Brevet FR2011521A1 — publié le 19700306

1915G i 2011521' La présente invention a pour objet des perfectionnements à la combustion" par onde de détonation. Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de production de gaz de combustion comprenant la production d'au moins une onde de 5 détonation se déplaçant-de façon continue pour démarrer la combustion dans une chambre de combustion, entre le passage d'ondes successives, avec une source d'oxydant gazeux suivie d'une source d'un mélange détonant d'oxydant gazeux et d'un carburant qui peut être oxydé, la source d'oxydant gazeux agissant comme une couche porteuse entre les gaz de combustion et ledit mélange, pour 10 empêcher le pré-allumage. La chambre de combustion est, de préférence, ouverte en permanence aux sources d'oxydant gazeux et de combustible, l'oxydant gazeux était à une pression détermhée, inférieure à celle de l'onde, mais supérieure à celle dudit combustible, ainsi, lorsqu'une onde est passée dans ladite région et que la 15 pression est tombée à la pression déterminée, l'oxydant gazeux pénètre dans ladite région, le combustible pénétrant dans ladite région lorsque la pression est tombée. L'oxydant gazeux est de préférence de l'air, tandis que le combustible est, de préférence, un combustible gazeux, bien qu'il puisse, si on le désire, 20 être un combustible liquide pulvérisé. L'oxydant gazeux et le combustible peuvent être amenés dans une chambre de mélange commune, avant de passer dans la chambre de combustion. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un équipement de combustion comprenant une chambre de combustion dans laquelle au moins une onde 25 de détonation, se déplaçant de façon continue pour démarrer la combustion, peut être produite, et des moyens pour alimenter successivement au moins une région de la chambre de combustion, entre le passage d'ondes successives, avec une source d'oxydant gazeux suivie d'une source d'un mélange détonant d'oxydant gazeux et d'un combustible qui peut être oxydé, la source d'oxydant gazeux 30 étant adaptée pour agir comme une couche porteuse entre les gaz de combustion et ledit mélange pour empêcher un pré-allumage. La chambre de combustion a, de préférence, une forme aérodynamique vue en coupe. En outre, elle est de préférence toroWale. La chambre de combustion peut communiquer de façon permanente avec 35 une chambre dé mélange qui,elle-même, est ouverte de façon permanente à des sources d'oxydant gazeux et de combustible, l'oxydant gazeux étant à une pression supérieure à celle du combustible. Ainsi, la chambre de mélange peut 69 19158 2 2011521' être alimentée en oxydant gazeux et combustible, à partir de collecteurs d'alimentation concentriques. La chambre de combustion peut être pourvue, sur ses faces diamétralement .opposées, de conduits d'entrée et de sortie. 5 L'invention est illustrée, principalement à titre d'exemple, par les dessins annexés qui représentent : - figure l, une vue en coupe schématique d'une partie de l'équipement de combustion selon la présente invention, et - figure 2, un graphique illustrant des changements de pression dans une 10 chambre de combustion, formant une partie de la structure représentée figure 1 . La figure 1 représente un équipement de combustion 10, muni d'un corps 11 dans lequel est formée une chambre de combustion toroftiale 12, qui a une forme aérodynamique en section transversale. La chambre de combustion 12 est pourvue, sur ses faces diamétralement opposées*. de conduits d'entrée et de ]5 sortie 13, 14 respectivement, les conduits 13, 14, étant ouverts en permanence à la chambre de combustion 12. Un dispositif d'allumage 15, par exemple du type haute iension, employé dans les moteurs à turbine à gaz, est prévu pour démarrer le combustion dans la chambre de combustion 12. Cependant, en fonctionnement, une série d'ondes 20 de détonation se déplaçant et démarrant la combustion, passe dans la chambre de combustion 12, de telle façon que le dispositif d'allumage 15soit utilisé seulement au commencement des opérations. Le conduit.d'entrée 13 communique de façon permanente avec une chambre de mélange 16 qui, elle-même, communique de façon permanente, au 25 moyen de conduits annulaires 20, 21, avec des collecteurs d'alimentation annulaires 22, 23. Le collecteur 22, qui est monté concentriquement au collecteur d'alimentation 23, est adapté pour contenir un combustible gazeux tel que, par exemple, de l'éthylène gazeux, bien que d'autres combustibles gazeux tels que le méthane ou l'hydrogène, puissent être utilisés, et il est également possi-30 ble d'utiliser un combustible liquide pulvérisé, tel que le kérosène pulvérisé. Le collecteur annulaire 23 est adapté pour contenir un oxydant gazeux pour ledit combustible. Cet oxydant est de pr éférence de l'air, ou de l'air enrichi en oxygène, mais peut, si on le désire, être de l'oxygène, pur. La pression de l'oxydant dans le collecteur annulaire 23 est supérieure à celle du combustible dans 35 le collecteur annulaire 22, pour .une raison qui apparaîtra ci-dessous. 