FR2565328A1 - Dispositif pour la combustion d'un carburant et d'oxygene en melange avec une partie des gaz formes durant la combustion - Google Patents

Dispositif pour la combustion d'un carburant et d'oxygene en melange avec une partie des gaz formes durant la combustion Download PDF

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Abstract

DISPOSITIF POUR LA COMBUSTION D'UN CARBURANT ET D'OXYGENE EN MELANGE AVEC UNE PARTIE DES GAZ FORMES DURANT LA COMBUSTION. POUR ALIMENTER UNE CHAMBRE 4 DE COMBUSTION SOUS PRESSION, DELIMITEE PAR UNE ENVELOPPE 1 ET DES PAROIS CALORIFUGES 2, 3, LE DISPOSITIF COMPORTE DES EJECTEURS 15 PORTES PAR DES TUBES 18 REPLIES D'ENVIRON 180 ET RELIES A UN ELEMENT CENTRAL 7 SUPPORTE PAR UN TUBE 11 D'ALIMENTATION EN OXYGENE ET PORTANT DEUX COUVERCLES 8, 9 LAISSANT ENTRE EUX UN ESPACE 10 POUR LOGER LES EJECTEURS 15, QUI UTILISENT L'OXYGENE POUR ASPIRER UNE PARTIE DES GAZ DE COMBUSTION. APPLICATION : ALIMENTATION DE LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR THERMIQUE, PAR EXEMPLE STIRLING, POUVANT ALIMENTER UN SOUS-MARIN EN ENERGIE.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour la combustion d'un
carburant et d'oxygène en mélange avec
une pai..ie des gaz formes durant la combustion.
Le fascicule de brevet suédois n' 80 03 95-..: un dispositif pour la combustion de gazole avec de l'oxygène essentiellement pur, en une seule étape et avec réduction de la température de crête de combustion, par remise continue en circulation d'une partie des gaz de combustion après refroidissement de ceux-ci. Le dispositif connu comprend un conduit pour l'alimentation en oxygène essentiellement pur et un conduit pour acheminer les gaz de combustion vers un
dispositif d'échappement ou cheminée. Le conduit d'alimenta-
tion en oxygène pur et le conduit d'acheminement des gaz de combustion font partie d'un éjecteur dont le côté sortie
est dirigé vers une buse d'alimentation en gazole.
Un dispositif de ce type est destiné à être utilisé dans un moteur thermique, par exemple un moteur Stirling, qui pourrait fonctionner sans alimentation en air et pourrait
ainsi convenir pour fournir de l'énergie à un sous-marin.
Les conduits de délivrance de l'oxygène et pour ache-
miner le gaz de combustion vers un dispositif d'échappement,
notamment une cheminée, ont été intégrés aux parois délimi-
tant la chambre de combustion dans laquelle règne une pres-
sion assez élevée, égale par exemple à 3 mPa. Les conduites
sont ainsi intimement connectées à des éléments très lourds.
Pendant le fonctionnement du dispositif, de très grandes variations de température vont se produire, notamment lors du démarrage du dispositif. Cela va provoquer des variations des positions relatives des conduits et susciter des erreurs
dans le recyclage des gaz de combustion.
La présente invention a pour objet de fournir un dis-
positir du type précité, dans lequel les variations de tempé-
rature n'ont aucune influence sur la forme géométrique des éjecteurs. Un dispositif pour la combustion d'un carburant et d'oxygène, en mélange avec une partie des gaz formés durant la combustion, ce dispositif comprenant des parois délimitant une chambre de surpression ayant une symétrie générale de
rotation et dans laquelle la combustion est réalisée, les-
dites parois comprenant des tubes de réchauffeur laissant entre eux des intervalles par lesquels les gaz de combustion peuvent quitter la chambre, ce dispositif comprenant égale- ment plusieurs éjecteurs utilisant de l'oxygène pur comme
gaz d'entraînement pour aspirer une partie du gaz de combus-
tion qui a emprunté ces intervalles entre les tubes de réchauffeur est, selon la présente invention, caractérisé en ce que lesdits éjecteurs sont portés par des tubes cintrés d'environ 180" et reliés à un élément central contenant un canal annulaire d'alimentation en oxygène, ledit élément central étant porté par un tube d'alimentation en oxygène et portant deux couvercles en forme de disques laissant entre eux un espace dans lequel lesdits éjecteurs sont logés, les périphéries externes desdits disques se terminant près d'une chambre annulaire de gaz de combustion en aval desdits
tubes de réchauffeur.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre illustratif et nullement limitatif, en regard du dessin arjnex s;ur lequel: la figure 1 est une coupe verticale d'un dispositif selon l'invention; la figure 2 est une coupe verticale d'une partie du même dispositif; la figure 3 est une coupe d'un éjecteur utilisé dans le dispositif; et la figure 4 est une vue de dessus d'une partie du dispositif.
L'indice 1 de référence désigne une enveloppe entou-
rant une chambre dans laquelle peut régner une pression éle-
vée, égale par exemple à 3 MFr. De la matière d'isolation thermique ou calorifuge 2 et 3 va protéger l'enveloppe 1 et empêcher des pertes de chaleur dans le cas o une température
élevée règne dans la partie centrale de la chambre 4 déli-
mitée par l'enveloppe 1.
Cette partie centrale forme une chambre de surpres-
sion, à symétrie générale de rotation, pour la combustion.
La chambre 4 de combustion sous surpression est partiellement délimitée par des tubes 5 de réchauffeur laissant entre eux des intervalles par lesquels les gaz formés par combustion peuvent quitter la chambre 4 pour passer dans une chambre annulaire 6 qui entoure la chambre 4. Cette chambre annulaire
6 est reliée à une sortie de gaz, non représentée.
La chambre 4 est aussi délimitée par une partie du dispositif présentée séparément sur les figures 2 et 4 o elle apparaît à une échelle un peu plus grande que sur la
figure 1.
La partie représentée sur les figures 2 et 4 comprend un élément central 7 portant deux couvercles 8, 9 en forme de disque ménageant entre eux un espace 10. L'élément central 7 est porté par un tube 11 d'alimentation en oxygène replié trois fois de 90', ce qui le rend plutôt flexible et lui permet de supporter des contraintes thermiques. L'élément
central 7 comporte une ouverture verticale centrale-12 desti-
née à loger une buse 13 d'alimentation en gazole, représentée schématiquement sur la figure 1. L'élément central 7 comporte aussi un trou inférieur 14, plus large, qui communique avec la chambre 4. Plusieurs éjecteurs 15 délivrent des gaz dans le trou 14, de même que la buse 1 introduit du gazole dans ce trou. Les éjecteurs 15 sont mieux représentés sur la figure 4, et des détails de ces éjecteurs se voient mieux
sur la figure 3.
Chaque éjecteur 15 comprend un tube 16 convergent-
divergent (Venturi) dont l'orifice 17 de délivrance a une direction décalée par rapport à l'axe vertical central de l'élément central 7, de manière à produire un tourbillonnement dans la chambre 14. L'oxygène, servant de gaz d'entraînement, est fourni par un tube 18 qui est cintré sur 180 et relié à
l'élément central 7. Le tube 18 est en liaison avec une cham-
bre annulaire 19 à oxygène ménagée dans l'élément central 7, ladite chambre 19 étant reliée au tube 11. Le tube 18 est
très flexible et peut être exposé à des températures varia-
bles sans que cela crée de graves contraintes sur les éjec-
2565328-
teurs 15, bien que l'extrémité ou orifice 17 de délivrance du tube 16 puisse être rigidement relié à l'élément central 7. Le- informations ou déplacements angulaires éventuels de la suspension des éjecteurs 15 n'exercent aucune influence sur le fonctionnement de ces éjecteurs. Les éjecteurs 15 vont aspirer des gaz de combustion, qui pénètrent par les extrémités arrière 20 des tubes 16 de
type Venturi.
Les gaz de combustion, formés dans la chambre 4 de combustion, vont passer entre les tubes 5 pour pénétrer dans la chambre 6 et se refroidir fortement, par exemple de 1400'C à 800'C. Une partie des gaz refroidis sera alors aspirée de
la chambre 6 dans l'espace 10.
On comprendra que la partie du dispositif représentée
sur la figure 2 n'est suspendue que par le tube 11. Le dispo-
sitif est également guidé par la buse 13 qui, cependant, est
supportée par un tube 21 plut6t long et flexible.
Enfin, la périphérie extérieure des couvercles 8 et 9 est guidée par les tubes 5 et l'isolation 3, mais
un tel guidage va permettre des mouvements relatifs impor-
tants sans créer de contraintes mécaniques.
L'indice 22 de référence désigne sur la figure I une bougie ou cartouche rétractable chauffante, destinée à servir
à l'allumage pendant le démarrage du moteur.
Pendant le fonctionnement normal du moteur, les parties dont la température augmente au cours du démarrage vont être exposées à des déformations et à des modifications de positions relatives. Cependant, de telles déformations
éventuelles ne vont exercer aucune influence sur le fonction-
nement et la fiabilité du dispositif. Les deux couvercles 8 et 9 peuvent être déformés de plusieurs millimètres mais conservent leur rôle propre consistant à acheminer une partie du gaz de la chambre 6 pour la faire revenir à la chambre
4 de combustion. Les tubes 11 et 21 peuvent suivre des mouve-
ments de l'élément central 7. Les éjecteurs 15 peuvent être
soumis à des variations de leur direction, par suite de mou-
vements des tubes 18, et leur objet principal, à savoir la fourniture d'une proportion prédéterminée d'oxygène et ce
gaz de combustion recyclé, va demeurer inaltérée.
il va de sui que, sans sortir du cadre de l'invention,
de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispo-
sitif de combustion décrit et représenté.

