord de conduite 40 qui fait partie de la douille extérieure 32.



   A la fig. 4, du carburant est refoulé dans le raccord d'entrée 40 par une pompe à haute pression et un dispositif de réglage 43. La contre-pression du carburant dans le passage d'entrée 38 est mesurée par le dispositif de réglage et est utilisée comme signal d'entrée.



   Pour amener la contre-pression dans le passage 38 à une valeur suffisamment élevée, on prévoit deux gorges hélicoïdales parallèles 42 et 44 dans la surface extérieure de la douille 30. Les gorges 42 et 44 forment, avec la douille 32, des passages d'écoulement de fluide qui s'opposent à un écoulement sinueux et qui sont raccordés au passage d'alimentation 38 et aux lumières d'alimentation 26 et 28.

 

   Comme on peut le voir sur la fig. 3, les orifices de sortie 46 et 48 des passages hélicoïdaux 42 et 44 sont décalés de 1800 l'un de l'autre et sont alignés sur un axe   fonna '    un angle de 900 avec l'axe des lumières 26 et 28.



  De même, comme on peut le voir sur la fig. 4, les orifices d'entrée 50 et 52 des passages hélicoïdaux 42 et 44 sont décalés de 1800   l'un    de l'autre et de 900 du raccord d'entrée 40 de manière à maintenir une alimentation uniforme à l'entrée.



   Les gorges 42 et 44 sont taillées dans la douille 30 comme un pas de vis et sont de section carrée. Chaque  gorge présente une section uniforme sur toute sa longueur. Les gorges 42 et 44 ont des sections égales mais leurs sections peuvent être délibérément inégales afin de modifier la forme de la pulvérisation ou de la flamme sortant du pulvérisateur. Les fonds des gorges 42 et 44 sont à niveau avec la surface formant le fond de la gorge de sortie 36 et avec le fond de la gorge 38 de manière à former un fond continu et lisse pour l'entrée et la sortie des gorges 42 et 44.



   Chaque gorge hélicoïdale 42 ou 44 offre une résistance de friction au passage du fluide. La longueur de chaque gorge est suffisante pour procurer la contre-pression désirée dans le passage d'entrée 38. Par exemple, dans une installation typique du pulvérisateur 10 dans une turbine à gaz, les gorges 42 et 44 assurent une pression de 4,2   kg/cm     ou plus à l'entrée et une pression très faible à la sortie.



   Les gorges 42 et 44 provoquent une perte de charge relativement importante en un espace relativement restreint. La douille intérieure dans laquelle les gorges 42 et 44 sont taillées fait partie de la tuyère cylindrique de sorte que les gorges 42 et 44 peuvent être assez longues tout en n'occupant que très peu de place, qui n'est habituellement pas nécessaire pour le pulvérisateur lui-même.



   Une particularité importante est que la section des gorges 42 et 44 est grande par rapport au diamètre de l'orifice d'un étrangleur classique qui peut être utilisé pour établir la perte de charge voulue. Les gorges 42 et 44 laissent donc passer facilement des carburants contenant de grandes quantités d'impuretés sans s'obstruer.



   Les fig. 10 à 12 représentent une autre forme d'exécution du brûleur-pulvérisateur 60 qui ressemble fortement au brûleur-pulvérisateur 10 représenté sur les fig. 1 à 5. Les différences principales entre les brûleurspulvérisateurs 10 et 60 sont que, dans le brûleur 60, le corps 12 de la tuyère est relativement court et est fixé à un dispositif d'alimentation de fluide 62 par une tige 64 et un tube 66. Cette construction place l'orifice d'entrée 68 de la partie convergente 16 de la tuyère en communication avec l'atmosphère et permet à la tuyère de recevoir de l'air comprimé directement du compresseur de la turbine, comme décrit en détail ci-après.



