CA2754419C - Chambre de combustion de turbomachine comprenant des moyens ameliores d'alimentation en air - Google Patents
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- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
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- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
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Abstract
Chambre annulaire de combustion (10) destinée à équiper une turbomachine, comprenant un fond de chambre (22), une pluralité de systèmes d'injection d'air et de carburant répartis circonf érentiellement autour d'un axe (34) de la chambre de combustion et montés sur le fond de chambre (22), et, associé à chaque système d'injection, un collecteur d'air (100) qui comprend au moins une paroi (96, 98) montée sur le fond de chambre (22) et se projetant vers l'amont pour former obstacle à un écoulement circonf érentiel d' air autour de l'axe (34) de la chambre de combustion, ainsi qu'une ouverture d'admission d'air (88) formée à l'extrémité amont du collecteur d'air (100) et ouverte radialement vers l'extérieur par rapport à un axe (44) du système d'injection.
Description
CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOMACHINE COMPRENANT DES
MOYENS AMELIORES D'ALIMENTATION EN AIR
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une chambre annulaire de combustion d'une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d' avion.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les turbomachines comprennent en général une chambre annulaire de combustion montée en aval d'un compresseur.
La chambre de combustion est délimitée en amont par un fond annulaire équipé de systèmes d'injection régulièrement répartis autour de l'axe de la turbomachine et destinés à l'injection d'un mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion.
La sortie du compresseur débouche dans une enceinte dans laquelle est logée la chambre de combustion. Le compresseur peut être du type axial et comporter une sortie sensiblement alignée avec les systèmes d'injection de la chambre de combustion, ou être du type centrifuge, et comprendre en sortie un redresseur annulaire débouchant dans une région radialement externe de l'enceinte de la chambre de combustion.
Les systèmes d'injection de la chambre de combustion comportent des perçages périphériques par lesquels de l'air provenant du compresseur peut entrer,
MOYENS AMELIORES D'ALIMENTATION EN AIR
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une chambre annulaire de combustion d'une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d' avion.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les turbomachines comprennent en général une chambre annulaire de combustion montée en aval d'un compresseur.
La chambre de combustion est délimitée en amont par un fond annulaire équipé de systèmes d'injection régulièrement répartis autour de l'axe de la turbomachine et destinés à l'injection d'un mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion.
La sortie du compresseur débouche dans une enceinte dans laquelle est logée la chambre de combustion. Le compresseur peut être du type axial et comporter une sortie sensiblement alignée avec les systèmes d'injection de la chambre de combustion, ou être du type centrifuge, et comprendre en sortie un redresseur annulaire débouchant dans une région radialement externe de l'enceinte de la chambre de combustion.
Les systèmes d'injection de la chambre de combustion comportent des perçages périphériques par lesquels de l'air provenant du compresseur peut entrer,
2 et des moyens de centrage et de guidage de têtes d'injecteurs de carburant.
Les systèmes d'injection sont conçus pour optimiser les performances de la chambre de combustion et réduire ainsi sa consommation de carburant et les émissions de polluants en sortie de cette chambre de combustion.
Les performances des systèmes d'injection sont, d'une manière générale, d'autant plus élevées que la perte de charge est importante à l'intérieur de ces systèmes d'injection, et que l'alimentation en air de ces systèmes est uniforme autour de leurs axes respectifs. Pour limiter la perte de charge globale subie par le flux d'air alimentant la chambre de combustion tout en autorisant une perte de charge élevée à l'intérieur des systèmes d'injection, il est donc souhaitable de réduire au mieux la perte de charge en amont de ces systèmes d'injection.
Or, la sortie du compresseur étant distante axialement des systèmes d'injection, le flux d'air provenant du compresseur arrive en général au niveau des systèmes d'injection en ayant subi une perte de charge considérable et en étant réparti d'une façon non uniforme autour de chaque système d'injection.
Ces problèmes sont particulièrement sensibles dans le cas des compresseurs centrifuges dont la sortie n'est pas alignée avec les systèmes d'injection des chambres de combustion mais est disposée radialement vers l'extérieur par rapport à ces systèmes d'injection.
Les systèmes d'injection sont conçus pour optimiser les performances de la chambre de combustion et réduire ainsi sa consommation de carburant et les émissions de polluants en sortie de cette chambre de combustion.
Les performances des systèmes d'injection sont, d'une manière générale, d'autant plus élevées que la perte de charge est importante à l'intérieur de ces systèmes d'injection, et que l'alimentation en air de ces systèmes est uniforme autour de leurs axes respectifs. Pour limiter la perte de charge globale subie par le flux d'air alimentant la chambre de combustion tout en autorisant une perte de charge élevée à l'intérieur des systèmes d'injection, il est donc souhaitable de réduire au mieux la perte de charge en amont de ces systèmes d'injection.
Or, la sortie du compresseur étant distante axialement des systèmes d'injection, le flux d'air provenant du compresseur arrive en général au niveau des systèmes d'injection en ayant subi une perte de charge considérable et en étant réparti d'une façon non uniforme autour de chaque système d'injection.
Ces problèmes sont particulièrement sensibles dans le cas des compresseurs centrifuges dont la sortie n'est pas alignée avec les systèmes d'injection des chambres de combustion mais est disposée radialement vers l'extérieur par rapport à ces systèmes d'injection.
