Brevet FR2065688A1 — publié le 19710806

l'invention concerne une chambre de combustion pour une unité motrice à turbine à gaz, chambre dont le tube à flamme est pourvu d'orifices pour l'addition d'air secondaire au mélange de carburant. L'addition d'air secondaire dans l'enceinte de la chambre de combustion est prévue pour compléter la quantité d'air nécessaire pour le processus de combustion0 Ainsi qu'il est connu, dans une unité motrice à turbine à gaz, la pression au compresseur crott avec une vitesse de rotation croissante, et ainsi la quantité d'air de combustion déplacée par le compresseur vers la chambre de combustion, auquel cas la quantité de carburant à amener à la chambre de combustion croit en même temps. En raison de ces conditions généralement connues, on se heurte à des difficultés pour réaliser une chambre de combustion qui se distingue, dans un large do- maine de fonctionnement, par un degré de combustion complète; satisfaisant, de faibles pertes de pression, un comportement favorable à l'allumage ainsi qu' à ltextinction. Dans les efforts qui ont été faits pour obtenir un allumage satisfaisant du mélange de carburant et d'air qui se trouve dans la zone primaire de la chambre de combustion, et en outre un degré d'efficacité relativement bon de la chambre de combustion lors d'une marche à charge partielle de la génératrice à turbine à gaz, on a choisir dans les chambres de combustion connues, une section d'arrivée relativement petite pour l'air primaire et l'air secondaire. Cependant; ce mesures ont pour effet des pertes de pression plus élevée dans le domaine de marche à pleine charge de l'unité motrice > . t . b4:ie à gaz. En outre, il n'est pas exclu, dans de telles chambres de combustion connues, que mêmes les sections arrivée choisies relativement petites dent déjà trop grandes pour que l'on pulsse obtenir un allumage sûr du mélange carburant air et ure combustion complète dans chambre de combustion pendant le démarrage de l'unité à turbine, car la vitesse arrivée de l'air primaire, pendant la phase de démarrage, est très faibles I1 en est ainsi également surtout pour les chambres de combustion d'unités à turbine à gaz qui sont équipées avec un échangeur de chaleur. la présente invention a pour but, pour le problème mentionné, d'éviter ces inconvénients des cham bres de combustion connues, et de réaliser une chambre de combo tion qui se distingue, dans toute l'étendue du domaine de fonction- nement d'une unité motrice à turbine à gaz, par un degré élevé de combustion ainsi que par de faibles pertes de pression, notamment en marche à pleine charge, et en outre par un comportement favorable à l'allumage et à l'extinction. La chambre de l'invention est caractérisée en ce que les sections d'arrivée pour l'air secondaire sont modifiables à volonté0 Conformément à l'invention, les sections d'écoulement d'arrivée sont modifiées en dépendance de la pression à la sortie du compresseur ou de la pression à l'entrée de la chambre de combustion. L'invention rend possible, par exemple pendant le démarrage de l'unité à turbine à gaz, de fermer en partie ou en totalité les sections d'écoulement pour l'arrivée d'air secondaire, de sorte que la quantité d'air primaire est augmentée. Ceci agit de manière favorable sur le comportement à l'nllu- mage etlacombustion de la chambre de combustion, et permet également une quantité de carburant plus élevée pendant la phase d'accé- lération, de sorte que l'unité à turbine atteint plus rapidement sa vitesse de rotation nominale.Avec une vitesse de rotation croissante et par conséquent une pression au compresseur croissante, les sections d'écoulement d'arrivée pour l'air secondaire peuvent être agrandies progressivement, de sorte que, avec un dimensionnement approprié des sections d'écoulement* la perte de pression, à pleine chargeras la turbine peut entre maintenue à une très faible valeur. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, il peut btre prévu pour la modification des sections d'écoulement d'arrivée, une enveloppe extérieure coulissant en direction axiale ou en direction du pourtour de la chambre de combustion et qui entoure le tube à flamme0 Cette enveloppe peut titre pourvue d'orifices dont la section et la forme correspondent à celles de la section transversale d'arrivée du tube à flamme, de sorte que, dans une position extrême de cette enveloppe extérieure, c' est-à-dire, par exemple, pour la pleine charge de l'unité à turbine, les sections d'arrivée du tube à flamme peuvent autre ouvertes en entier. Conformément à l'invention, l'en veloppe extérieure est coulissée au moyen d'un organe de réglage, par exemple un piston chargé par ressort. le piston peut ainsi Qtre actionné soue l'action de la pression de sortie du compresseur ou de la pression à l'entrée de la chambre de combustion adoptées comme grandeur de réglage pour les sections d'écoulement d'admission. La description se rapporte à un exemple de réalisation représenté aux dessins annexés qui montrent - la figure 1 est une coupe lon- gitudinale médiane d'une chambre de combustion conforme à l'invention. - la figure 2 est une coupe par la ligne A - B de la figure 1. Ta figure 1 montre l'invention dans le cas d'une chambre de combustion réversible, dont l'enveloppe pe extérieure 1 se prolonge, du côté gauche, par un cône d'injection de carburant 2, qui est traversé en son milieu par une buse d'injection de carburant 3. Un tube à flamme 5 est inséré dans l'enveloppe 1 coaxialement à l'axe longitudinal de la chambre. Ce tube à flamme présente à gauche, entre llenveloppe 1 et le cône d'injection 2, un corps d'étranglement 6 en forme de bourrelet à arêtes arrondies, de manière à former un canal de retour d'air primaire favorable à l'écoulement 7.Ce canal est parcouruS à partir d'un canal annulaire 8, formé entre l'enveloppe extérieure 1 et le tube à flamme 5, en direction de la flèche F, par l'air du compresseur d'une génératrice à turbine à gaz ncn représentée aux dessins. L'air du compresseur parvient, comme air primaire, à travers ce canal 7, dans le tube à flaiarne 5. La référence 9 désigne des sections d'arrivée circulaire et la référence 1' des serions en trous allongés, pour l'amenée d'une partie de l'a. seeondai.-e qui arrive dans le canal annulaire 8 et, de la deDouche dans le tube à flamme (direction de flèche GZ, L'air secondaire ne peut pénètrer dans le tube à flamme, à travers le sections arrivée 9 , 10, que lorsqu'une enveloppe extérieure mobile entourant le tube à flamme 5, est tournée en direction du pourtour de la chambre de combus- tion (flèche H) jusqu'à ce que ses orifices, par exemple 12 (figu- re 2), libèrent les sections d t arrivée 10 il en est de même pour les ouvertures de forme circulaire (non représentées) de l'envelop- pe extérieure 11, qui, en cas de besoin, en dépendance du déplace ment de l'enveloppe 11 dans le sens de la flèche H, libèrent plus ou moins les sections d'arrivée 9. Les sections d'arrivée 13 du tube à flamme 5 restent, dans l'exemple représenté, non influencées par le déplacement de l'enveloppe extérieure 11. Un piston 17 qui est coulissant dans un cylindre 15, contre un ressort de rappel 16 en dépendance dune pression croissante de sortie du compresseur (flèche V figure 2), par l'intermédiaire d'une canalisation 14, est relié à un organe de réglage monté à.óulissement dans un trou allongé 18 de l'enveloppe extérieure 1, et qui s'engage dans un support 20 (figure 1) de l'enveloppe extérieure. De cette manière, les sections d'arrivée 9, 10 sont modifiables en dépendance de la pression de sortie du compresseur, et sont, le cas échéant, fermées complète ment, par exemple pour le démarrage de l'unité à turbine, comme on le voit par la position de la section d'admission 10 par rapport à l'orifice 12 de l'enveloppe extérieure, dans la figure 2. D'invention est également applicable au cas de chambres de combustion annulaires ou, par exemple, au cas de chambres de combustion avec une enveloppe extérieure en forme d'anneau et de plusieurs tubes à flamme insérés dans cette enveloppe. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A o I 0 g S 10) Chambre de combustion pour unité motrice à turbine à gaz, dont le tube à flamme est pourvu d'orificespour l'admission de l'air secondaire, chambre caractérisée en ce que la section de passage des ouvertures d'admission d'air secondaire est modifiable à volonté. 20) Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les sections des orifices d'admission sont modifiables en dépendance de la pression à la sortie du compresseur ou de la pression à l'entrée de la chambre de combustion. 30) Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, pour la modification de la section de passage d'admission, il est prévu une enveloppe extérieure entourant le tube à flamme, déplaçable axialement on en direction du pourtour de la chambre de combustion. 40) Chambre à combustion suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'enveloppe extérieure est déplaçable au moyen dtun organe de réglage, par exemple un piston chargé par ressort.