Brevet FR2255476A1 — publié le 19750718

La présente invention se rapporte à des tubes de flamme pour moteurs à turbines à gaz. Dans des tubes de flammes connus, il est prévu plusieurs trous ménagés dans la paroi du tube pour permettre à 1' air de passer d'un conduit extérieur au tube à l'intérieur de ce dernier où se produit une combustion. Pour assurer un refroidissement de la paroi, on sait également prévoir une jupe annulaire sur la surface intérieure de la paroi du tube dans une position adjacente à certains des trous de manière que 11 air passant au travers des trous et pénétrant dans le tube soit dévié le long de la paroi du tube de flamme afin de le refroidir. De telles jupes annulaires sont formées d'une tôle métallique et sont fixées sur la paroi du tube en amont ou en aval des trous par rapport à la direction générale d'écoulement des gaz de combustion dans le tube, la fixation étant effectuée sur un anneau de manière à former un passage annulaire entre la jupe et la paroi. Des trous espacés périphériquement et aménagés dans la paroi du tube de flamme associée à chaque jupe débouchent dans l'intervalle annulaire formé entre la jupe et la paroi annulaire. Cet agencement est tout à fait satisfaisant pour des tubes de flammes de grandes dimensions mais, lorsqu'il s'agit de petits tubes, il se produit une petite déformation des jupes par suité d'un échauffement inégal et il en résulte une variation de la largeur du passage annulaire qui est proportionnellement plus grand que dans des tubes de grandes dimensions. La variation -de largeur de ce passage annulaire donne lieu à un refroisissement non uniforme de la paroi du tube de flamme et, lorsque la déformation est très grande, la jupe et la paroi peuvent entrer en contact e & obstruer complètement le passage d'air de refroidissement. L'invention a pour but de remédier à l'inconvénient précité. Suivant l'invention, il est prévu un tube de flamme me comportant au moins une -série de trous. d'entrée d'air espacés périphériquement et ménagés dans une paroi du tube ainsi qu'une Jupe fixée sur la surface intérieure de la paroi dans une zone adjacente auxdits trous, ladite jupe étant constituée par un élément annulaire pourvu d'une première partie par laquelle la jupe est fixée sur la paroi du tube de flamme ainsi que d'autres parties délimitant entre elles plusieurs évidements espacés périphériquement dans ledit élément, lesdites autres parties étant en contact avec la paroi du tube de flamme et les trous d'entrée d'air déchargeant l'air de façon qu'il passe par lesdits évidementis Dans un mode de réalisation de l'invention, lesdites autres parties sont reliées à la première partie et un ou plusieurs de préférence deux, trous d'entree d'air déchargent l'air dans chacun desdits évidements. Dans un autre mode de réalisation, lesdites autres parties sont espacées de'la première par un évidement s'étendant dans la direction longitudinale de la jupe et communiquant avec lesdits évidements répartis périphériquement et au moins certains des trous d'entrée d'air débouchent dans ledit évidement orienté longitudinalement. Les évidements peuvent être réalisés par.un procédé de décapage chimique. Lesdites autres parties peuvent être constituées par des nervures prévues sur ledit élément. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure î est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un tube de flamme suivant l'invention; - la figure 2 est une vue à échelle agrandie d'une partie d'un mode de réalisation d'une jupe utilisable dans le tube de flamme de-la figure 1; - la figure 3 une coupe de la jupe de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective d'une partie d'un autre mode de réalisation de jupe utilisable dans le tube de flamme de la figure 1; - la figure 5 est une coupe longitudinale d'une partie du tube de flamme de la figure 1 comportant la jupe de la figure 4;; - la figure 6 est une vue en perspective d'une variante de la jupe de la figure 4; - la figure 7 est une coupe longitudinale d'une partie du tube de flamme de la figure 1, comportant la jupe de la