3 EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter les inconvénients précités.
Elle a en particulier pour but de réduire les pertes de charge du flux d'air provenant d'un compresseur dans une turbomachine, entre la sortie de ce compresseur et l'entrée de systèmes d'injection d'une chambre de combustion de la turbomachine, de manière à permettre notamment une augmentation de la perte de charge à l'intérieur de ces systèmes d'injection sans augmenter considérablement la perte de charge globale du flux d'air alimentant la chambre de combustion.
L'invention a également pour but d'améliorer l'uniformité de l'alimentation en air des systèmes d'injection des chambres de combustion.
L'invention propose à cet effet une chambre annulaire de combustion destinée à équiper une turbomachine, comprenant un fond de chambre agencé à
l'extrémité amont de la chambre de combustion, ainsi qu'une pluralité de systèmes d'injection d'air et de carburant répartis circonférentiellement autour d'un axe de la chambre de combustion et montés sur le fond de chambre. La chambre annulaire de combustion comprend en outre, associé à chaque système d'injection, un collecteur d'air comprenant au moins une paroi montée sur le fond de chambre et se projetant vers l'amont pour former obstacle à un écoulement circonférentiel d'air autour de l'axe de la chambre de combustion,
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter les inconvénients précités.
Elle a en particulier pour but de réduire les pertes de charge du flux d'air provenant d'un compresseur dans une turbomachine, entre la sortie de ce compresseur et l'entrée de systèmes d'injection d'une chambre de combustion de la turbomachine, de manière à permettre notamment une augmentation de la perte de charge à l'intérieur de ces systèmes d'injection sans augmenter considérablement la perte de charge globale du flux d'air alimentant la chambre de combustion.
L'invention a également pour but d'améliorer l'uniformité de l'alimentation en air des systèmes d'injection des chambres de combustion.
L'invention propose à cet effet une chambre annulaire de combustion destinée à équiper une turbomachine, comprenant un fond de chambre agencé à
l'extrémité amont de la chambre de combustion, ainsi qu'une pluralité de systèmes d'injection d'air et de carburant répartis circonférentiellement autour d'un axe de la chambre de combustion et montés sur le fond de chambre. La chambre annulaire de combustion comprend en outre, associé à chaque système d'injection, un collecteur d'air comprenant au moins une paroi montée sur le fond de chambre et se projetant vers l'amont pour former obstacle à un écoulement circonférentiel d'air autour de l'axe de la chambre de combustion,
4 ainsi qu'une ouverture d'admission d'air formée à
l'extrémité amont du collecteur d'air précité. Selon l'invention, l'ouverture d'admission d'air de chaque collecteur d'air est ouverte radialement vers l'extérieur par rapport à un axe du système d'injection correspondant.
Les collecteurs d'air selon l'invention permettent de canaliser de manière optimale un flux d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux axes respectifs des systèmes d'injection et alimentant ces systèmes d'injection, autour de chacun de ces systèmes.
Les collecteurs d'air permettent ainsi de réduire la perte de charge subie par ce flux d'air en amont de ces systèmes d'injection, et de rendre l'alimentation en air de ces systèmes plus uniforme.
Il en résulte une amélioration des performances générales de la chambre de combustion, et plus particulièrement une augmentation de son rendement et une réduction des émissions de substances polluantes par la chambre de combustion.
Un flux d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux axes respectifs des systèmes d'injection de la chambre de combustion se rencontre en particulier dans les turbomachines comprenant un compresseur centrifuge. L'invention est donc particulièrement avantageuse lorsqu'elle est appliquée à une turbomachine de ce type.
Préférentiellement, lorsque l'ouverture d'admission d'air de chaque collecteur est vue en projection dans un plan transversal perpendiculaire à
un plan tangentiel passant par l'axe du système d'injection correspondant, la partie de ladite ouverture qui est située radialement a l'extérieur par rapport au plan tangentiel précité présente une surface
l'extrémité amont du collecteur d'air précité. Selon l'invention, l'ouverture d'admission d'air de chaque collecteur d'air est ouverte radialement vers l'extérieur par rapport à un axe du système d'injection correspondant.
Les collecteurs d'air selon l'invention permettent de canaliser de manière optimale un flux d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux axes respectifs des systèmes d'injection et alimentant ces systèmes d'injection, autour de chacun de ces systèmes.
Les collecteurs d'air permettent ainsi de réduire la perte de charge subie par ce flux d'air en amont de ces systèmes d'injection, et de rendre l'alimentation en air de ces systèmes plus uniforme.
Il en résulte une amélioration des performances générales de la chambre de combustion, et plus particulièrement une augmentation de son rendement et une réduction des émissions de substances polluantes par la chambre de combustion.
Un flux d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux axes respectifs des systèmes d'injection de la chambre de combustion se rencontre en particulier dans les turbomachines comprenant un compresseur centrifuge. L'invention est donc particulièrement avantageuse lorsqu'elle est appliquée à une turbomachine de ce type.
Préférentiellement, lorsque l'ouverture d'admission d'air de chaque collecteur est vue en projection dans un plan transversal perpendiculaire à
un plan tangentiel passant par l'axe du système d'injection correspondant, la partie de ladite ouverture qui est située radialement a l'extérieur par rapport au plan tangentiel précité présente une surface
5 d'ouverture plus grande que celle de la partie de ladite ouverture qui est située radialement a l'intérieur par rapport à ce plan tangentiel.
Cette configuration permet d'optimiser davantage l'admission d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux axes respectifs des systèmes d'injection de la chambre de combustion.
