Brevet FR2017733A1 — publié le 19700522

La présente invention concerne les moteurs à turbines à gaz et plus particulièrement un dispositif de montage pour une chambre de combustion cellulaire. Dans le montage de différentes chambres de combustion individuelles d'une chambre de combustion globale, il est important d'obtenir un bon alignement entre l'axe de décharge de chaque gicleur et l'axe de sa chambre respective pour éviter un échauffement localisé excessif de la paroi de la chambre et pour permettre une distribution uniforme de l'air de combustion au carburant pulvérisé. Suivant des systèmes de montage antérieurs chaque chambre individuelle de combustion est en général fixée au bâti du moteur à son extrémité amont par un dispositif de fixation fixé d'une façon invariable au bâti du moteur. Comme le gicleur de carburant est en général monté en position fixe sur le bâti du moteur, l'interface entre le gicleur et la chambre de combustion est flottante pour permettre un mouvement relatif inévitable. Par suite, avec ces modes de montage antérieurs il existe une grande probabilité de faux alignement entre l'axe de chaque gicleur et l'axe longitudinal de la chambre de combustion correspondante. Ce défaut d'alignement se traduit souvent par la projection de la pulvérisation de carburant dans une direction vers une partie de la paroi de la chambre, entrainant un surchauffage de cette partie de la paroi. Avec une aussi grande importance cette projection asymétrique de la pulvérisation conique du carburant dans les chambres de combustion se traduit par une alimentation non uniforme de l'air de combustion entrainant localement une combustion trop riche et une combustion trop pauvre et par suite une diminution du rendement et la production de fumées. La présente invention concerne un montage des chambres de combustion supprimant ces difficultés d'une façon économique. L'invention a par suite pour objet un dispositif de montage pour une chambre de combustion et un gicleur de carburant permettant la fixation rigide de chaque chambre de combustion au bâti du moteur avec un maniement précis entre chaque chambre et le gicleur correspondant. L'invention a de même pour objet un dispositif de montage permettant un positionnement exact et reproductible de l'entrée du carburant dans chaque chambre, malgré les variations des dimensions des organes. D'une façon générale, la présente invention concerne un dispositif perfectionné pour monter rigidement les chambres de combustion sur un bâti de moteur à turbine à gaz de façon que l'axe longitudinal de la chambre de combustion soit aligné avec précision avec l'axe de pulvérisation du gicleur de carburant. Des dispositifs variables fixés au bâti assurent l'espacement rigide de chaque chambre de combustion par rapport au bâti avec des dispositifs pour fixer chaque chambre au bâti par l'intermédiaire du dispositif d'espacement avec l'alignement considéré ci-dessus. Suivant un diode de réalisation préféré, un premier élément creux fileté est monté dans une ouverture taraudée du bâti et s'étend en contact d'espacement variable dans la chambre.Un second élément traverse le premier élément et comporte une partie filetée vissée dans un trou taraudé de la chambre pour fixer rigidement la chambre au bâti dans l'alignement par rapport au gicleur de carburant correspondant. Suivant une autre caractéristique, la présente invention concerne une turbine à gaz comportant plusieurs chambres de combustion réparties annulairement par rapport à un bâti support, chaque chambre comportant une extrémité amont et une extrémité aval, plusieurs gicleurs de carburant, chaque gicleur étant fixé au bâti et comportant une extrémité disposée pour projeter le carburant dans l'une des chambres de combustion, et un dispositif de montage perfectionné pour fixer rigidement chaque chambre de combustion au bâti dans l'alignement de l'axe de projection du gicleur correspondant, le dispositif de montage étant caractérisé par un dispositif récepteur formé à l'ex trémité amont de chaque chambre de combustion pour recevoir l'extrémité de décharge du gicleur de carburant correspondant et pour positionner cette chambre de combustion dans l'alignement correct par rapport à l'axe de décharge du carburant du gicleur, un dispositif d'espacement variable fixé au bâti pour espacer rigidement chaque chambre de combustion du bâti dans l'alignement voulu, et des dispositifs de fixation pour fixer rigidement chaque chambre de combustion au bâti par l'intermédiaire du dispositif d'espacement. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue schématique en élévation et partiellement en coupe d'un moteur à turbine à gaz comportant un dispositif de montage selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une coupe schématique suivant la ligne 2-2 de la figure 1, - la figure 3 est une coupe longitudinale à plus grande échelle d'une des chambres de combustion du moteur de la figure 1, - la figure 4 est une coupe verticale à plus grande échelle d'un dispositif de montage selon la présente invention,et - la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3. Le moteur à turbine à gaz représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 comprend un bâti 10 pour supporter ou pour former en partie une prise d'air 12, un compresseur 14 et un dispositif de combustion 16 cellulaire comprenant plusieurs chambres de combustion 18 de forme générale cylindrique disposées en anneau autour de l'axe longitudinal du moteur, un gicleur de carburant pour chaque chambre 18, une turbo-machine convenable 32 pour entrainer le compresseur 14 et une tuyère d'éjection 24.Des dispositifs tubulaires transversaux 26 peuvent faire communiquer chaque chambre de combustion 18 avec les chambres immédiatement voisines pour permettre l'allumage du carburant dans chaque chambre 18, au moyen d'un dispositif d'allumage (non représenté) situé dans l'une des chambres 18 Chaque chambre de combustion 18 (figure 3) comporte un corps 28 de forme générale cylindrique et une extrémité amont en dôme à double paroi qui comprend une chemise intérieure 32 et une enveloppe extérieure 34. La chemise intérieure peut comporter une partie tronconique 36 pour établir une transition progressive entre l'extrémité amont en dôme 30 et le corps pincipal plus large 28. Le corps principal 28, la chemise intérieure 32 et l'enveloppe extérieure 34 peuvent être assemblés de n'importe quelle façon convenable, par exemple par des rivets 37.L'extrémité aval 38 de chaque chambre de combustion 18 est fixée convenablement en 40 à une tuyère 42 qui reçoit le courant de gaz chauds engendrés dans chaque chambre de combustion 18 et pour diriger ce courant vers la turbo-machine 22. Des o ies ou ouvertures 44 peuvent être formées dans la chemise intérieure 32 pour le passage de l'air refoulé par le compresseur vers la chambre de combustion pour assurer la combustion et pour le refroidissement. Chaque gicleur de carburant 20 est un élément coudé de la façon représentéeXet il projette le carburant dans la chambre de combustion 18 correspondante suivant une pulvérisation de forme générale conique de la façon représentée schématiquement sur la figure 3. Chaque gicleur 20 est fixé rigidement au bâti 10 par un support 46, et il pénètre dans une direction générale radiale à travers le bâti ou carter 10 de façon que l'axe de pulvérisation soit orienté d'une façon générale parallèlement à l'axe du moteur à turbine à gaz. Chaque gicleur 20 comporte une extrémité de décharge ayant une surface extérieure 48 de forme générale cylindrique dont l'axe longitudinal concorde étroitement avec I'axe de pulvérisation.L'extrémité amont de la chemise intérieure 32 de la chambre de combustion comporte un dispositif 50 en forme de bague pour recevoir la surface extérieure 48 du gicleur 20 afin d'aligner avec précision l'axe longitudinal de la chambre par rapport à l'axe de pulvérisation du carburant. Comme le montre la figure 3, le dispositif 50 comporte de préférence un collier dépassant axialement de l'extrémité amont de la chemise 32, ce collier comportant une surface intérieure 52 dont l'axe longitudinal concorde d'une façon générale avec l'axe de la chambre de combustion 18, le diamètre intérieur du collier étant choisi pour que la surface cylindrique 48 de l'extrémité du gicleur puisse coulisser sans jeu dans le collier. Le châssis ou carter 10 (figure 4) comporte un bossage 54 dépassant à l'extérieur pour chaque chambre de combustion 18, ce bossage comportant un taraudage 55 pour recevoir un élément fileté creux 56. De même, l'enveloppe extérieure 34 de chaque chambre de combustion 18 comporte un bossage 58 dans l'alignement radial du bossage 54 et comportant une ouverture 59. Chaque ouverture 59 comporte une première partie 60 avec un fond arrondi pour recevoir sans jeu appréciable l'extrémité conique 61 de l'élé- ment fileté 56, et une seconde partie taraudée 62. Chaque élément fileté 56 comporte un alésage.longitudinal 64 pour recevoir un second élément fileté 66 comportant une tige 67 avec une extrémité filetée 68, et une tête 70 à l'autre extrémité.Chaque élément ou tige filetée 66 est vissé dans le taraudage 62 de la chambre correspondante, la tête 70 venant porter à l'extrémité extérieure de l'élément fileté 56 pour la fixation de la chambre au bâti ou carter 10. Un dispositif peut être prévu pour verrouiller l'élément fileté 66 dans la position réglée, par exemple un contre-écrou 72 vissé sur l'élément fileté 56 pour porter sur la surface d'extrémité 74 du bossage. Comme il a été indiqué ci-dessus, et ainsi que le montre la figure 5, un passage tubulaire transversal 26 peut faire communiquer chaque chambre 18 avec chaque chambre de combustion voisine. Comme chaque chambre 18 est montée individuellement dans le bâti 10, il doit être compris qu'il peut exister un certain écart, radialement et angulairement, entre des chambres voisines. De plus, il doit être compris que du fait de l'échauffement du moteur pendant le fonctionnement les chambres de combustion 18 subissent des dilatations et si ces chambres étaient bloquées, ces dilatations entraineraient des contraintes excessivement élevées dans les parois des chambres et dans les supports de ces chambres.Pour permettre le défaut d'alignement ainsi que les dilatations thermiques du iit de l'échauffement du moteur, les passages tubulaires transversaux comprennent de préférence des tubes 76 avec des brides 78, ces tubes pouvant coulisser à l'intérieur ou à -l'extérieur de rebOrds circulaires 80 dépassant de la chemise pour former des ouvertures circulaires 82 distribuées circulairement autour de l'axe