Chambre

C’est une chambre annulaire en inox entièrement démontable. En effet, elle est constituée de différentes pièces qui, une fois assemblées, forment la chambre. J’ai adopté ce type de montage non pas par choix mais par nécessité. Je n’ai pas de poste à souder par points ni de poste MIG-MAG et je voulais pouvoir modifier un élément plutôt qu’un autre sans tout refaire. Il fallait donc contourner la difficulté…

Ne prêtez pas attention au diffuseur présent sur la photo; il doit être remplacé. J’ai des doutes sur son efficacité car la divergence des aubes du diffuseur axial n’est pas optimum et les aubes sont dépourvues de profil. Toujours sur la photo, vous pouvez voir entre deux aubes un bouchon servant à obturer un perçage du circuit de carburant. Il en existe un second pour le circuit d’huile.

La chambre de combustion est composée de deux cylindres concentriques en inox, l’un formant l’enveloppe extérieure, l’autre formant la paroi intérieure. Pour confiner le foyer, il faut encore ajouter une cloison à l’une des extrémités des cylindres, le distributeur (stator) se chargeant d’obstruer partiellement l’autre extrémité où viendront se détendre les gaz. Le diamètre est de 70mm pour le cylindre extérieur et de 28mm pour le cylindre intérieur. La longueur de la chambre fait 40mm et l’épaisseur de la tôle est de 5/10mm.

L’air comprimé issu de l’étage HP pénètre dans la chambre par une multitude d’orifices pratiqués sur le pourtour des cylindres.

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Moyeu sans ses différents trous de fixations.

Le diamètre intérieur de la chambre est suffisamment grand pour laisser passer le moyeu, lui-même traversé par l’axe de la turbine.

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d’autres perçages devraient suivre en fonction des résultats des tests

Chambre intérieure équipée d’une tôle de turbulence taillée dans la masse.

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Une partie de l’air comprimé issue de l’étage HP, s’engouffre par huit lumières (image ci-dessus) jusqu’au cœur de la chambre. L’autre partie du flux, plus importante, circule autour du cylindre extérieur. Les trous de différents diamètres pratiqués sur la chambre sont censés matérialiser les zones de combustion. La zone1 est la plus chaude (petit diamètre de perçage). La zone secondaire est en principe faite pour parfaire la combustion (moyen diamètre de perçage) et la zone de dilution doit impérativement abaisser la température des gaz afin de les rendre plus supportables pour le distributeur et pour le disc. Le diamètre de perçage est donc plus conséquent. Il n’est pas possible de mesurer la température à l’intérieur même de la chambre mais ça chauffe très très fort, aussi, l’air comprimé est-il le bienvenu pour refroidir l’ensemble.

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Je n’ai pas fait de calcul précis pour déterminer le nombre de trous et leur diamètre. Je me suis par contre inspiré de ce que propose la « concurrence » en regardant ce qu’il est possible de voir… Je pense que dans l’état actuel des choses la combustion de ma turbine semble plutôt bonne. La flamme est bleue. C’est bon signe… (Gaz butane/propane).

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J’ai, par contre, des extinctions et le ré-allumage reste problématique…

Je pense, malgré tout, que les problèmes de calage (démarrage) et d’extinction sont étroitement liés. En effet, pour que le cycle thermodynamique puisse se faire, il faut de la compression et pour y parvenir, il faut convertir l’énergie cinétique du flux d’air fourni par l’impeller. La deuxième conséquence de cette transformation permet de favoriser la combustion puisque le flux d’air est ralenti. Il séjourne donc plus longtemps dans la chambre. Cela laisse entendre que j’ai certainement un déficit en pression puisque le flamme est soufflée. C’est donc l’objet du tout nouveau diffuseur en cours de réalisation… Pour le vérifier, j’ai placé un manomètre à la sortie du diffuseur axial qui semble corroborer cette hypothèse (plage de mesure 0 à 1bar).

Je suis très intéressé par cette donnée technique qui conditionne le moment même où la micro-turbine devient autonome. D’après ce que j’ai pu lire et entendre sur le sujet, tout me laisse penser que cette valeur est faible. Je l’estime à une centaine de millibars sur ce type de machine…

L’arrivée du carburant se fait par l’entrée d’air/shroud. Il passe ensuite à travers une des aubes du diffuseur radial et parvient jusqu’à la chambre pour alimenter les injecteurs. Les tubes d’acheminement ont un diamètre extérieur de 2,4mm et une épaisseur de 0,13mm (inox). Le cintrage est fait à chaud, au sable. Les soudures sont faites à l’argent (40%) et le collet battu est fait maison. Les injecteurs sont des tubes capillaires inox au nombre de 12 (D0,8 x d0,5). Douze tubes cintrés en inox sont soudés en zone de dilution et font office de tube à flamme. Douze autres tubes plus petits en diamètre, soudés en zone1, sont chargés d’améliorer la combustion en amenant l’air frais au cœur du brasier. Leur proximité avec la cloison de la chambre participe en partie au refroidissement de celle-ci.

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cartouche de gaz Coleman

 

S’il est un point qui demande à être surveillé, c’est bien celui de l’alimentation. Les cartouches Coleman offrent un mélange de 70/30 de butane/propane et ont un système de valve qui permet de détacher la cartouche sans aucun danger.

J’ai constaté que les extinctions de flamme se produisaient lorsque les cartouches de gaz sont à moitié vides. Pourtant les micro-turbines du commerce démarrent de cette manière…

Sinon, comme vous pouvez le voir sur les photos, la tuyauterie est conçue pour débiter le kérosène. Le principe réside à faire monter en température le collecteur où sont raccordés les injecteurs. Le carburant, se vaporisant sous l’effet de la chaleur, est alors pulvérisé par les injecteurs dans la chambre. Je ne vous parlerai pas de la vanne ni de la pompe ni même de régulation mais il est clair qu’en l’état le système est incomplet sans ces éléments…

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J’ai équipé la chambre de combustion d’une bougie d’allumage glow-plug « bougie luisante ». A présent, plusieurs raisons me font douter de ce choix. Aussi, j’envisage de remplacer ce type d’allumage par un allumage électronique à étincelles…

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N’ayant pas de régulation pour le moment, la micro-turbine n’est pas encore équipée de thermocouple…

Comme vous l’imaginez, je porte tous mes efforts sur le démarrage afin de parvenir à autonomie…

 

la nouvelle chambre de turbine-II