Brevet FR2494777A1 — publié le 19820528

- 1 L'invention concerne d'une manière générale, une tubulure de buse d'injection de carburant pour turboréac- teur, elle a plus particulièrement trait à une tubulure de buse d'injection à double circuit non linéaire d'écou- lement, cette tubulure couplant une prise de carburant à une buse d'injection de carburant. Dans un turboréacteur classique, le carburant est enflammé dans une chambre de combustion, l'énergie résul- tante étant utilisée pour entraîner les autres parties du turboréacteur. La chambre de combustion comporte au moins une buse d'injection de carburant située dans cette cham- bre pour lui fournir le carburant. La buse d'injection est couplée par une tubulure à une prise de carburant fixée à l'extérieur de la chambre de combustion. La prise de car- burant fournit à la buse, par l'intermédiaire de la tubu- lure, un flux de carburant sous pression réglée. Les tubulures sont classiquement usinées ou mou- lées et conviennent à un grand nombre d'applications. Mais il s'est révélé que, pour obtenir des performances souhai- tables au démarrage, il est souvent nécessaire de prévoir un double circuit de carburant entre la prise de carburant et la buse d'injection. Pour les applications considérées, on parle souvent de buse d'injection par atomisation sous pression, indiquant par là qu'on utilise la pression sous laquelle se trouve le carburant pour envoyer dans la cham- bre de combustion un flux de carburant atomisé qui donne le fonctionnement souhaitable à cette chambre de combus- tion. Là o sont utilisés des doubles circuits, qui font que le circuit d'écoulement n'est pas linéaire entre la prise de carburant et la buse d'injection, les tubulures classiques ne sont pas satisfaisantes. Sous ce rapport et au point de vue fabrication, les opérations d'usinage et/ou de moulage sont difficiles et longues lorsqu'on forme des trajets d'écoulement non linéaires. En outre, les tubulu- res linéaires classiques ont de faibles propriétés d'iso- lation. Enfin,-les tubulures sont inclinées à l'arrière, vers la buse, ce qui exige une partie de combustion rela- tivement longue. Sous une de ses formes, l'invention concerne une tubulure de carburant pour turboréacteur. Le turboréacteur comporte au moins une entrée constituée par une prise de carburant pour l'injection de carburant sous pression dans la tubulure, vers au moins une buse de carburant qui forme un jet atomisé de carburant. La tubulure est montée entre la prise de carburant et la buse de manière à diriger le carburant sous pression depuis cette prise jusqu'à cette buse. La tubulure comporte une extrémité d'entrée raccor- dée à la prise et une extrémité de sortie raccordée à la buse. La tubulure définit au moins deux trajets d'écoule- ment distincts pour diriger le carburant sous pression de l'extrémité d'entrée à.l'extrémité de sortie. Chacun des deux trajets d'écoulement distincts est non linéaire entre les positions de l'extrémité d'entrée et de l'extrémité de sortie. L'extrémité d'entrée et l'extrémité de sortie sont raccordées en une seule pièce. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent: figure 1, une vue schématique, partiellement arrachée, d'un exemple de turboréacteur auquel s'applique l'invention; 25. figure 2, une vue, partiellement arrachée, d'un exemple de tubulure conforme à l'invention; figure 3, une vue en coupe faite selon la ligne 33 de la figure 2; figures 4 et 5, des vues en coupe faite selon la ligne 3-3 de la figure 2, représentant d'autres formes de réalisation de la tubulure-conforme à l'invention; figure 6, une vue, partiellement arrachée, en partie analogue à celle de la figure 2, représentant une partie d'une autre forme de réalisation de tubulure conforme à l'invention. On a donné la référence 10 au turboréacteur représenté figure 1. Ce turboréacteur comporte une partie soufflante 12, une partie compresseur 14, une partie cham- bre de combustion 16, une partie turbine haute pression 18, une partie turbine basse pression 20, et une partie éjec- tioxi 22. Dans la partie chambre de combustion 16, se trou- vent des