   Le dispositif d'alimentation de fluide 62 comprend un boîtier 70 comportant deux brides 72 percées de trous servant à monter le dispositif 60 dans un moteur. Le boîtier 70 comprend une cavité cylindrique verticale pourvue d'un perçage latéral 73 communiquant avec la cavité. Une extrémité du tube d'alimentation de fluide 66 est ajustée de force dans le perçage 73 de manière à s'ouvrir dans la cavité verticale du boîtier 70. Une extrémité de la tige 64 est pressée dans un perçage semblable formé dans le boîtier 70 au-dessus du perçage 73.



   Un bouchon cylindrique 74 est placé dans la cavité verticale du boîtier 70 et comporte une gorge hélicoïdale 76 de section carrée taillée dans sa surface extérieure.



  L'extrémité inférieure du bouchon 74 est de moindre diamètre que le reste du bouchon de manière à former une chambre annulaire 78 dans le boîtier 70 qui communique avec le tube d'alimentation de fluide 66. Un chapeau 80 est fixé sur le dessus du boîtier 70 et sa surface inférieure est en substance à niveau avec l'extrémité supérieure du bouchon hélicoïdal 74. Le chapeau 80 est percé d'un perçage horizontal 82 et comporte un perçage vertical central 84 communiquant avec le perçage horizontal 82.



   Comme on peut le voir sur la fig. 12, le bouchon hélicoïdal 74 comporte une rainure carrée 86 taillée dans sa surface supérieure. Des tubes d'amenée de carburant 88 sont engagés dans le perçage 82 et du carburant est débité par les tubes 88, le perçage 84 et la rainure 86 dans le passage de fluide hélicoïdal 76. Le passage 76 offre une résistance au passage du fluide et fournit une contre-pression relativement élevée au circuit d'alimentation de carburant. Le bouchon hélicoïdal est de préférence ajusté de force dans la cavité verticale du boîtier 70 de manière à former un passage étanche au fluide pour le carburant et les joints entre les éléments du dispositif 60 sont de préférence soudés pour assurer un montage étanche au fluide.



   La fig.   1 1    montre que l'extrémité gauche 92 du tube 66 est de moindre diamètre extérieur et est engagée dans un perçage correspondant ménagé dans le corps 12 de la tuyère. Un passage 94 ménagé dans le corps 12 communique avec le tube 66 et avec une gorge 96 qui s'étend autour de la périphérie du corps 12 de la tuyère et qui communique avec les deux lumières d'alimentation de carburant opposées 26 et 28 qui s'ouvrent dans la partie stabilisatrice 18 de la tuyère. Une bague cylindrique 98 ferme la gorge 96 de façon étanche.



   Le résonateur 100 représenté sur les fig. 10 et 11 est légèrement différent du résonateur 24 représenté sur les fig. 1 et 2. Le résonateur 100 est plus court et présente une forme extérieure hémisphérique au lieu de cylindrique. De plus, la surface arrière réflectrice 102 de la cavité 22 est placée beaucoup plus près de l'orifice de sortie de la tuyère que la surface correspondante de la cavité 22 représentée sur les fig. 1 et 2. Les lignes pointillées 104 indiquent le trajet probable des ondes de choc obliques qui semblent être créées entre la sortie de la tuyère et la surface réflectrice 102. Ces ondes de choc semblent être des ondes de répétition avec une longueur d'onde qui peut être calculée suivant les brevets américains précités. La distance   X   est la distance séparant l'extrémité de la tuyère du premier point d'intersection 106 des ondes de choc 104.

  Cette distance est égale à une demi-longueur d'onde des ondes de choc. La surface réflectrice 102 est placée juste au-delà du point d'intersection 106; en d'autres termes, la surface 102 est placée dans la première partie de la seconde demilongueur d'onde partant de l'orifice de sortie de la tuyère 12. Au contraire, la surface réflectrice du résonateur des fig. 1 et 2 est placée dans la dernière partie de la seconde demi-longueur d'onde. De plus, la profondeur de la cavité 22 sur la fig. 11 n'est pas égale à celle de la cavité correspondante sur les fig. 1 et 2. Ainsi, le résonateur 100 ne s'étend pas aussi loin en avant de la tuyère que le résonateur 24. Cette particularité diminue la tendance à chauffer le résonateur dans la chambre de combustion de la turbine. La partie la plus chaude de la flamme se situe bien en aval du résonateur 100.

