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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A DES MOTEURS A TURBINE A GAZ,
La présente invention a trait, à des moteurs à turbine à gaz et con- cerne plus particulièrement l'appareil de combustion destiné à de tels moteurs.
Une forme bien comme d'appareil de combustion comprend un certain nombre de chambres de combustion disposées en anneau autour d'un arbre reliant entre eux un compresseur du moteur et une turbine du moteur, chaque chambre de combustion comprenant une enveloppe à air, tubulaires avec un tube brûleur sensiblement coaxial logé à l'intérieur de l'enveloppe à air, à distance de cette dernière;
dans une telle construction, la combustion du combustible a lieu à l'intérieur du tube brûleur et l'air pénétrant dans la chambre de com- bustion s'écoule partiellement dans le tube brûleur par son extrémité d'en- trée (c'est-à-dire l'extrémité voisine de l'entrée de la chambre de combusti- on) et partiellement autour de l'extérieur du tube brûleur, entre ce dernier et l'enveloppe à air, pour pénétrer dans le tube brûleur le long de sa lon- gueur.
Une seconde forme bien connue d'appareil de combustion comprend une chambre de combustion annulaire formée par des parois intérieure et extérieure d'enveloppe à air, qui entourent un arbre reliant entre eux un compresseur et une turbine, et un certain nombre de tubes brûleurs disposés à l'intérieur de l'espace annulaire compris entre les parois de l'enveloppe à air; dans cette construction également, l'air pénétrant dans-les tubes brûleurs s'écoule par- tiellement par leur extrémité d'entrée et partiellement autour de leur exté- rieur, dans l'espace compris entre les tubes brûleurs et les parois de l'en- veloppe à air pour pénétrer dans les tubes brûleurs en des points situés sur leur longueur, le combustible brûlant à l'intérieur des tubes brûleurs.
Une troisième forme bien connue d'appareil de combustion comprend une chambre de combustion annulaire formée par des parois intérieure et ex- térieure d'enveloppe à air qui entourent un arbre reliant entre eux un com- presseur et une turbine, et un tube brûleur annulaire;, sensiblement coaxial, disposé à l'intérieur de l'espace annulaire situé entre les parois de l'en-
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veloppe à air et à distance de ces dernières; dans cette construction égale- ment,l'air pénétrant dans le tube brûleur s'écoule partiellement par son extrémité d'entrée et partiellement dans les espaces annulaires compris entre le tube brûleur et les parois de l'enveloppe à air, pour pénétrer dans le tube brûleur en des points situés sur sa longueur, le combustible brûlant à l'intérieur du tube brûleur.
Dans chacune de ces constructions, l'extrémité d'entrée d'une cham- bre de combustion est normalement une chambre (nommée ci-dessous chambre d' expansion) de section croissante dans le sens de l'écoulement des gaz qui y passent, et la séparation de l'air s'écoulant directement dans un tube brû- leur et de l'air s'écoulant à l'extérieur de ce dernier est normalement effec- tuée dans la chambre d'expansion. Jusqu'ici, cette séparation était effectuée par un organe faisant partie intégrante du tube brûleur.
Selon la présente invention, il est prévu, dans l'appareil de com- bustion comprenant un tube brûleur logé à l'intérieur d'une enveloppe à air et espacé par rapport à cette dernière, un dispositif destiné à séparer l' air pénétrant dans le tube brûleur par son extrémité d'entrée de l'air s'écou- lant autour de l'extérieur du tube brûleur, comprenant une partie formant conduit, qui est supportée, depuis la paroi de la partie formant chambre d' expansion de l'enveloppe à air, par une ou plusieurs entretoises s'étendant de la partie formant conduit jusqu'en un point de connexion avec la paroi de la chambre d'expansion, et qui est agencée de manière à offrir, à son extrémi- té de sortie, un support à l'extrémité d'entrée du tube brûleur.
De préféren- ce, l'entretoise ou les entretoises sont construites d'une pièce avec la par- tie formant conduit et, de préférence, la partie formant conduit offre un pas- sage qui diverge depuis son extrémité d'entrée jusqu'à son extrémité de sor- tie.