buses de carburant 19 qui reçoivent le carburant et forment un jet atomisé de carburant qui doit être enflammé dans la chambre de combustion. Chaque buse 19 est raccordée par une tubulure à une prise d'injection de car- burant 23. La prise d'injection de carburant 23 est raccor- dée pour recevoir le carburant du moteur et règle le trans- fert de ce carburant à la buse 19, le carburant étant atomisé et enflammé par la suite. On a représenté figure 2 une forme de réalisation d'une tubulure 21 conforme à l'invention. Comme on l'a pré- cédemment mentionné, la tubulure 21 comporte une extrémité d'entrée 21A raccordée à la prise d'injection de carburant 23. L'extrémité de sortie 21B de la tubulure 21 est raccor- dée à la buse 19. La prise 23 est raccordée de manière à recevoir le carburant par la conduite 25 à partir d'un réservoir de carburant (non représenté). Cette prise reçoit donc le carburant et forme un jet réglé de carburant sous pression. La sortie de la prise d'injection de carburant 23 comporte en fait deux sorties: une sortie primaire d'é- coulement 24 et une sortie secondaire concentrique 26. La tubulure 21 est constituée par des tubes concentriques 30, 32 et 34, comme on le voit plus clairement sur la figure 3. L'extrémité d'entrée 21A de la tubulure 21 est raccordée à la sortie de la prise d'injection de carburant 23 de telle sorte que le tube 30 est aligné avec la sortie primaire 24. Le tube 32 est couplé à la prise 23 de telle sorte que là sortie 26 est alignée avec l'espace défini entre les tubes et 32. Le tube extérieur 34 est raccordé à la prise 23 de manière à isoler complètement les tubes 30 et 32. Plus précisément, le tube 34 est, de préférence, raccordé à la prise 23 de telle sorte qu'une partie du carburant sous pression puisse pénétrer dans l'espace portant la référence27 L'extrémité de sortie 21B de la tubulure 21 est raccordée à l'extrémité d'entrée 19A de la buse 19. La buse 19 peut être, par exemple, du type à atomisation sous pression, avec une partie primaire de buse 40 raccordée de manière à recevoir l'écoulement primaire par l'intermédiaire de la sortie d'injection 24 et du tube 30. Une partie secon- daire de buse 42 est raccordée à l'extrémité de sortie 21B de la tubulure 21 de manière à recevoir l'écoulement secon- daire de carburant, par l'intermédiaire de la sortie 26 de la prise d'injection 23 et des tubes 30 et 32 de la tubu- lure 21. En cours de fonctionnement de la tubulure 21 des figures 1 à 3, les écoulements de carburant provenant des sorties 24 et 26 de la prise 23 sont réglés séparément par des soupapes de commande (non représentées). Pour que le fonctionnement soit correct au démarrage d'un turboréacteur, l'écoulement primaire de carburant par la sortie 24 de la prise 23, le tube 30 de la tubulure 21 et la partie primaire de buse 40, est accru jusqu'à une valeur de débit prédéter- minée. Quand cette valeur de débit est atteinte dans la par- tie primaire 40 de la buse 19, le fonctionnement de la par- tie secondaire de buse 42 est amorcé. Cet amorçage se fait par ouverture de la sortie secondaire 26 de la prise d'in- jection 23 et par passage de l'écoulement secondaire dans les tubes 30 et 32. Dans la forme de réalisation des figures 2 et 3, la tubulure 21 est constituée par des tubes concentriques et 32 se trouvant tous deux à l'intérieur d'un tube extérieur 34. On utilise de préférence le tube extérieur 34 comme support de structure et élément d'isolation ther- mique. A cette fin, il est souhaitable que le tube 34 soit partie intégrante de l'enveloppe de la. prise d'injection de carburant 23. Il est souhaitable d'isoler le tube secon- daire 32 du tube extérieur 34, car ce dernier est exposé à l'air chaud de décharge du compresseur. Cette isolation peut se faire par l'intermédiaire d'éléments d'écartement 35 raccordés de place en place au tube secondaire 32. Dans l'exemple des figures 2 et 3, le tube intérieur est complètement isolé puisque se trouvant entièrement à l'in- térieur du tube secondaire 32. Le tube secondaire 32 n'est raccordé ni au tube intérieur 30, ni au tube extérieur 34. Ce tube est donc