 

   La forme hémisphérique du résonateur 100 semble créer des couches limites de gaz plus épaisses entre la surface du résonateur et les gaz qui s'écoulent autour du résonateur de manière à procurer une isolation qui s'oppose à une transmission de chaleur de la flamme au métal du résonateur. La matière du résonateur 100 est de préférence de l'acier résistant à la chaleur tel que de 1'  Inconel 600  .



   Le diamètre du résonateur 100 est de préférence approximativement égal au diamètre extérieur de la tuyère 12. On obtient ainsi une flamme plus courte mais  plus ouverte ce qui réduit au minimum la longueur de la chambre de combustion nécessaire dans le moteur et ouvre la flamme au maximum.



   Les fig. 6, 8 et 13 montrent une turbine à gaz 106 utilisant deux brûleurs-pulvérisateurs 60. L'air pénètre dans la turbine par une buse d'admission d'air 108 et est dirige vers les ailettes 110 du rotor d'un premier compresseur suivant le trajet 112. L'air comprimé sortant du premier compresseur passe par un conduit 114 qui l'amène aux ailettes 116 du rotor d'un second compresseur. Les rotors 110 et 116 des deux étages de compresseurs sont montés sur un arbre d'entraînement commun 117 qui fournit également la force motrice rotative servant à entraîner une hélice d'avion, un générateur   electri-    que ou une autre charge.



   L'air comprimé passe du second compresseur par un conduit 118 à un passage formé entre la paroi extérieure 130 de la turbine et une chambre de combustion annulaire 120. Les parois latérales de la chambre de combustion 120 comportent de nombreux trous 122 (fig. 8) par lesquels l'air comprimé pénètre dans la chambre de combustion.



   Sur la fig. 8, le brûleur-pulvérisateur 60 comporte une petite partie cylindrique 124 qui part du boîtier 70 du dispositif d'alimentation de fluide. La partie 124 est engagée dans un logement cylindrique prévu dans la paroi arrière du carter de la turbine. Des boulons traversent des trous ménagés dans les brides 72 et des écrous 126 sont vissés sur les boulons pour maintenir le dispositif 60 en place.



   La tuyère 12 est prise dans une bague 128 qui est ellemême fixée dans une ouverture ménagée à l'extrémité arrière de la chambre de combustion 120. L'air comprimé qui pénètre dans l'espace séparant la paroi extérieure 130 de la chambre de combustion 120, est donc amené directement à l'orifice d'entrée 68 de la tuyère. Comme les trous 122 dans la chambre de combustion limitent l'écoulement de l'air qui pénètre dans la chambre de combustion 120, une différence de pression existe entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre de combustion. Comme on a pu le remarquer, cette différence de pression varie entre environ 0,035 ou 0,07 à   0,35 kg/cm2.    C'est cette différence de pression que   l'on    utilise pour refouler de l'air par la tuyère 12 et pour faire fonctionner le brûleur-pulvérisateur 60.

  Aucun compresseur d'air auxiliaire n'est nécessaire mais on peut en prévoir un, si on le désire.



   Dans le dispositif 10 représenté sur les fig. 1 à 5, de l'air comprimé est refoulé par le compresseur de la turbine dans le tube d'entrée 14 par un tube séparé (non représenté). Mais dans la turbine selon les fig. 6 et 8, il n'est plus nécessaire d'utiliser un tube auxiliaire.