figure 6, - la figure 8 est une vue en perspective d'une autre forme de Jupe utilisable dans le tube de flamme de la figure 1, et - la figure 9 est une coupe longitudinale d'une partie du tube de flamme de la figure 1, comportant 1 jupe de la figure 8. En référence à la figure 1, le tube de flamme est destiné à être utilisé dans un moteur à turne à gaz et il est du type annulaire du fait qu'il est pourvu d'une zone annulaire de combustion 10 (représentée seulement en p'rtie). Dans une partie de paroi extérieure il du type de flamme, il est prévu quatre séries 12, 13, 14 et 15 de trous d'admission d'air provenant d'un passage annulaire environnant 16 qui est formé entre 1'extérieur de la paroi du tube de flamme et un carter extérieur 17. Une partie de paroi intérieure 18 du tube de flamme est munie de dux séries 19 et 20 de trous d'admission d'air qui communiquent également avec le passage d'air 16. Trois jupes annulaires 21, 22 et 23 sont~ fixées sur la surface intérieure de la partie de paroi extrieure 11, la jupe 21 étant associée aux séries de trous 12 et 13, la jupe 22 à la -série de trous 14 et la jupe 23 à la série de trous 15. De même il est prévu des jupes respectives 24 et 25 pour des séries de trous 19 et 20. Dans un mode dé réalisation du tube de flamme de l'invention, il est prévu 142 trous de 1,05 mm de diamètre qui sont répartis dans la série 12 et 154 trous de 0,63 mm de diamètre qui sont répartis périphériquement dans chacune des séries 13, 14 et 15. Il est prévu 104 trous de 0,90 mm répartis périphériquement dan-s chacurie des séries 19 et 20. On a représenté sur les figures 2 et 3 un mode de réalisation dlune jupe utilisable pour former la jupe 25 de ce type de flamme. La jupe 25 est formée d'une tôle d'acier inoxydable dans laquelle on été réalisés par décapage chimique une série d'évidements 26 espacés périphériquement et qui débouchent sur un bord de la tole. Les évidements 26 sont espacés l'un de l'autre par une distance t de 1,25 mm, la longueur 1, la largeur w et la profondeur h de chaque évidement étant respectivement dé 6,75 mm, de 5 mm et de 0,5 mrn. La largeur d de la t81e est de 10 mm et son épaisseur s est de 0,9 mn. Les évidements 26 sont d-isposés de manière ;que deux trous d'admission d'air déchargent de 1'air dans chaque évidement.Une partie longitudinale non évidée 27 de la Jupe est fixée par soudage sur la surface intérieure de la paroi du tube de flamme dans une position appropriée D'autres parties 28 de la jupe qui sont situées entre les évidements 26 sont appliquées contre la surface intérieure de la paroi du tube de flamme~et s'opposent ainsi à une fermeture de l'intervalle existant entre le fond des évidements 26 et la surface intérieure de la paroi du. tube de flamme sous l'effet d'un échauffement non uniforme de la jupe en service. La forme de jupe décrite ci-dessus peut être fabriquée avec une très grande précision en la réalisant à partir d'un cylindre court puis en l'évident localement par décapage chimique. Cependant on doit prévoir une jupe en des endroits du tube de flamme qui correspondent à différents.diamètres et en conséquence il est avantageux de fabrit uer la jupe sous la forme d'une bande. La réalisation d'une jupe sous la forme d'une bande dans laquelle des évidements 26 présentent un espacement particulier nécessite un allgnen!ent précis des trous de passage de l'air de refroidissement dans la paroi du tube de flamme avec les évidements 26 pour éviter une obstruction de certains des trous par les parties 28 de la jupe et par conséquent une réduc tion locale de l'effet de refroidissement. Sur les figures 4 à 8 on a représenté trois formes de jupes qui peuvent être incorporées à des tubes de flammes de diamètres largement variables et présentant des espacements différents des trous d'admission d'air. La forme de jupe représentée sur les figures 4 et 5 peut être utiLisée pour constituer la Jupe 21 dans le tube- de flamme de la figure 1. La jupe 1 a une forme annulaire et elle comporte une saillie centrale 30 qui est fixée par soudage sur la surface intérieure de la paroi du