Chaque collecteur d'air comprend de préférence deux parois qui sont montées sur le fond de chambre, se projettent vers l'amont, et sont agencées de part et d'autre du système d'injection correspondant, ces parois formant obstacle à un écoulement circonférentiel d'air autour de l'axe de la chambre de combustion.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les deux parois de chaque collecteur d'air présentent une concavité tournée vers ledit collecteur d'air et sont raccordées l'une à l'autre par deux extrémités opposées de chacune de ces parois, de sorte que chaque collecteur d'air a une forme globalement tubulaire et comporte une extrémité amont formant ladite ouverture d'admission d'air.
Cela permet de rendre plus uniforme la répartition de l'air autour de chaque système d'injection.
Avantageusement, l'extrémité amont de chaque collecteur d'air est conformée de sorte qu'une
Cette configuration permet d'optimiser davantage l'admission d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux axes respectifs des systèmes d'injection de la chambre de combustion.
Chaque collecteur d'air comprend de préférence deux parois qui sont montées sur le fond de chambre, se projettent vers l'amont, et sont agencées de part et d'autre du système d'injection correspondant, ces parois formant obstacle à un écoulement circonférentiel d'air autour de l'axe de la chambre de combustion.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les deux parois de chaque collecteur d'air présentent une concavité tournée vers ledit collecteur d'air et sont raccordées l'une à l'autre par deux extrémités opposées de chacune de ces parois, de sorte que chaque collecteur d'air a une forme globalement tubulaire et comporte une extrémité amont formant ladite ouverture d'admission d'air.
Cela permet de rendre plus uniforme la répartition de l'air autour de chaque système d'injection.
Avantageusement, l'extrémité amont de chaque collecteur d'air est conformée de sorte qu'une
6 partie radialement interne de cette extrémité amont soit décalée vers l'amont par rapport à une partie radialement externe de ladite extrémité amont du collecteur d'air.
Cette partie radialement interne de l'extrémité amont de chaque collecteur d'air peut ainsi former une écope de guidage d'un flux d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux systèmes d'injection.
Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, la chambre de combustion comporte un carénage annulaire de fond de chambre agencé en amont du fond de chambre et auquel les parois de chaque collecteur d'air sont raccordées de manière sensiblement étanche de part et d'autre d'un orifice correspondant formé dans le carénage et formant ladite ouverture d'admission d'air du collecteur d'air.
Les parois précitées permettent de délimiter des compartiments formant collecteurs d'air entre le fond de chambre et le carénage, autour de chaque système d'injection.
Préférentiellement, lesdites parois de chaque collecteur d'air s'étendent radialement et chacune de ces parois fait partie de deux collecteurs d'air consécutifs autour de l'axe de la chambre de combustion.
Cette configuration présente notamment l'avantage de minimiser le nombre total de parois de collecteur d'air.
Cette partie radialement interne de l'extrémité amont de chaque collecteur d'air peut ainsi former une écope de guidage d'un flux d'air provenant d'une région radialement externe par rapport aux systèmes d'injection.
Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, la chambre de combustion comporte un carénage annulaire de fond de chambre agencé en amont du fond de chambre et auquel les parois de chaque collecteur d'air sont raccordées de manière sensiblement étanche de part et d'autre d'un orifice correspondant formé dans le carénage et formant ladite ouverture d'admission d'air du collecteur d'air.
Les parois précitées permettent de délimiter des compartiments formant collecteurs d'air entre le fond de chambre et le carénage, autour de chaque système d'injection.
Préférentiellement, lesdites parois de chaque collecteur d'air s'étendent radialement et chacune de ces parois fait partie de deux collecteurs d'air consécutifs autour de l'axe de la chambre de combustion.
Cette configuration présente notamment l'avantage de minimiser le nombre total de parois de collecteur d'air.
7 L'ouverture d'admission d'air de chaque collecteur d'air a de préférence une forme évasée radialement vers l'extérieur.
En variante, ou de manière complémentaire, le carénage annulaire peut comporter une partie annulaire radialement interne et une partie annulaire radialement externe entre lesquelles sont ménagées lesdites ouvertures d'admission d'air, la partie annulaire radialement interne étant décalée vers l'amont par rapport à la partie annulaire radialement externe.
Dans ce cas, la forme du carénage permet d'orienter l'ouverture d'admission d'air radialement vers l'extérieur.
D'une manière générale, chaque système d'injection comprenant une douille de centrage et de guidage de tête d'injecteur, chaque collecteur d'air comprend de préférence au moins une partie qui s'étend vers l'amont au-delà d'une extrémité amont de ladite douille du système d'injection correspondant.
Les collecteurs d'air présentent ainsi des aptitudes optimales pour canaliser l'air admis dans les systèmes d'injection qui équipent la chambre de combustion.
L'invention concerne également une turbomachine comprenant une chambre de combustion du type décrit ci-dessus.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description
En variante, ou de manière complémentaire, le carénage annulaire peut comporter une partie annulaire radialement interne et une partie annulaire radialement externe entre lesquelles sont ménagées lesdites ouvertures d'admission d'air, la partie annulaire radialement interne étant décalée vers l'amont par rapport à la partie annulaire radialement externe.
Dans ce cas, la forme du carénage permet d'orienter l'ouverture d'admission d'air radialement vers l'extérieur.
D'une manière générale, chaque système d'injection comprenant une douille de centrage et de guidage de tête d'injecteur, chaque collecteur d'air comprend de préférence au moins une partie qui s'étend vers l'amont au-delà d'une extrémité amont de ladite douille du système d'injection correspondant.