longitudinal du moteur, pour chaque chambre 18. Les brides 78 des tubes 76 voisins sont maintenues serrées l'une contre l'autre par des agrafes 86 ou d'une façon équivalente. I1 sera noté que les tubes télescopiques à brides décrits ci-dessus permettent aussi bien un écart radial qu'un écart angulaire entre les chambres adjacentes, ces écarts pouvant résulter d'un faux alignement au montage ou d'une dilatation thermique. Le dispositif de montage selon la présente invention fonctionne de la façon suivante. Chaque chambre de combustion 18 de la chambre de combustion globale 16 est fixée à son extrémité aval 38 à une tuyère 42 par un dispositif convenable indiqué en 40. L'extrémité amont en dame de chaque chambre de combustion 18 est positionnée pour que son axe longitudinal soit aligné avec précision par rapport à l'axe de pulvérisation du carburant du gicleur de carburant correspondant 20 par un élément 50 dans lequel peut coulisser la surface extérieure cylindrique 48 du gicleur 20 Chaque chambre 18 étant ainsi alignée, l'élément ou manchon fileté 56 est vissé dans le taraudage 55 du bâti ou carter pour que son extrémité arrondie 61 soit engagée dans l'entrée 60 de l'ouverture de l'enveloppe de la chambre de combustion pour maintenir de façon variable radialement la position axiale de la chambre par rapport au bâti 10. La pièce filetée 66 est ensuite passée à travers l'alésage 64 du manchon fileté 56 et elle est vissée dans le taraudage 62 de l'enveloppe de la chambre de combustion de façon que la tête 70 porte sur l'extrémité du manchon 56. De ce fait, chaque chambre 18 est maintenue rigidement par rapport au bâti support 10 sans modification de l'alignement entre l'axe de pulvérisation du gicleur et l'axe longitudinal de la chambre de combustion. Bien que la partie amont 30 de chaque chambre de combustion 18 représentée soit à double paroi, le bossage 58 faisant partie de l'enveloppe extérieure de la chambre et le collier 50 pour le gicleur étant monté à l'extrémité de la chemise intérieure 32, il doit être compris que cette partie amont peut être formée avec une paroi unique comportant à la fois le bossage 58 et le collier 50 pour le gicleur. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. - REVENDICAT'ONS 1 - Dispositif de montage pour une turbine à gaz comportant plusieurs chambres de combustion disposées circuIairement par rapport à un bâti support tel qu'un carter, chaque chambre comportant une extrémité amont et une extrémité aval avec un gicleur de carburant, chaque gicleur étant fixé au bâti et comportant une extrémité pour décharger le carburant dans la chambre de combustion, caractérisé par un dispositif pour fixer rigidement chaque chambre de combustion dans le bâti dans l'alignement de l'axe de décharge du gicleur correspondant, ce dispositif comportant un élément à l'extrémité amont de chaque chambre de combustion pour recevoir l'extrémité de décharge du gicleur et pour positionner la chambre de combustion dans l'alignement de l'axe de décharge du carburant du gicleur, un dispositif d'espacement variable fixé au bâti pour maintenir rigidement l'espacement entre la chambre de combustion et le bâti dans les conditions d'alignement, et un dispositif de fixation pour fixer rigidement chaque chambre de combustion au bâti par l'intermédiaire du dispositif d'espacement. 2 - Dispositif de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif recevant l'extrémité de décharge du gicleur comprend un élément en forme de collier dans lequel l'extrémité de décharge du gicleur peut coulisser. 3 - Dispositif de montage suivant l'une des revendications 1 et 2 caractélisé an ce que le bâti comporte une ouverture taraudée pour chaque chambre de combustion, le dispositif d'espacement comportant un élément creux fileté vissé a travers le taraudage du bâti et dépassant pour venir en contact avec la chambre de combustion. 4 - Dispositif de montage suivant la revendication 3, carac-térisé en ce que chaque chambre de combustion comporte une ouverture ayant une première partie formant une entrée pour recevoir et tenir l'extrémité du dispositif d'espacement variable et une seconde partie taraudée, le dispositif de fixation comportant une tige longue avec une tête large à une extrémité et une partie filetée à l'autre extrémité, le dispositif de fixation traversant le dispositif d'espacement variable de façon que la tête porte sur l'extrémité extérieure du dispositif d'espacement variable et que l'ex trémité filetée soit vissée dans le trou taraudé de la chambre de combustion. 5 - Dispositif de montage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par des passages transversaux entre chaque chambre de combustion et les chambres immédiatement voisines pour permettre l'allumage dans toutes les chambres de combustion par un dispositif d'allumage monté dans l'une des chambres, chaque passage étant constitué par des ouvertures tubulaires de chaque chambre, chaque ouverture formant un rebord dépassant d'un coté de la chambre pour recevoir un élément tubulaire coulissant télescopiquement dans l'ouverture, chaque élément tubulaire comportant une grille circulaire à l'extrémité extérieure, les brides voisines étant fixées par des éléments en forme de pinces pour établir le passage entre les deux chambres de combustion correspondantes.