   Le carburant est amené aux tuyaux d'alimentation 88 (fig. 13) par un raccord d'entrée 132. Chacun des dix brûleurs produit une flamme plate dont la largeur s'étend circonférentiellement par rapport à la chambre de combustion 120. Les flammes des dix brûleurs se rejoignent à leurs extrémités et forment une couronne de flammes. Le carburant brûlé dans la chambre 120 élève la température de l'air qui passe dans la chambre et refoule l'air chauffé par une ouverture de sortie 134 où il passe dans une turbine à trois étages 136 qui est fixée sur l'arbre 117.



  Dans la turbine 136, le gaz chauffé est comprimé et dilaté et entraîne l'arbre 117 sur lequel les ailettes de turbine sont montées. A la sortie de la turbine 136, les gaz passent par un diffuseur divergent 138 par lequel ils sont évacués dans l'atmosphère. Suivant des particularités de construction variables de la turbine 136, cette turbine peut extraire une grande partie du travail des gaz provenant de la   chambre    de combustion de manière à transmettre principalement de la force motrice rotative par l'arbre d'entraînement 117 ou elle peut n'extraire que suffisamment de puissance pour entraîner les compresseurs, procurant ainsi une poussée substantielle servant à propulser un appareil d'aviation purement par réaction.



   Les fig. 7 et 9 montrent une turbine à gaz 140 utilisant une seule chambre de combustion cylindrique 142 en combinaison avec le brûleur-pulvérisateur 60.



   L'air pénètre dans la turbine 140 par une entrée 44 et est dirigé vers les ailettes 146 du compresseur qui sont montées sur un arbre d'entraînement de sortie 148. L'air comprimé passe par un conduit 150 suivant une ligne pointillée 152 et par un passage 154 autour de l'extérieur de la chambre de combustion 142.



   L'air comprimé provenant du compresseur passe entre la chambre de combustion 142 et la paroi extérieure 156 de l'enveloppe de la turbine. La chambre de combustion 142 est percée de plusieurs trous 158 par lesquels l'air comprimé pénètre dans la chambre. Le brûleur-pulvérisateur 60 est monté dans la paroi arrière de l'enveloppe 156 et dans le fond de la chambre de combustion 142 et l'air comprimé est refoulé par l'ouverture 68 de la tuyère 12 en substance de la même façon que dans la réalisation décrite plus haut avec référence à la fig. 8. Mais un chapeau 160 qui diffère du chapeau 80, est fixé à l'extrémité supérieure du boîtier 70 du distributeur de fluide. Le chapeau 160 est percé d'une ouverture verticale taraudée 162 dans laquelle une conduite d'alimentation de carburant 164 est fixée.



   L'air chauffé provenant de la chambre de combustion 142 s'écoule par un passage en hélice dans la turbine suivant le trajet 166 et est ensuite projeté contre les ailettes d'une turbine à un seul étage 168 où la majeure partie de l'énergie est extraite des gaz chauffés et est transformée en force motrice rotative. Les gaz chauffés sortent alors du moteur par un court diffuseur 170.



   Le brûleur-pulvérisateur décrit peut être utilisé dans des turbopropulseurs dans lesquels plusieurs chambres de combustion cylindriques sont disposées en couronne.



   Il n'est pas nécessaire de comprimer le gaz d'alimentation de la tuyère du brûleur-pulvérisateur pour que le dispositif fonctionne convenablement. Il suffit que la pression d'alimentation du gaz dans la tuyère soit supérieure à la pression du gaz ambiant à la sortie de la tuyère. Par exemple, l'entrée de la tuyère peut s'ouvrir dans l'atmosphère de sorte que la pression d'entrée est la pression atmosphérique tandis que la sortie de la tuyère s'ouvre dans une chambre maintenue sous dépression.

 

  On crée ainsi la différence de pression nécessaire pour faire fonctionner le pulvérisateur.