Claims (2)

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour la combustion d'un carburant et d'oxy;.ne e ' mélange avec une partie des gaz formés durant la combustion, ce dispositif comprenant des parois (1; 2; 3) délimitant une chambre (4) de surpression, à symétrie
générale de rotation, dans laquelle la combustion est réali-
sée, lesdites parois comprenant des tubes (5) de réchauffeur laissant entre eux des intervalles par lesquels les gaz de combustion peuvent quitter la chambre (4), ledit dispositif comprenant également plusieurs éjecteurs (15) utilisant de l'oxygène pur comme gaz d'entraînement pour aspirer une
partie du gaz de combustion qui a emprunté lesdits interval-
les entre les tubes (5), dispositif caractérisé en ce que les éjecteurs (15) sont portés par des tubes (18) cintrés sur environ 180 et qui sont reliés à un élément central (7) dans lequel est ménagé un canal annulaire d'alimentation en oxygène, ledit élément central (7) étant porté par un tube (11) d'alimentation en oxygène et portant deux couvercles (8,9) en forme de disque laissant entre eux un espace (10) zo20 dans lequel sont logés les injecteurs (15), les périphéries externes de ces disques (8,9) se terminant près d'une chambre annulaire (6) de gaz de combustion située en aval des tubes (5).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les éjecteurs (15) sont en outre guidés par l'élé-
ment central (7).
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