Les collecteurs d'air présentent ainsi des aptitudes optimales pour canaliser l'air admis dans les systèmes d'injection qui équipent la chambre de combustion.
L'invention concerne également une turbomachine comprenant une chambre de combustion du type décrit ci-dessus.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description
8 suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une turbomachine selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure la est une vue schématique partielle de la turbomachine de la figure 1 en projection dans le plan P1 de la figure 1 ;
- la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle de la turbomachine de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue semblable à la figure 1, d'une turbomachine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3a est une vue schématique partielle de la turbomachine de la figure 3 en projection dans le plan P1 de la figure 3 ;
- la figure 4 est une vue semblable à la figure 3a, illustrant une variante de réalisation de la turbomachine de la figure 3.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES
Les figures 1 à 2 représentent une chambre de combustion 10 d'une turbomachine selon un premier mode de réalisation de l'invention, ainsi que l'environnement immédiat de cette chambre de combustion.
D'une manière connue, la chambre de combustion 10 est logée dans une enceinte 12 qui est agencée en aval d'un compresseur de la turbomachine, du type centrifuge, dont la sortie est raccordée à un
- la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une turbomachine selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure la est une vue schématique partielle de la turbomachine de la figure 1 en projection dans le plan P1 de la figure 1 ;
- la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle de la turbomachine de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue semblable à la figure 1, d'une turbomachine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3a est une vue schématique partielle de la turbomachine de la figure 3 en projection dans le plan P1 de la figure 3 ;
- la figure 4 est une vue semblable à la figure 3a, illustrant une variante de réalisation de la turbomachine de la figure 3.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES
Les figures 1 à 2 représentent une chambre de combustion 10 d'une turbomachine selon un premier mode de réalisation de l'invention, ainsi que l'environnement immédiat de cette chambre de combustion.
D'une manière connue, la chambre de combustion 10 est logée dans une enceinte 12 qui est agencée en aval d'un compresseur de la turbomachine, du type centrifuge, dont la sortie est raccordée à un
9 PCT/EP2010/053249 diffuseur radial 14, lui-même raccordé en sortie à un redresseur de flux 16 qui débouche dans une région radialement externe de l'enceinte 12.
La chambre de combustion 10 est délimitée par deux parois coaxiales sensiblement cylindriques 18 et 20, respectivement interne et externe, et par un fond de chambre annulaire 22 qui s'étend sensiblement radialement à l'extrémité amont de la chambre 10 et qui est raccordé par ses extrémités radiales aux deux parois 18 et 20.
Les parois interne 18 et externe 20 de la chambre de combustion 10 sont fixées en aval par deux viroles interne 24 et externe 26 respectivement sur une paroi interne 28 sensiblement cylindrique reliée au diffuseur 14, et sur un carter externe 30, de manière à
délimiter l'enceinte 12.
Des systèmes d'injection 32, qui sont régulièrement répartis autour de l'axe 34 de la chambre de combustion, sont montés dans le fond de chambre 22.
Chaque système d'injection 32 comprend notamment une douille 36 de centrage et de guidage d'une tête 38 d'un injecteur de carburant 40, et des orifices d'entrée d'air 42 agencés autour d'un axe 44 du système d'injection.
La douille 36 de chaque système d'injection 32 permet d'aligner la tête d'injecteur 38 correspondante sur l'axe 44 du système d'injection. De plus, les systèmes d'injection 32 sont configurés pour permettre un certain débattement radial et axial des têtes d'injecteur 38, pour tenir compte d'éventuelles dilatations différentielles de nature à provoquer des déplacements relatifs entre les injecteurs 40 et la chambre de combustion 10.
En fonctionnement, un flux d'air 46 provenant du compresseur centrifuge est injecté par le 5 redresseur 16 dans l'enceinte 12.
Le flux d'air 46, qui arrive dans une région radialement externe de l'enceinte 12, se sépare globalement en trois parties dans cette enceinte 12.
Une première partie 48 du flux d'air
La chambre de combustion 10 est délimitée par deux parois coaxiales sensiblement cylindriques 18 et 20, respectivement interne et externe, et par un fond de chambre annulaire 22 qui s'étend sensiblement radialement à l'extrémité amont de la chambre 10 et qui est raccordé par ses extrémités radiales aux deux parois 18 et 20.
Les parois interne 18 et externe 20 de la chambre de combustion 10 sont fixées en aval par deux viroles interne 24 et externe 26 respectivement sur une paroi interne 28 sensiblement cylindrique reliée au diffuseur 14, et sur un carter externe 30, de manière à
délimiter l'enceinte 12.
Des systèmes d'injection 32, qui sont régulièrement répartis autour de l'axe 34 de la chambre de combustion, sont montés dans le fond de chambre 22.
Chaque système d'injection 32 comprend notamment une douille 36 de centrage et de guidage d'une tête 38 d'un injecteur de carburant 40, et des orifices d'entrée d'air 42 agencés autour d'un axe 44 du système d'injection.
La douille 36 de chaque système d'injection 32 permet d'aligner la tête d'injecteur 38 correspondante sur l'axe 44 du système d'injection. De plus, les systèmes d'injection 32 sont configurés pour permettre un certain débattement radial et axial des têtes d'injecteur 38, pour tenir compte d'éventuelles dilatations différentielles de nature à provoquer des déplacements relatifs entre les injecteurs 40 et la chambre de combustion 10.
En fonctionnement, un flux d'air 46 provenant du compresseur centrifuge est injecté par le 5 redresseur 16 dans l'enceinte 12.