Par conséquent, dans l'agencement de la présente invention, le dis- positif destiné à séparer l'air pénétrant dans le tube brûleur par son extré- mité d'entrée de l'air s'écoulant autour de l'extérieur de ce dernier, est sé- paré du tube brûleur, ce dernier étant amovible indépendamment dudit disposi- tif .
Selon une particularité de l'invention, l'entretoise ou un nombre quelconque de toutes les entretoises peuvent avoir une allonge s'avançant à l'intérieur du passage divergent, à travers la partie formant conduit et peuvent se terminer par un renflement destiné à supporter le bec d'injection de combustible,les conduits d'alimentation du bec en combustible étant for- més dans une entretoise ou dans des entretoises.
Selon une autre particularité encore de la présente invention, la partie formant conduit peut être agencée de manière à supporter l'extrémité d'entrée du tube brûleur grâce au fait qu'une partie au moins de la périphé- rie de son extrémité de sortie est conformée en un siège, avec lequel l'en- trée du tube brûleur est en prise.
Dans les constructions d'appareil de combustion comprenant plusieurs enveloppes à air séparées, logeant des tubes brûleurs individuels, la partie formant conduit est normalement tronconique et la périphérie de l'extrémité large de la partie formant conduit est avantageusement agencée de manière à supporter l'extrémité d'entrée du tube brûleur du fait qu'elle comporte, à son extrémité de sortie, une bride cylindrique qui s'ajuste dans l'entrée du tube brûleur.
Dans les constructions d'appareil de combustion comprenant plusieurs tubes brûleurs situés dans une chambre annulaire, une partie formant conduit semblable peut être employée.
Dans les constructions d'appareil de combustion comprenant un tu- be brûleur annulaire situé entre des parois annulaires coaxiales d'enveloppe à air, le dispositif de séparation d'air peut comprendre un certain nombre de parties formant conduit dont chacune a la forme d'un secteur d'anneau (ou la forme en fente de "borne postale!') et formant ensemble une partie en forme de conduit s'étendant annulairement, et le tube brûleur peut être supporté par
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engagement de son extrémité d'entrée au moins sur les parties périphériques radialement intérieure et extérieure des parties formant conduit., Dans cette dernière construction.,
deux ou plusieurs becs d'injection peuvent être asso- ciés à chaque partie formant conduit et- un certain nombre de parties formant conduit peuvent être utilisées pour former un assemblage sensiblement annu- laire.
Dans certaines constructions selon l'invention, la partie formant conduit peut être conformée de manière à comporter intérieurement une garni- ture de manière qu'un profil intérieur désiré puisse être obtenu indépendam- ment du profil extérieur de la, partie en forme de conduite La garniture est de préférence construite er. tôle par économie de poids.
Trois constructions d'appareil de combustion pour moteur à turbine à gaz réalisant la présente invention seront maintenant décrites à titre d' exemples, la description se référant aux dessins annexés, où la fig. 1 est une vue de l'extrémité d'entrée d'une forme de cham- bre de combustion:, certain,es parties étant vues en section;
, la fig.lA est une vue à échelle agrandie d'une partie de la fig.1, les fig. 2 et 3 sont des sections respectivement suivant les lig- nes 2-2 et 3-3 de la fige 1, la fige 4 est une vue correspondant à celle de la fige 1 d'une se- conde construction de chambre de combustion
Les fige 5 et 6 sont des sections suivant les lignes 5-5 et 6-6 de la fig.4, la fig. 7 est une vue correspondant à celle de la fige 1 d'une troisième construction d'appareil de combustion, la fige 8 est une section suivant la ligne 8-8 de la figo 7, et la figo 9 est une section suivant la ligne 9-9-de la fige 8.
Dans la première réalisation, illustrée par les figures 1 à 3, l'appareil de combustion pour moteur à turbine à gaz comprend un certain nom- bre de chambres de combustion dont une seulement est représentée.