   Les brûleurs-pulvérisateurs 10 et 60 ont été utilisés avec succès comme brûleurs de turbines à gaz. Ils ont été éprouvés par comparaison avec des tuyères classiques utilisant de petits orifices par lesquels le carburant est refoulé sous une pression élevée. Par exemple, dans des essais réels dans un simulateur de turbine à gaz utilisant dix brûleurs-pulvérisateurs 10, le simulateur a fonctionné pendant plus de 10 heures sans interruption au moyen de carburants contenant de fortes quantités de particules solides (sable, etc.) sans présenter de signes d'obstruction.

  Par comparaison, lorsqu'on a utilisé le même simulateur de turbine avec les mêmes carburants et dix tuyères de brûleur du type précédemment utilisé dans ces  turbines, le simulateur n'a fonctionné que pendant quelques minutes avant que la turbine s'arrête par suite de l'obstruction des lumières d'alimentation de carburant des tuyères.



   De plus, dans des essais semblables, la flamme produite par le brûelur décrit est beaucoup plus chaude que la flamme produite par les brûleurs connus. En outre, on a utilisé des carburants de viscosités largement différentes avec un succès égal tandis que les brûleurs connus ne brûlent que des carburants relativement volatils comme le kérosène. De plus, les carburants utilisés avec succès sont des carburants relativement peu coûteux tels que des huiles   N s    2 et 4 et des huiles brutes. En fait, les brûleurs décrits permettent de brûler des carburants peu coûteux dans la turbine et assurent donc des économies de carburant considérables.

 

   On peut même changer de carburants pendant que la turbine fonctionne, sans arrêt de la turbine et sans interruption sensible de la combustion. Par exemple, on peut passer des carburants de haute qualité et très volatils à des carburants de qualité moindre, peu volatils, et on peut même passer au gaz naturel pur débité par la tuyère du pulvérisateur. Lorsqu'on utilise des combustibles gazeux, ces combustibles peuvent être introduits dans le brûleur de la même façon que les carburants liquides ou ils peuvent être utilisés comme source de gaz comprimé utilisé pour faire fonctionner le pulvérisateur. 

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS
    I. Turbine à gaz, comprenant une chambre à combustion, un compresseur et un brûleur-pulvérisateur pour un carburant fluide, caractérisée en ce que le brûleur-pulvérisateur comprend une tuyère comportant une sortie divergente et un résonateur prévu dans la chambre à combustion devant la sortie de la tuyère, et en ce que le compresseur est raccordé à l'entrée de la tuyère.
    II. Procédé pour la mise en action de la turbine suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'on introduit du gaz dans la tuyère, la pression du gaz étant telle que la tuyère produit dans une zone à combustion de la chambre à combustion un courant de gaz ayant une vitesse au moins sonique et une pression à la sortie de la tuyère inférieure à celle du gaz ambiant dans la zone à combustion, de manière à créer une implosion de gaz ambiant de la zone à combustion dans le courant de gaz, en ce qu'on dirige le courant de gaz vers le résonateur dans la zone à combustion et en ce qu'on introduit le carburant dans le courant de gaz pour pulvériser le carburant.
    SOUS -REVENDICATIONS 1. Turbine suivant la revendication I, caractérisée en ce que la chambre à combustion est de forme annulaire et que plusieurs brûleurs-pulvérisateurs sont montés autour de la périphérie de la chambre à combustion.
    2. Turbine suivant la revendication I, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'alimentation de carburant raccordé à la tuyère et comprenant un passage sinueux allongé servant à freiner l'écoulement d'un liquide passant par le passage et à produire une contrepression dans ce liquide.
    3. Turbine suivant la revendication I, caractérisée en ce que la tuyère comporte une partie stabilisatrice de section constante entre une partie de section convergente et la sortie divergente.
    4. Procédé suivant la revendication II, caractérisé en ce qu'on introduit le carburant dans le courant de gaz à un endroit situé à l'intérieur d'une tuyère créant le courant de gaz.
CH374766A 1965-03-15 1966-03-15 Turbine à gaz et procédé de mise en action de cette turbine CH522127A (fr)

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