Le flux d'air 46, qui arrive dans une région radialement externe de l'enceinte 12, se sépare globalement en trois parties dans cette enceinte 12.
Une première partie 48 du flux d'air
10 s'écoule vers l'aval le long de la paroi externe 20 de la chambre de combustion 10, et pénètre partiellement dans la chambre de combustion 10 par des orifices 50 pratiqués dans sa paroi externe 20.
Une deuxième partie 52 du flux d'air s'écoule vers l'aval le long de la paroi interne 18 de la chambre de combustion 10, et pénètre partiellement dans la chambre de combustion 10 par des orifices 54 pratiqués dans sa paroi interne 18.
Enfin, une troisième partie 56 du flux d'air alimente les systèmes d'injection 32 de la chambre de combustion 10.
Conformément au premier mode de réalisation de l'invention, la chambre de combustion 10 est équipée d'une pluralité de collecteurs d'air 58 (dont l'un est visible sur les figures 1 à 2).
Chaque collecteur d'air 58 comprend deux parois 60 et 62 semblables (figure 1) qui sont incurvées autour du système d'injection 32 correspondant en présentant une concavité tournée vers ce système d'injection 32, et qui sont montées sur le fond de chambre 22 à leurs extrémités aval respectives.
Une deuxième partie 52 du flux d'air s'écoule vers l'aval le long de la paroi interne 18 de la chambre de combustion 10, et pénètre partiellement dans la chambre de combustion 10 par des orifices 54 pratiqués dans sa paroi interne 18.
Enfin, une troisième partie 56 du flux d'air alimente les systèmes d'injection 32 de la chambre de combustion 10.
Conformément au premier mode de réalisation de l'invention, la chambre de combustion 10 est équipée d'une pluralité de collecteurs d'air 58 (dont l'un est visible sur les figures 1 à 2).
Chaque collecteur d'air 58 comprend deux parois 60 et 62 semblables (figure 1) qui sont incurvées autour du système d'injection 32 correspondant en présentant une concavité tournée vers ce système d'injection 32, et qui sont montées sur le fond de chambre 22 à leurs extrémités aval respectives.
11 Dans le mode de réalisation représenté, les deux parois 60 et 62 de chaque collecteur d'air 58 comportent chacune deux bords d'extrémité opposés, respectivement 60a, 60b et 62a, 62b, par lesquels ces deux parois 60 et 62 sont raccordées l'une à l'autre, de sorte que chaque collecteur d'air 58 a une forme globalement tubulaire.
Les collecteurs d'air 58 présentent chacun un bord d'extrémité amont délimitant une ouverture d'admission d'air 64, par laquelle de l'air 56 provenant du redresseur 16 peut pénétrer pour atteindre les orifices d'entrée d'air 42 des systèmes d'injection 32.
Les deux parois 60, 62 de chaque collecteur d'air 58 sont tronquées en amont selon un plan incliné par rapport à l'axe 44 du système d'injection correspondant de sorte que l'ouverture d'admission d'air 64 de chaque collecteur d'air 58 soit ouverte vers la sortie du redresseur 16, c'est-à-dire ouverte radialement vers l'extérieur par rapport à
l'axe 44 du système d'injection précité, pour faciliter l'entrée d'air provenant de ce redresseur 16 dans les collecteurs d'air 58.
Le bord d'extrémité amont de chaque collecteur d'air 58 comporte ainsi une partie radialement interne 66 qui est décalée vers l'amont par rapport à une partie radialement externe 68 de ce bord amont.
Comme le montre la figure la, lorsque chaque ouverture d'admission d'air 64 est vue en projection dans le plan transversal P1 de la figure 1,
Les collecteurs d'air 58 présentent chacun un bord d'extrémité amont délimitant une ouverture d'admission d'air 64, par laquelle de l'air 56 provenant du redresseur 16 peut pénétrer pour atteindre les orifices d'entrée d'air 42 des systèmes d'injection 32.
Les deux parois 60, 62 de chaque collecteur d'air 58 sont tronquées en amont selon un plan incliné par rapport à l'axe 44 du système d'injection correspondant de sorte que l'ouverture d'admission d'air 64 de chaque collecteur d'air 58 soit ouverte vers la sortie du redresseur 16, c'est-à-dire ouverte radialement vers l'extérieur par rapport à
l'axe 44 du système d'injection précité, pour faciliter l'entrée d'air provenant de ce redresseur 16 dans les collecteurs d'air 58.
Le bord d'extrémité amont de chaque collecteur d'air 58 comporte ainsi une partie radialement interne 66 qui est décalée vers l'amont par rapport à une partie radialement externe 68 de ce bord amont.
Comme le montre la figure la, lorsque chaque ouverture d'admission d'air 64 est vue en projection dans le plan transversal P1 de la figure 1,
12 qui est perpendiculaire au plan tangentiel P2 passant par l'axe 44 du système d'injection 32, la partie de l'ouverture 64 qui est située radialement a l'extérieur par rapport au plan tangentiel P2 précité présente une surface d'ouverture Si plus grande que celle S2 de la partie de ladite ouverture 64 qui est située radialement a l'intérieur par rapport au plan tangentiel P2.
Comme le montre la figure 2, la partie radialement interne 66 du bord amont de chaque collecteur d'air 58 s'étend vers l'amont au-delà de l'extrémité amont de la douille 36 de centrage et de guidage de la tête d'injecteur 38 correspondante. Cette partie radialement interne 66 forme ainsi une écope particulièrement efficace pour guider le flux d'air 56 provenant du redresseur 16.