Chaque chambre de combustion consiste en une enveloppe à air 10, avec un tube brûleur 11, monté centralement à 1-''intérieur de l'enveloppe à air 10, de manière que l'air pénétrant dans la chambre de combustion, par exemple d'un conduit 12 de refoulement d'un compresseur, soit divisé en deux courants, l'un pénétrant dans le tube brûleur par son embouchure 11a et l'autre s'écoulant autour de l'extérieur du tube brûleur 11 dans l'espace annulaire 13 compris entre le tube brûleur 11 et l'enveloppe à air 10, pour pénétrer dans le tube brûleur par des ouvertures ou passages ménagés dans la paroi de ce dernier.
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Dans cette construction, comme d'ordinaire, l'extrémité d'entrée de l'enveloppe à air est conformée comme une chambre d'expansion 10a.
L'extrémité d'entrée du tube brûleur Il., tube brûleur qui est cons- truit en tôle, est située en aval de l'extrémité d'entrée de la chambre d'ex- pansion 10a et l'embouchure 11a du tube brûleur 11 est limitée par une bride cylindrique 14, s'étendant axialement;
, formée en repliant le métal sur lui- même, à la limite de l'embouchure du tube brûleur. Un court manchon 14a peut être soudé à la bride 14, intérieurement par rapport à cette dernière pour fournir une portée de support
Selon la présente invention, un dispositif est prévu qui sépare l'air pénétrant dans la.
chambre de combustion en deux courants, dont l'un pas- se dans le tube brûleur 11 par l'embouchure lla de ce dernier et dont l'autre s'écoule autour du tube brûleur 11, pour y pénétrer par des ouvertures ou pas- sages ménagés dans ses parois
Dans cette construction, le dispositif comprend une partie 15, for- mant conduit tronconique, qui est située à l'intérieur de la chambre d'expan-
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sion 10a et s'étend depuis le voisinage de l'extrémité d'entrée de l'envelop- pe à air jusqu'au plan de 1'embouchure 11a du tube brûleur 11, la partie for- mant conduit 15 ayant son extrémité étroite dans le voisinage de l'entrée de l'enveloppe à air.
La partie formant conduit comporteen tant que parties in- tégrantes, trois parties 16 en forme dentretoises radiales, disposées entre . elles à 120 , par lesquelles la partie formant conduit est reliée à l'enve- loppe à air. Ces parties en forme d'entretoises s'étendent radialement depuis la surface extérieure de la partie formant conduit 15pour se terminer par des pieds 17 qui s'engagent dans des creux de logements 18, en forme d'enflu- res, de la paroi de la chambre d'expansion 10a et les parties en forme d'en- tretoises sont fixées à la chambre d'expansion par ces pieds 17.
Chaque partie en forme d'entretoise 16 a une allonge 16a faisant saillie radialement vers l'intérieur depuis la partie en forme de conduit 15 jusqu'à un renflement central 19, qui supporte un dispositif d'injection de combustible 20, et l'alimentation en combustible du dispositif d'injection 20 est assurée par des conduits 21, passant à travers les parties en forme d'entretoises 16, 16a, depuis leurs pieds 17. Il¯est avantageux que les pieds 17 soient pourvus de douilles taraudées qui reçoivent des raccords 22 et ces raccords 22 s'étendent à travers les parois des logements en forme d'enflures 18 pour fixer les pieds 17 aux parois de la chambre d'expansion 10a.
L'extrémité large de la partie tronconique en forme de conduit 15 comporte extérieurement un siège cylindrique 23 destiné à venir en prise avec le manchon 14a, fixé à la bride 14 limitant l'embouchure 11a du tube brûleur Il de manière que, lorsque la partie en forme de conduit 15 est mise en position, l'extrémité d'entrée du tube brûleur puisse être supportée par le court manchon 14a passé sur le siège cylindrique 23. La partie en forme de conduit 15 comporte aussi, de préférence une embase 24 destinée à limiter l'amplitude du mouvement axial du tube brûleur 11 dans le sens amont lorsqu' il vient en prise avec le siège cylindrique 23.