tube de flamme. La partie 30 a été représentée comme s'étant le long de la surface convexe de la Jupe 21 de façon que cette dernière puisse être fixée sur la paroi extérieure 11 du tube de flamme. Cependant, lorsqu'on désire fixer la Jupe sur la paroi intérieure 18, la partie 30 est placée sur la surface concave de la jupe. La partie 30 s'étend entre les séries 12 et 13 de trous d'admission d'air. La Jupe 11 est pourvue sur sa longueur de deux séries d'évidements 31 et 32 s'étendant transversalement et ménagés respectivement sur les cités opposés de la partie centrale 30, Les évidements 31 sont séparés par des nervures 33 tandis que les évidements 32 sont séparés par des nervures 34. La. hauteur 33 et 34 est également à la hauteur de la partie centrale 30 de sorte que les nervures 33 et 34 de la jupe 21 s'appliquent contre la surface intérieure de la paroi 11 du tube de flamme. Les nervure 33 et 34 sont séparées de la partie centrale 30 par des évidements respectifs 35 et 36 qui s'étendent longitudinalement par rapport à la Jupe 21 et qui communiquent respectivement avec les évidements 31 et-32. Comme le montre la figure 5, les trous d'admission d'air 12 et 13 déchargent de l'air directement dans les évidements 35 et 36 de manière que l'air s'écoule respectivement par les évidements 31 et 32. La jupe 21 est fabriquée à partie d'une longueurcontInue de bande par décapage chimique de cette dernière de façon à former les évidements 31, 32, 35 et 36 et les parties 30,33, 34. La bande décapée est ensuite découpée à une' longueur appropriée pour le diamètre du tube de flamme. Ensuite la longueur prédécoupéeoebJupe est fixée sur la paroi du tube de flamme de manière que les trous d'admission d'air soient alignés avec les évidements longitudinaux 35 et 36. Les- nervures 33 et 34 situées entre les évidements 31 et 32 sont encore respectivement en contact avec la paroi du tube de flamme et empêchent par conséquent une déformation de la jupe en service. En service, de l'air provenant de l'extérieur de la paroi de tube de flamme 11 passe par les séries 12 et 13 de trous d'admission de façon à pénétrer dans les évidements respectifs 34 et 33. Ensuite l'air de refroidissement est dirigé le long de la surface intérieure du tube de flamme en sortant de côtés opposés de la jupe 21 après avoir passé dans les évidements res pectifs 31 et 32. Il est à noter que du fait que les évidements longitudinaux 33 et 34 sont ménagés dans la bande dans une position telle que, lorsque la jupe est montée, les trous d'admission d'air débouchent dans les évidements 33 et 34, il n'est pas nécessaire de produire un type différent de jupe en fonction du diamètre du tube de flamme et de l'espacement périphérique des trous d'admission d'air. On a représenté sur les figures 6 et 7 une variante de la jupe décrite ci-dessus. Cette jupe modifiée a une forme appropriée pour être utilisée comme la jupe 22 de la figure 1 et elle est conçue par exemple de façon à ne comporter qu'une série 14 de trous d'admission d'air espacés périphériquement. La jupe 22 est munie d'une partie 40 correspondant à la partie centrale 30 du mode de réalisation des figures 4 et 5, cette partie 40 étant fixée sur la surface intérieure de la paroi 11 du tube de flamme. Puisque la jupe 22 ne comporte qu'une seule série de trous 14, il n'est prévu qu'une série d'évidements 41, ces nervures 42 étant situées entre des évidements adjacents 41. Un seul évidement 43 s'étend dans la direction longitudinale de la Jupe 22 en séparant les nervures 42 de la partie 40 et en communiquant avec les évidements 41.Chaque nervure 42 a une forme aérodynamique afin d'améliorer I'écoulement de l'air au travers de la jupe 22 et par conséquent le refroidissement de la paroi 17 du tube de flamme. A part les différences définies ci-dessus, la jupe 22 fonctionne exactenzent de la même manière que la jupe- 21 et elle est produite exactement de la même manière à savoir par un décapage chimique effectué sur une longueur continue de bande. Sur les figures 8 et 9, on a représenté une autre forme de jupe appropriée pour être utilisée