L'inclinaison de l'ouverture d'admission d'air 64 de chaque collecteur d'air 58 par rapport à
l'axe 44 du système d'injection correspondant est notamment définie de manière à ne pas gêner des déplacements axiaux et radiaux de la tête d'injecteur 38 correspondante en fonctionnement et aussi lors du montage et du démontage de l'injecteur 40.
Ainsi, l'ouverture d'admission d'air 64 forme avec l'axe 44 un angle a (figure 2) qui est typiquement compris entre 40 degrés et 80 degrés environ.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 2, les deux parois 60 et 62 de chaque collecteur d'air 58 sont fixées à leur extrémité aval sur une pièce annulaire 70, parfois appelée coupelle
Comme le montre la figure 2, la partie radialement interne 66 du bord amont de chaque collecteur d'air 58 s'étend vers l'amont au-delà de l'extrémité amont de la douille 36 de centrage et de guidage de la tête d'injecteur 38 correspondante. Cette partie radialement interne 66 forme ainsi une écope particulièrement efficace pour guider le flux d'air 56 provenant du redresseur 16.
L'inclinaison de l'ouverture d'admission d'air 64 de chaque collecteur d'air 58 par rapport à
l'axe 44 du système d'injection correspondant est notamment définie de manière à ne pas gêner des déplacements axiaux et radiaux de la tête d'injecteur 38 correspondante en fonctionnement et aussi lors du montage et du démontage de l'injecteur 40.
Ainsi, l'ouverture d'admission d'air 64 forme avec l'axe 44 un angle a (figure 2) qui est typiquement compris entre 40 degrés et 80 degrés environ.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 2, les deux parois 60 et 62 de chaque collecteur d'air 58 sont fixées à leur extrémité aval sur une pièce annulaire 70, parfois appelée coupelle
13 d'arrêt, qui est solidaire du fond de chambre 22, et qui comprend un flasque annulaire 72 s'étendant radialement autour de l'axe 44 du système d'injection 32 correspondant, et un rebord annulaire 74 qui s'étend parallèlement à l'axe 44 depuis la périphérie interne du flasque annulaire 72 de la coupelle d'arrêt 70.
La fixation des parois 60 et 62 sur la coupelle d'arrêt 70 est par exemple réalisée par soudage et de telle sorte que les parois 60 et 62 s'étendent dans le prolongement du rebord annulaire 74 de la coupelle d'arrêt 70.
D'une manière connue en soi, la coupelle d'arrêt 70 permet de bloquer axialement le système d'injection 32 par coopération du flasque annulaire 72 de la coupelle d'arrêt avec un flasque annulaire 76 solidaire du système d'injection 32 et monté coulissant radialement dans une gorge annulaire ménagée entre le fond de chambre 22 et le flasque 72 de la coupelle d'arrêt 70.
D'une manière générale, les collecteurs d'air 58 permettent de canaliser l'air provenant du redresseur 16 autour de chaque système d'injection 32, ce qui permet de réduire les pertes de charge en amont de ces systèmes d'injection et d'améliorer l'uniformité
de l'alimentation en air de ces systèmes d'injection. A
cet effet, les collecteurs d'air 58 présentent une propriété remarquable en ce qu'ils forment chacun un obstacle à l'écoulement de l'air circonférentiellement entre deux systèmes d'injection voisins, le long du fond de chambre 22.
La fixation des parois 60 et 62 sur la coupelle d'arrêt 70 est par exemple réalisée par soudage et de telle sorte que les parois 60 et 62 s'étendent dans le prolongement du rebord annulaire 74 de la coupelle d'arrêt 70.
D'une manière connue en soi, la coupelle d'arrêt 70 permet de bloquer axialement le système d'injection 32 par coopération du flasque annulaire 72 de la coupelle d'arrêt avec un flasque annulaire 76 solidaire du système d'injection 32 et monté coulissant radialement dans une gorge annulaire ménagée entre le fond de chambre 22 et le flasque 72 de la coupelle d'arrêt 70.
D'une manière générale, les collecteurs d'air 58 permettent de canaliser l'air provenant du redresseur 16 autour de chaque système d'injection 32, ce qui permet de réduire les pertes de charge en amont de ces systèmes d'injection et d'améliorer l'uniformité
de l'alimentation en air de ces systèmes d'injection. A
cet effet, les collecteurs d'air 58 présentent une propriété remarquable en ce qu'ils forment chacun un obstacle à l'écoulement de l'air circonférentiellement entre deux systèmes d'injection voisins, le long du fond de chambre 22.
14 En variante, chaque collecteur peut être en outre tronqué selon un plan tangentiel passant par la tête d'injecteur 38 correspondante. Lorsque le niveau de canalisation d'air procuré par un tel collecteur d'air est suffisant, cette configuration peut permettre un gain de masse avantageux.
Par ailleurs, chaque collecteur d'air 58 peut être réalisé d'un seul tenant, sans sortir du cadre de l'invention.
La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le fond 22 de la chambre de combustion 10 est équipé d'un carénage annulaire de protection 78 agencé en amont de ce fond de chambre 22.
Le carénage 78 comporte une partie annulaire continue radialement interne 80 qui présente un bord 82 fixé conjointement sur un rebord interne 84 du fond de chambre 22 et sur un bord amont 86 de la paroi interne 18 de la chambre de combustion 10.