En se référant maintenant aux figures 4 à 6, on y voit illustrée une seconde construction d'appareil de combustion, qui est du type comprenant une chambre de combustion annulaire ayant une paroi intérieure annulaire 30, une paroi extérieure annulaire 31 et un certain nombre de tubes brûleurs tu- bulaires, tels que les tubes brûleurs 11 de l'agencement des figures 1 à 3, disposés en anneau à l'intérieur de l'espace situé entre les parois intérieu- re et extérieure 30 et 31 de l'enveloppe à air. Comme le montre la figure 4, les parois intérieure et extérieure 30 et 31 sont reliées à une section d' alimentation en air comprimé 32 et elles divergent l'une de l'autre, à leur extrémité d'entrée;pour former une chambre d'expansion..
Comme dans la construction montrée aux figures 1 à 3, les em- bouchures 11a des tubes brûleurs 11 sont situées en aval de l'extrémité d'en- trée de la chambre d'expansion et il est prévu, pour chaque tube brûleur 11, un dispositif destiné à diviser l'air pénétrant dans la chambre d'expansion en deux courants, dont l'un pénètre dans le tube brûleur par son embouchure lla et dont l'autre s'écoule dans les espaces compris entre les tubes brûleurs 11 et les parois intérieure et extérieure 30 et 31 de l'enveloppe à air et pé- nètre dans les tubes brûleurs, par des ouvertures ménagées dans les parois de ces derniers.
Le dispositif destiné à diviser le courant d'air en deux courants est de construction semblable à celle qui est illustrée aux figures 1 à 3 et il comprend une partie tronconique 15, en forme de conduite ayant un siège cy- lindrique destiné à venir en prise avec une bride 14, située autour de l'em- bouchure du tube brûleur 11, et une embase 24, destinée à limiter l'amplitude du mouvement axial de venue en prise du tube brûleur 11 avec le siège.
Dans cette construction, la partie en forme de conduit 15 est por- tée depuis la paroi extérieure 31 de l'enveloppe à air au moyen d'un seul or- gane en forme d'entretoise 33,s'étendant vers l'extérieur depuis la surface extérieure de la partie en forme de conduit 15 et ayant, à son extrémité'ex- térieure, un pied allongé axialement 34, qui s'engage dans un creux d'un cou-
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vercle 35 occupant une ouverture allongée de la paroi extérieure 31 de 1.' en- veloppe à air, ouverture qui est limitée par -une saillie verticale 36, of- frant un siège à une bride à boulonner 35a du couvercle 35.
Le couvercle 35 est fixé à la saillie 36, au moyen de goujons 37, s'étendant à travers la bride 35a, et le pied 34 de l'organe en forme d'entretoise 33 est'fixé au couvercle 35 au moyen de goujons 38. Le fond du creux destiné à recevoir le pied 34 est découpé de manière à recevoir une paire de raccords 39, communi- quant avec des conduits 40, passant à travers l'organe en forme d'entretoise 33.L'ouverture allongée ménagée dans la paroi extérieure 31 de l'enveloppe à air peut, si on le désire, avoir des dimensions suffisantes pour que la partie en forme de conduit 15 puisse être retirée à travers elle.
L'organe en forme d'entretoise a une allonge radiale 33a, située à l'intérieur de la partie formant conduit 15,et l'allonge 33a se termine par un renflement 41 portant un dispositif d'injection de combustible 42.
Les conduits 40 passent aussi à travers l'allonge 33a de l'organe en forme d'entretoise 33 et le renflement 41 et mènent au dispositif d'injection de combustible 42.
En se référant maintenant aux figures 7 à 9, on y voit, illustrée, une forme d'appareil de combustion comprenant une chambre de combustion annu- laire ayant des parois intérieure et extérieure respectives 50 et 51, d'en- veloppe à air et, à l'intérieur de l'espace annulaire compris entre les parois 50 et 51, un tube brûleur annulaire, disposé coaxialement,ayant une paroi in- térieure 52 et une paroi extérieure 53, offrant un espace de combustion entre elles.