69 19158 3 2011521 * La figure 2 représente un graphique illustrant les fluctuations de la pression, dans une région particulière de la chambre de combustion 12, lorsque deux ondes successives A, B passent dans cette région» Comme il est visible sur cette figure, le graphique a des parties 24 qui correspondent â la pression de 5 base dans la chambre de combustion 12, cette pression s'élevant presque instantanément jusqu'à un maxîma 25, lors du passage des ondes A et B. Puis la pression tombe, comme indiqué sur le graphique 26, de manière exponentielle, jusqu'à la pression de base, avant le prochain passage d'onde. Ainsi, les ondes de détonation se déplaçant de façon continue, A, B, passant dans la chambre de 10 combustion 12, produisent, dans toute région de la chambre de combustion, des pics successifs de pression, suivis de chutes progressives de la pression. Comme il est compréhensible, si un mélange frais de combustible et d'oxydant est introduit dans la chambre de combustion 12, immédiatement après le passage de l'une des ondes de détonation, les gaz chauds de la combustion 15 produits par ces dernières, entraîneront un pré-allumage du mélange de combustible et d'oxydant, et dans la chambre de combustion, l'onde de détonation se déplaçant de façon continue s'amortira progressivement. Dans le cas de la présente invention, cependant, ce danger est évité en raison du fait que la chambre de combustion 12 est constamment ouverte à 20 l'oxydant provenant du collecteur 23, la pression de l'oxydant dans ce dernier étant â une valeur inférieure â celle du maxima 25, mais supérieure à celle du combustible. En conséquence, lorsque l'une des ondes A, B, aura passé dans ladite région, et que la pression sera tombée à la pression de l'oxydant dans le collecteur 23, l'oxydant pénétrera dans cette région. Un peu plus tard, lorsque 25 la pression dans ladite région aura encore faibli, le mélange oxydant/combustible pénétrera dans la région. Ainsi, l'oxydant pénétrera dans la région avant que le mélange d'oxydant et de combustible agisse sur une couche porteuse, entre les gaz chauds de la combustion et ledit mélange, afin d'empêcher le pré-allumage mentionné ci-dessus. 30 La présente invention permet d'éviter le pré-allumage sans utiliser de soupapes compliquées, et permet au mélange frais combustible/oxydant d'être introduit précisément en un point exact situé dans le faible intervalle de temps prévu pour son introduction. Dans un cas particulier, on a trouvé que le maxima 25 correspondait à 35 une pression de 10,6 kg/cm2 et, dans ce cas, on a trouvé que la pression 19158 4 2011521 d'entrée de l'oxydant était à peu près de 4,2 kg/cm2, tandis que la pression du combustible était à peu près de 2,1 kg/cm2„ Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier» 5 2011521' Revendications 1. Procédé de production de gaz de combustion, caractérisé en ce que l'on produit au moins une onde de détonation se déplaçant de façon continue, pour démarrer la combustion, dans une chambre de combustion, et que l'on alimente successivement au moins une région de la chambre de combustion, entre 5 le passage des ondes successives, avec un oxydant gazeux suivi d'un mélange détonant d'oxydant gazeux et de combustible qui peut être oxydé,"'la source d'oxydant gazeux agissant comme une couche porteuse entre les gaz de combustion et ledit mélange, pour empêcher un pré-allumage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre 10 de combustion est ouverte en permanence aux arrivées d'oxydant gazeux et de combustible, l'oxydant gazeux étant à une pression déterminée, inférieure à celle de ladite onde, mais supérieure à celle du combustible, de façon que lorsqu'une onde est passée dans ladite région, et que la pression est tombée à la pression déterminée, l'oxydant gazeux pénètre dans ladite région, le combus-15 tible pénétrant dans ladite région lorsque la pression est tombée. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'oxydant gazeux est de l'air. 4. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le combustible est un combustible gazeux. 20 5. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oxydant gazeux et le combustible sont amenés dans une chambre commune de mélange, avant de passer dans la chambre de combustion. 6. Equipement de combustion comprenant une chambre de combustion dans laquelle au moins une onde de détonation se déplaçant de façon continue 25 pour démarrer la combustion est produite, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour alimenter successivement au moins une région de la chambre de combustion, entre le passage des ondes successives, avec une source d'oxydant gazeux suivie d'une source d'un mélange détonant d'oxydant gazeux et de combustible qui peut être oxydé, la source d'oxydant gazeux étant adaptée pour 30 agir comme une couche porteuse entre les gaz de combustion et ledit mélange, pour empêcher un pré-allumage. 7. Equipement de combustion selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre de combustion a une forme aérodynamique, vue en coupe. 69 19158 6 2011521 8.. Equipement de combustion selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la chambre de combustion est torof'dale. 9. Equipement de combustion selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la chambre de combustion communique de façon permanente avec une 5 chambre de mélange qui est elle-même ouverte de façon permanente à des sources d'oxydant.gazeux et de combustible, l'oxydant gazeux étant à une pression supérieure à celle du combustible. 10. Equipement de combustion selon la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre de mélange est alimentée en oxydant gazeux et combustible, 10 à partir de collecteurs d'alimentation concentriques. 11 . Equipement de combustion selon les revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la chambre de combustion porte, surses faces diamétralement opposées, des conduits d'entrée et de sortie.