monté flottant. L'espace 27 entre le tube secondaire et le tube extérieur reçoit une partie de l'é- coulement de carburant qui renforce de ce fait l'isolation des tubes 30 et 32. Les contraintes thermiques sont donc faibles dans les trois tubes, étant donné leur structure concentrique et les intervalles d'isolation formés entre ces tubes. Dans la structure de tubulure des figures 2 et 3, on peut utiliser trois éléments tubulaires usinés pour constituer les tubes 30, 32, 34. Les tubes 30 et 32 peuvent être en un matériau tel que l'acier inoxydable vendu sous la dénomination AISI 321SS. Le tube 34 forme support de structure et peut, par exemple, être constitué par un alliage à base de nickel résistant aux températures éle- vées, tel que l'alliage vendu sous la dénomination AMS-5754. Les trois tubes peuvent être placés concentrique- ment comme représenté figure 3, et courbés pour obtenir la configuration représentée figure 2, les trajets d'écoule- ment entre extrémité d'entrée 21A et extrémité de sortie 21B étant donc non linéaires. On obtient donc une tubulure dont les extrémités d'entrée et de sortie, 21A et 21B res- pectivement, font partie intégrante de cette tubulure. On peut, si on le souhaite, former la structure à trois tubes concentriques des figures 2 et 3 par un usinage approprié d'une seule pièce pour chaque tube. Le procédé utilisé pour former la structure concentrique de la figure 3 peut être un procédé classique par passage direct, et on remar- quera que ce procédé peut être utilisé lorsque les extrémi- tés 21A et 21B sont alignées. Après obtention de la struc- ture tubulaire concentrique, la tubulure usinée 21 peut être courbée pour obtenir la forme particulière souhaitée, telle que celle représentée figure 2. La figure 4 représente une partie d'une autre forme de tubulure conforme à l'invention qui porte la référence 50. Dans la tubulure 50, le tube primaire 52 et le tube secondaire 54 sont placés à l'intérieur du tube de structure extérieur 56. Des éléments d'écartement 55 sont prévus pour éviter tout contact entre les tubes intérieurs et le tube extérieur chaud. La tubulure 50 convient égale- ment pour les applications avec extrémités d'entrée et de sortie (non représentées) de la tubulure non alignées. Bien entendu, les parties de sortie de la prise d'injection (non représentées) et d'entrée de la buse (non représentées) doivent être adaptées à la structure de la tubulure. Sur la figure 5, la tubulure représentée porte la référence générale 60. Le tube primaire 62 et le tube secondaire 64 de cette tubulure sont placés à l'intérieur d'un tube de structure 66 qui-n'est pas de section droite circulaire. Le tube 66 peut être constitué par deux pièces forgées raccordées par des soudures 68. Des éléments d'é- cartement 65 sont prévus à des fins d'isolation. La tubu- lure 60 de la figure 5 convient pour les applications dans lesquelles la tubulure doit être fabriquée par trai- tement de pièces uniques. Comme on l'a fait remarquer pour la tubulure 50 de la figure 4, les parties de sortie et d'entrée de la prise d'injection et de la buse doivent être adaptées à la tubulure 60. La tubulure représentée figure 6 porte la réfé- rence générale 70. Cette tubulure comporte un tube pri- maire 72 et un tube secondaire 74 disposé en hélice autour du tube primaire. Le tube primaire 72 et le tube secondaire 74 sont placés à l'intérieur d'un tube extérieur de struc- ture 76. L'extrémité de sortie 70A de la tige 70 est rac- cordée à une buse 78 conçue de manière que son-entrée pri- maire 80 et son entrée secondaire 82 soient respectivement raccordées aux tubes 72 et 74. L'invention concerne donc une tubulure qui défi- nit des trajets d'écoulement primaire et secondaire, non linéaires et distincts, entre une prise d'injection de carburant et une buse. La tubulure conforme à l'invention présente en outre des bonnes caractéristiques d'isolation thermique. Elle est relativement simple à fabriquer. Par ailleurs, les trajets non linéaires qu'elle définit lui permettent d'être biaisée à l'avant, contrairement aux tubulures classiques qui sont biaisées à