Comme dans la construction précédente, il est prévu, dans la par- tie formant chambre d'expansion de l'appareil de combustion, un dispositif destiné à diviser l'air pénétrant dans la chambre d'expansion en provenance du conduit de refoulement 54 essentiellement en deux courants dont l'un pé- nètre directement dans le tube brûleur par son embouchure 55 etdont l'autre passe dans l'espace annulaire 56, compris entre la paroi intérieure 50 de l'enveloppe à, air et la paroi intérieure 52 du tube brûleur, et dans l'espace annulaire 57, compris entre la paroi extérieure 51 de l'enveloppe à air et la paroi extérieure 53 du tube brûleur, pour s'écouler dans ces espaces 56 et 57 et pénétrer dans le tube brûleur par des ouvertures ménagées dans les parois 52 et 53 de ce dernier.
Le dispositif destiné à diviser l'air en ces courants comprend es- sentiellement un conduit annulaire de section divergente et, dans la construc- tion illustrée, le conduit annulaire est formé d'un certain nombre de par- ties en forme de conduits 58, la section de chacune d'elles, prise perpendi- culairement à l'axe du tube brûleur, étant un secteur d'anneau. Chaque par- tie en forme de conduit 58 comporte un organe en forme d'entretoise 59, fait d'une pièce avec elle et ayant un pied à son extrémité radialement extérieure 60, destiné à se loger dans un logement en forme d'enflure 61 de la paroi ex- térieure 51 de l'enveloppe à air. Des boulons 62 sont prévus pour fixer les pieds 60 en position à l'intérieur des logements en forme d'enflure 61.
La paroi radialement extérieure 58a de chaque partie en forme de conduit 58 com- porte une bride axiale 63 et les brides axiales 63 forment ensemble un siège annulaire sur lequel s'appuie l'embouchure de la paroi extérieure 53 du tube brûleur. La paroi radialement intérieure 58b de chaque section de conduit est aussi pourvue dune bride axiale 64, et les brides axiales 64 forment ensemble un siège annulaire sur lequel s'appuie l'embouchure de la paroi intérieure 52 du tube brûleur. De cette façon, les parois 52 et 53 du tube brûleur sont lo- calisées à leurs extrémités d'entrée par rapport aux parois 50 et 51 de l'en- veloppe à air.
Il est avantageux que les parois intérieure et extérieure 50 et 51 de l'enveloppe à air soient reliées entre elles par des âmes radiales 65 et ces âmes radiales peuvent comporter des renflements 66, s'étendant radialement, portant, sur leur extrémité aval, des dispositifs d'injection de combustible 67.
Dans l' agencement illustré; il est prévu une âme radiale 65 portant
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un dispositif d'injection de combustible 67, y associé, pour chaque partie en forme de conduit 58 pareil à la fente d'une borne postale et le disposi- tif d'injection de combustible 67 est situé essentiellement à l'intérieur de la "fente de borne postale".Toutefois, si on le désire, plus d'un dispositif d'injection de combustible peuvent être prévus pour chaque "fente de borne postale".
Le combustible est amené aux dispositifs d'injection de combustible 67, par des conduits 68, s'étendant à travers les âmes radiales 65 et les ren- flements axiaux 66.
Si on le désire, les organes en forme d'entretoises 59 peuvent être construits en deux parties, dont l'une est d'une pièce avec la paroi extérieu- re 51 de l'enveloppe à air et dont l'autre est d'une pièce avec la partie 58 du conduit annulaire, les deux parties venant en contact bout à bout et étant fixées entre elles pour localiser la partie en forme de conduit 58 à l'inté- rieur de la chambre d'expansion..
REVENDICATIONS.
1. Appareil de combustion pour moteurs à turbine à gaz de l'espèce comprenant un tube brûleur logé à l'intérieur d'une enveloppe à air et espa- cé par rapport à cette dernière, caractérisé par le fait qu'il est prévu un dispositif destiné à séparer l'air pénétrant dans le tube brûleur par son ex- trémité d'entrée de l'air s'écoulant autour de l'extérieur du tube brûleur et comprenant une partie en forme de conduit, qui est supportée, depuis la paroi de la partie formant chambre d'expansion de l'enveloppe à air, par une ou plusieurs entretoises s'étendant depuis la partie formant conduit jusqu'à un point de connexion avec la paroi de la chambre d'expansion, et qui est agen- cée de manière à offrir,à son extrémité de sortie,
un support pour l'extrémi- té d'entrée du tube brûleur.