Le carénage 78 comporte en outre des ouvertures 88 d'admission d'air qui sont ménagées en regard de chaque système d'injection 32 et qui s'étendent vers l'extérieur jusqu'à l'extrémité
radialement externe du carénage 78 de sorte que ce dernier présente un bord radialement externe 90 fendu au niveau de chacune de ces ouvertures 88. Ce bord externe 90 du carénage est fixé conjointement sur un rebord externe 92 du fond de chambre 22 et sur un bord amont 94 de la paroi externe 20 de la chambre de combustion 10.
Comme le montre la figure 3a, lorsque chaque ouverture d'admission d'air 88 est vue en projection dans le plan transversal P1 perpendiculaire au plan tangentiel P2 passant par l'axe 44 du système 5 d'injection 32, la partie de l'ouverture 88 qui est située radialement a l'extérieur par rapport au plan tangentiel P2 précité présente une surface d'ouverture Si plus grande que celle S2 de la partie de l'ouverture 88 qui est située radialement a l'intérieur par rapport 10 au plan tangentiel P2.
Les ouvertures d'admission d'air 88 sont ainsi ouvertes radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe 44 de chaque système d'injection 32, ce qui permet de faciliter l'écoulement du flux d'air 56
Par ailleurs, chaque collecteur d'air 58 peut être réalisé d'un seul tenant, sans sortir du cadre de l'invention.
La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le fond 22 de la chambre de combustion 10 est équipé d'un carénage annulaire de protection 78 agencé en amont de ce fond de chambre 22.
Le carénage 78 comporte une partie annulaire continue radialement interne 80 qui présente un bord 82 fixé conjointement sur un rebord interne 84 du fond de chambre 22 et sur un bord amont 86 de la paroi interne 18 de la chambre de combustion 10.
Le carénage 78 comporte en outre des ouvertures 88 d'admission d'air qui sont ménagées en regard de chaque système d'injection 32 et qui s'étendent vers l'extérieur jusqu'à l'extrémité
radialement externe du carénage 78 de sorte que ce dernier présente un bord radialement externe 90 fendu au niveau de chacune de ces ouvertures 88. Ce bord externe 90 du carénage est fixé conjointement sur un rebord externe 92 du fond de chambre 22 et sur un bord amont 94 de la paroi externe 20 de la chambre de combustion 10.
Comme le montre la figure 3a, lorsque chaque ouverture d'admission d'air 88 est vue en projection dans le plan transversal P1 perpendiculaire au plan tangentiel P2 passant par l'axe 44 du système 5 d'injection 32, la partie de l'ouverture 88 qui est située radialement a l'extérieur par rapport au plan tangentiel P2 précité présente une surface d'ouverture Si plus grande que celle S2 de la partie de l'ouverture 88 qui est située radialement a l'intérieur par rapport 10 au plan tangentiel P2.
Les ouvertures d'admission d'air 88 sont ainsi ouvertes radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe 44 de chaque système d'injection 32, ce qui permet de faciliter l'écoulement du flux d'air 56
15 provenant du redresseur 16 et alimentant les systèmes d'injection 32.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les ouvertures d'admission d'air 88 du carénage 78 ont une forme évasée radialement vers l'extérieur.
En variante, chaque ouverture d'admission d'air 88 peut avoir une forme centrée sur un axe 95 contenu dans un plan passant par l'axe 44 du système d'injection correspondant et par l'axe 34 de la chambre de combustion, et qui est décalé radialement vers l'extérieur par rapport audit axe 44 du système d'injection ou incliné par rapport à cet axe 44. La figure 4 illustre une ouverture 88 de ce type vue en projection dans le plan transversal P1 précité.
Dans tous les cas, les ouvertures d'admission d'air 88 vérifient la propriété ci-dessus
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les ouvertures d'admission d'air 88 du carénage 78 ont une forme évasée radialement vers l'extérieur.
En variante, chaque ouverture d'admission d'air 88 peut avoir une forme centrée sur un axe 95 contenu dans un plan passant par l'axe 44 du système d'injection correspondant et par l'axe 34 de la chambre de combustion, et qui est décalé radialement vers l'extérieur par rapport audit axe 44 du système d'injection ou incliné par rapport à cet axe 44. La figure 4 illustre une ouverture 88 de ce type vue en projection dans le plan transversal P1 précité.
Dans tous les cas, les ouvertures d'admission d'air 88 vérifient la propriété ci-dessus
16 relative aux surfaces d'ouverture S1 et S2 définies de part et d'autre du plan tangentiel P2.
De plus, il est à noter que chaque ouverture d'admission d'air 88 s'étend entre une partie radialement externe 102 du carénage et la partie annulaire radialement interne 80 précitée de ce carénage 78, laquelle partie radialement interne 80 est décalée vers l'amont par rapport à la partie radialement externe 102 précitée.
Par ailleurs, dans le deuxième mode de réalisation de l'invention, le fond 22 de la chambre de combustion 10 est équipé de paires de parois de collecteur 96 et 98 agencées de part et d'autre de chaque système d'injection 32 et de l'ouverture 88 correspondante, comme le montre la figure 3. Ces parois de collecteur 96, 98 sont planes et se projettent vers l'amont depuis le fond de chambre 22 en s'étendant dans des plans respectifs sensiblement radiaux par rapport à
l'axe 34 de la chambre de combustion.
Chaque paroi de collecteur 96, 98 est raccordée d'une manière sensiblement étanche au fond de chambre 22 ainsi qu'au carénage 78, par exemple par soudage ou par boulonnage.