comme la jupe 21 dans le tube de flamme de la figure 1. -Cette jupe diffère de celles décrites précédemment en ce qu'elle est produite à partir d'une bande laminée et non par un procédé de décapage chimique. La jupe comprend une saillie centrale 50 et une rangée de bossages 51s 52 situés de chaque c8té. Les bossages 51 définissent entre eux une série d'évidements 53, une série d'évidements 54 étant formée de la même façon entre les bossages 52. Les bossages 51 et 52 sont séparés de la partie centrale 50 par des évidements respectifs 55 et 56 qui s'étendent dans la direction longitudinale de la jupe et qui communiquent respectivement avec les évidements 53 et 54. La partie centrale 50 est soudée sur la surface intérieure de la paroi 11 du tube de flamme entre les séries 12 et 13 de trous d'admission d'air de manière que, en service, lés trous 12 déchargent de l'air dans l'évidement 56 afin qu'il s'écoule par les évidements 54 tandis que les trous 13 déchargent de ltair dans l'évidement 55 de manière qu'il's'écoule par les évidements 53. Les bossages 51 et 52 s'appliquent contre la surfacé intérieure de la paroi Il du tube de flamme et s'opposent ainsi à une fermer ture de l'intervalle existant entre la jupe et la paroi 11 et qui résulte d'un échauffement inégal de la Jupe. Dans tous les modes de réalisation décrits.ci-dessus, la jupe est fixée sur la paroi du tube de flamme par soudage par résistance. La partie de la jupe pui est soudée a une épaisseur approximativement égale à celle de la paroi. En conséquence, on obtient une pénétration égale à la soudure sur les deux côtés du -joint. En outre, les Jupes, en particulier celles qui comportent des évidements formés par décapage cnimique et utilisés avec le tube de flamme de l'invention, peuvent être-produites avec une épaisseur de bord arrière= considérablenent réduite. Cela diminue la perte de charge, en réduisant ainsi au minimum la turbulence qui pourrait géner l'écoulement de l'air de refroidissement. Dans le cas de Jupes du type représenté sur les figures 8 et 9, cet avantage est conservé en adoptant une épaisseur de matière de 0,38 trja. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Tube de flamme, cbaractérisé en ce qu'il comprend au moins une série de trous d'admission d'air espacés périphériquement et ménagés dans une paroi du tube ainsi qu'une jupe fixée sur la surface inférieure de la paroi dans une zone adjacente auxdits trous, en ce que la jupe est formée par un élément annulaire comportant une première partie à l'aide de laquelle la jupe est fixée sur la paroi du tube de flamme et d'autres parties délimitant entre elles plusieurs évidements espacés périphériquement dans ltélément, lesdites autres parties entrant en contact avec la paroi du tube de flamme et les trous d'admission d'air déchargeant l'air de façon qu'il passe dans lesdits évidements, 2 - Tube de flarme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites autres parties sont réunies à la première et en ce qu'un ou plusieurs trous d'admission d'air débouchent dans lesdits évidements. 3 - Tube de flamme suivant la revendication 2, caractérisé en ce que deux trous d'admission d'air débouchent dans chaque évidement. 4 - Tube de flamme suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites autres parties sont espacées de la première par un évidement s'étendent dans la direction longítu- dinale de la Jupe et communiquant avec lesdits évidements espacés périphériquement et en ce qu'au moins certains des trous d'admission d'air drbouchent dans ledit évidement orienté longitudinalement. 5 - Tube de flamme suivant. ls revendication 4, caractérisé en ce que lesdites autres parties ont un profil aérodynamique. 6 - Tube de flamme suivant l'une des revendications 1 à à5, caractérisé en ce que lesdits évidements sont réalisés par une technique de décapage chimil ue. 7 - Tube de flamme suivant la' revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément annulaire est formé à partir d'une bande laminée et en ce que lesdites autres parties sont constituées-par des bossages prévus dans chaque bande.