l'arrière ou radia- lement par rapport à la buse de carburant. La tubulure conforme à l'invention permet donc de raccourcir la longueur totale de la partie chambre de combustion. En outre, la tubulure conforme à l'invention con- vient à des applications autres que celle mentionnée à titre d'exemple d'un turboréacteur. En fait, cette tubulure peut être applicable à tout turboréacteur comportant une partie de compression, une partie de combustion et une par- tie d'éjection. Elle peut être utilisée pour alimenter une buse de carburant, par exemple un orifice, dans la partie de réchauffe d'un turboréacteur. REVEND ICAT IONS 1. Tubulure de buse d'injection pour turboréac- teur, raccordant une prise d'injection de carburant à une buse de carburant formant un jet de carburant atomisé sous pression, cette tubulure étant raccordée de manière à diri- ger le carburant souspression depuis la prise d'injection jusqu'à la buse, caractérisée en ce qu'elle comporte une extrémité d'entrée (21A) raccordée à la prise d'injection de carburant (23), et une extrémité de sortie (21B) raccor- dée à la buse de carburant (19), et en ce qu'elle définit au moins deux trajets d'écoulement distincts pour diriger le carburant sous pression de l'extrémité d'entrée à l'ex-' trémité de sortie, ces deux trajets d'écoulement (24,26) étant non linéaires entre les positions des extrémités d'entrée et de sortie, et ces extrémités étant raccordées en une seule pièce. 2. Tubulure selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'elle comporte au moins deux tubes (30,32) disposés à l'intérieur d'un troisième tube (34), chaque tube comportant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, les tubes étant disposés de telle sorte que les extrémités d'entrée des deux premiers tubes (30,32) sont situées à l'intérieur de l'extrémité d'entrée du troisième tube (34) , de même que les extrémités de sortie des deux premiers tubes sont situées à l'intérieur de l'extrémité de sortie du troisième tube, les deux premiers tubes for- mant les deux trajets d'écoulement distincts (24,26). 3. Tubulure selon la revendication 2, caracté- risée en ce que le troisième tube (34) forme support de structure et définit un espace d'isolation (27) avec les deux premiers tubes (30,32). 4. Tubulure selon la revendication 3, caracté- risée en ce que les deux premiers tubes (30,32) et le troisième tube sont sensiblement concentriques. 5. Tubulure selon la revendication 4, caracté- risée en ce qu'elle comporte des éléments d'écartement (35) pour éviter tout contact entre les deux premiers tubes -2494777 (30,32) et le troisième tube (34). 6. Procédé de formation d'une tubulure (21) non linéaire à double circuit de carburant, pour turboréacteur, caractérisé en ce qu'il consiste: a. à former un premier élément (30) sensible- ment linéaire, de forme sensiblement tubulaire pour défi- nir un premier trajet d'écoulement de carburant, cet élé- ment ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie; b. à former un deuxième élément (32) sensible- ment linéaire, de forme sensiblement tubulaire pour définir un deuxième trajet d'écoulement de carburant, cet élément ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie; c. à former-un troisième élément de structure sensiblement linéaire (34) ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie; d. à placer les premier et deuxième éléments (30,32) à l'intérieur du troisième élément (34), de telle sorte que les extrémités d'entrée de ces premier et deuxième éléments soient situées à l'intérieur de l'extrémité d'en- trée du troisième élément et que leurs extrémités de sortie soient situées à l'intérieur de l'extrémité de sortie de ce troisième élément; e. à recourber le troisième élément (34) de manière à former deux trajets d'écoulement (24,26) non linéaires. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mise en place du premier élément (30) à l'intérieur du deuxième élément (32). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mise en place d'éléments d'écartement (35) pour éviter tout contact entre le deuxième élément (32) et le troisième élément (34).