Brevet FR2626938A1 — publié le 19890811

Cette invention a trait à un brûleur de carburant pour moteur à turbine à gaz. Une forme de brûleur de carburant adaptée à étre utilisée dans un moteur à turbine à gaz comprend un corps annulaire dans son ensemble sur une surface interne duquel le carburant est arrosé. Le carburant du corps annmulaire. Avec de tels brfûleurs de carburant, il sest avéré que le couvercle du brûleur de carburant a tendance à séchauffer et que du carbone se dépose sur les zones périphériques du couvercle. La présente invention a pour objet de fournimr un brûileur de carburant ayant un couvercle moins susceptible de surchauffe et moins soumis aux dépôts de carbone que cela n'a été le cas jusqu'ici. Conforméent à la présente invention, un brûileur de carburant adapté a un moteur à turbine à gaz comprend un corps annulaire, l'extrémité amont de l'intérieur dudit corps annulaire étant adaptée pour être alimentée. en service, en carburant et en air, r'extrémité aval dudit corps annulaire étant munie d'un couvercle qui coopère avec ledit corps annulaire pour définir un échappement dirigé radialement dans son ensemble servant à évacuert tout ledit carburant amené au sein dudit corps annulaire ainsi qu'une partie de l!air sd'écoulant en service à travers ledit corps annulaire, ledit couvercle comprenant une partie périphérique ayant une surface tournée dans l'ensemble vets l'aval ainsi qu'une partie centrale, le restant d'air s'écoulant en service à travers ledit corps annulaire étant dirigé de façon à refroidir ladite partie centrale dudit couvercle et à donner un écoulement d'air sur au moins la longueur radialement extérieure de ladite surface aval de ladite partie périphérique pour la refroidir et y empecher le dépôt de carbone. L'invention va à présent être décrite à l'aide d'exemples par référence aux dessins suivants sur lesquels: - la figure I est une vue de côté en coupe d'une forme de réalisation d'un brûleur de carburant conformément à la présente invention, - la figure 2 est une vue de côté en coupe d'une autre forme de réalisation d'un brûleur de carbiurant conformément à la présente invention. Dapres la figure 1 des dessins, un brûleur de carburant adapté à un moteur à turbine à gaz (non représenté) porte la référence générale 10. Le brfûleur de carburant comprend un corps annulaire 1l1 qui est fixé en service à la paroi amont ou tête 12 2 626938: d'une chambre de combustion (non représentée) d'un moteurâ turbine à gaz conventionnel Le corps annulaire 1 1 définit une surface I3 annulaire radialement intérieure. Sur sa zone amont 14 est dirigée une série dejets de carburant qui peut être par exemple du -5 gas-oil et qui provient d'un collecleur 15 de carburant annulaire, allongé axialement. Le collecteur 15 de carburant présente un diamètre plus petit que celui du corps annulaire 11 et comprend une chambre 16 annulaire qui est alimentée en carburant par une alimentation 17 ménagée dans un bras 18 supportant le collecteur 15. Le collecteur 15 de carburant est disposé de façon coaxiale et à l'amont par rapport au corps annulaire 11 de sorte qu'une portion de rextrémité aval du collecteur 15 de carburant se prolonge à l'intérieur du corps annulaire 11 et qu'un passage annulaire-21 est défini entre le collecteur 15 et le corps annulaire 11. Une série de petits gicleurs 19 est prévue dans le collecteur 15 de carburant afin de relier la chambre annulaire 16 à l'espace annulaire 21 et déterminer ainsi en service les jets de carburant indiqués par les lignes 20 en pointillés. Lesjets 20 de carburant passent donc à travets le passage annulaire'2j. Le corps annulaire 1 1 porte un corps central 22 creux et de section générale circulaire au- moyen d'une série d'entretoises 23 aérodynamiques s'étendant radialement. La majeure parttie du corps central 22 est disposée de façon coaxiale à l'intérieur du corps annulaire 11 de sorte qu'un chemin 24 d'écoulement annulaire est défini entre eux. L'extrémité amont 25 du corps central 22 présente un diamètre plus petit que celui du reste du corps de façon à permettre que son extrémité 25 se loge de façon coaxiale à l'intérieur de l'extrémité aval du collecteur 15 de carburant. L'extrémité amont 25 du corps central 22 présente un diamètre plus petit que celui du collecteur 15 de carburant de sorte qu'un second passage annulaire 26 est défini entre eux, coaxial par rapport au premier passage annulaire 21. L'extrémité amont du brûleur 10 de carburant est exposée, en service, à un écoulement d'air à haute pression délivré par le compresseur du moteur i turbine à gaz dans lequel il est monté. Cet écoulement d'air est divisé en trois écoulements par le collecteur 15 de carburant, le corps annulaire 11 et le corps central 22: un premier écoulement a travers le premier passage annulaire 21 radialement extérieur, un second écoulement à travers le second passage annulaire 26 radialement intérieur et un troisième écoulement à travers un orifice 27 pratiqué à l'extrémité amont 25 du corps central 22. Les deux écoulements d'air à travers les passages intérieur 26 et extérieur 21 se rejoignent à l'aval du collecteur 15 de carburant, créant une faible zone de turbulences 28. Toutefois, de telles turbulences sont localisées de sorte que