De cette manière, chaque paire de parois 96 et 98 délimite un compartiment entre le fond de chambre 22 et le carénage 78. Ce compartiment forme un collecteur d'air 100 qui est fonctionnellement analogue au collecteur d'air 58 du premier mode de réalisation de l'invention. Ce collecteur d'air 100 permet en particulier de canaliser l'air autour de chaque système d'injection 32 en interdisant tout écoulement
De plus, il est à noter que chaque ouverture d'admission d'air 88 s'étend entre une partie radialement externe 102 du carénage et la partie annulaire radialement interne 80 précitée de ce carénage 78, laquelle partie radialement interne 80 est décalée vers l'amont par rapport à la partie radialement externe 102 précitée.
Par ailleurs, dans le deuxième mode de réalisation de l'invention, le fond 22 de la chambre de combustion 10 est équipé de paires de parois de collecteur 96 et 98 agencées de part et d'autre de chaque système d'injection 32 et de l'ouverture 88 correspondante, comme le montre la figure 3. Ces parois de collecteur 96, 98 sont planes et se projettent vers l'amont depuis le fond de chambre 22 en s'étendant dans des plans respectifs sensiblement radiaux par rapport à
l'axe 34 de la chambre de combustion.
Chaque paroi de collecteur 96, 98 est raccordée d'une manière sensiblement étanche au fond de chambre 22 ainsi qu'au carénage 78, par exemple par soudage ou par boulonnage.
De cette manière, chaque paire de parois 96 et 98 délimite un compartiment entre le fond de chambre 22 et le carénage 78. Ce compartiment forme un collecteur d'air 100 qui est fonctionnellement analogue au collecteur d'air 58 du premier mode de réalisation de l'invention. Ce collecteur d'air 100 permet en particulier de canaliser l'air autour de chaque système d'injection 32 en interdisant tout écoulement
17 circonférentiel de l'air entre deux systèmes d'injection voisins le long du fond de chambre 22.
En variante, chacune des parois 96 et 98 peut être incurvée autour du système d'injection 32 correspondant, c'est-à-dire avec une concavité tournée vers le système d'injection 32.
En variante encore, il est possible de ne prévoir qu'une seule paroi de collecteur d'air entre deux systèmes d'injection 32 voisins, de sorte que chaque paroi de collecteur participe à la formation de deux collecteurs d'air voisins.
En variante, chacune des parois 96 et 98 peut être incurvée autour du système d'injection 32 correspondant, c'est-à-dire avec une concavité tournée vers le système d'injection 32.
En variante encore, il est possible de ne prévoir qu'une seule paroi de collecteur d'air entre deux systèmes d'injection 32 voisins, de sorte que chaque paroi de collecteur participe à la formation de deux collecteurs d'air voisins.
Claims (6)
1. Chambre annulaire de combustion destinée à équiper une turbomachine et comprenant un fond de chambre agencé à une extrémité amont de la chambre de combustion, un carénage annulaire de fond de chambre agencé en amont du fond de chambre, ainsi qu'une pluralité de systèmes d'injection d'air et de carburant répartis circonférentiellement autour d'un axe de la chambre de combustion et montés sur ledit fond de chambre, ladite chambre de combustion comprenant en outre, associé à chaque système d'injection, un collecteur d'air qui comprend deux parois montées sur le fond de chambre et se projetant vers l'amont de part et d'autre du système d'injection pour former obstacle à un écoulement circonférentiel d'air autour de l'axe de la chambre de combustion, lesdites parois étant raccordées de manière sensiblement étanche au fond de chambre et au carénage annulaire de fond de chambre, de part et d'autre d'un orifice correspondant formé dans ledit carénage annulaire de fond de chambre et formant une ouverture d'admission d'air à une extrémité amont dudit collecteur d'air, ladite ouverture d'admission d'air étant ouverte radialement vers l'extérieur par rapport à un axe dudit système d'injection, dans laquelle lesdites parois s'étendent radialement, et chacune desdites parois fait partie de deux collecteurs d'air consécutifs.
2. Chambre annulaire de combustion selon la revendication 1, dans laquelle lorsque ladite ouverture d'admission d'air de chaque collecteur d'air est vue en projection dans un plan transversal perpendiculaire à un plan tangentiel passant par ledit axe du système d'injection correspondant, une partie de ladite ouverture qui est située radialement à
l'extérieur par rapport audit plan tangentiel présente une surface d'ouverture plus grande que celle d'une partie de ladite ouverture qui est située radialement a l'intérieur par rapport audit plan tangentiel.
l'extérieur par rapport audit plan tangentiel présente une surface d'ouverture plus grande que celle d'une partie de ladite ouverture qui est située radialement a l'intérieur par rapport audit plan tangentiel.
3. Chambre annulaire de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans laquelle ladite ouverture d'admission d'air de chaque collecteur d'air présente une forme évasée radialement vers l'extérieur.
4. Chambre annulaire de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle ledit carénage annulaire comporte une partie annulaire radialement interne et une partie annulaire radialement externe entre lesquelles sont ménagées lesdites ouvertures d'admission d'air, ladite partie annulaire radialement interne étant décalée vers l'amont par rapport à ladite partie annulaire radialement externe.
5. Chambre annulaire de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle, chaque système d'injection comprenant une douille de centrage et de guidage de tête d'injecteur, chaque collecteur d'air comprend au moins une partie qui s'étend vers l'amont au-delà d'une extrémité amont de ladite douille du système d'injection correspondant.
6. Dans une turbomachine, une chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
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