la majeure partie de lrécoulement d'air le long du chemin 24 d'écoulement annulaire n'est pas turbulent. -3 2626938 L'extrémité aval du corps central 22 est consfituée dun couvercle 28. Le couvercle 28 possède une partie périphérique 29 en forme de bague qui est généralement tronconique et oopère avec l'extrémité aval du corps annulaire 11 pour définir un échappement 30 annulaire dirigé dans l'ensemble radiaiement et par o s'échappe l/coulement d'air le long du chemin 24 d'écoulement annulaitre. Une série d'aubes 31 s'étend au travers pratiquement de la totalité de la largeur axiale de l'échappement 30. Les aubes 31 assurent que r'écoulement d'air reste non turbulent aux abords de l'échappement 30. Dans la présente forme de réalisation, l'écoulement d'air sort de lÉchappement 30 dans une direction légèrement amont. On comprendra toutefois que la direction réelle dépend des caractéristiques de la chambre de combustion avec laquelle le brûleur 10 de carburant est assocI&é. Le carburant émis par les gicleurs 19 sur la surface 13 annulaire s'écoule le long de cette surface 13, et naturellement autour des entretoises 23 aérodynamniques, sous la forme d'un film tel qu'indiqué par les lignes 32 en pointillés. Lorsque ce film de carburant atteint extreémité aval du corps annulaire 1l1, il est vaporisé par l'écoulement d'air s'échappant de l'échappement 30 et se mélange avec lui pour donner un meélange inflammable à rintérieur de la chambre de combustion avec laquellele brûleur 10 de carburant est associé. Cest ainsi qu'on conviendra qu'il se produit le minimum de turbulences à lintérieur du brûleur 10 de carburant, d'o une réduction importante des risques de recirculation et donc de combustion sponlanée en son sein. L'écoulement d'air par lorifice 27 et à lintérieur 33 du corps central 22 sert à refroidir la partie centrale 34 du couvercle 28, cette zone étant, en service, particulièrement sujette à une surchauffe. La partie centrale 34 du couvercle est composée d'un matériau refroidi par suage du type de celui décrit par exemple dans le brevet GB-B-2 049 152. Une partie de l'écoulement d'air à l'intérieur 33 du corps central s'iécqule à travers une série de conduits 35 s'étendant radialement et ménagés dans le couvercle 28. Chacun des conduits 35 relie lintérieur 33 du corps central avec la surface aval de la partie périphérique 29 en forme d'anneau du couvercle 28. Cela permnnet à une partie de lair provenant de lintérieur 33 du corps centrual de s'écouler sur la surface aval de la partie 29 du couvercle, assurant ainsi la double fonction de refroidir la partie 29 du couvercle et d'y empècher la formation de dépôts de carbone. Sur la figure 2 et montrée une autre forme de.réalisation de la présente invention dans laquelle un brûleur 10a de carburant d'une configuration d'ensemble comparable à celle montrée sur la figure I comporte un couvercle de forme différente. Les eléments de la forme de réalisation du brûleur l0a de carburant montrée sur la figure 2 qui sont 4 2626938 communs à ceux du brûleur 10 de carburant de la figure 1, portent des numéros de référence communs. Le couvercle 36 du brûleur lOa de carburant montré surla figure 2 est constitué d'une plaque 37 non perforée qui fermnne l'extrémité aval du corps central 22 et définit la partie centrale 38 du couvercle 36. Imméditament a l'amont de la partie centrale 38 du couvercle 36 et disposée & une certaine distance axiale d'elle, se trouve une plaque 39 percée LVair s'écoulant à aintérieur 33 du corps central passe au travers des trous 40 de la plaque 39 pour refroidir par impact dejets la partie centrale 38 du couvercle. L'air s'écoule ensuite par une série de conduits 41 s'étendant radialement et ménagées dans le couvercle 36. Comme dans le cas de la forme de réalisation de la figure 1 chacun des conduits 41 relie l'intérieur 33 du corps central et la surface aval de la partie périphérique 29 en forme de bague du couvercle 36. La partie 29 en fonnrme de bague est ainsi refroidie et le carbone est empêché de se déposer sur sa surface. Bien que la présente invention ait été décrite en faisant référence à. des brûleutrs 10 et 1Oa complets, ayant une partie centrale de couvercle refroidie par suage ou par impact de jets, on comprendra que d'autres types de refroidissement puissent être mis en oeuvre si nécessaire.. * 5b2626938 Revendications: 1.- Brûleur de carburant adapté à un moteur à turbine à gaz comprenant un corps annulaire, rextrimité amont de l'intérieur dudit corps annulaire étant adaptée pour être alimentée, en service, en carburant et en air, rextrémité aval dudit corps annulaire étant munie d'un couvercle qui coopère avec ledit corps amlulaire pour définir un échappement dirigé dans l'ernsemble tadialement et destiné à évacuer tout ledit carburant amené au sein dudit corps annulaire ainsi qm'une partie de l'air s'écoulant en service à travers ledit corps annulalre, caractérisé en ce que ledit couvercle (28) se trouve à l'extrémité aval d'un corps central (22) creux et dont la majeure partie est disposée de façon coaxiale à l'intérieur dudit corps anhulaire (1l) tout en en étant séparée d'une certaine distance radiale, ledit couvercle (28) comprenant une partie périphérique (29) ayant une surface dirigée dans rensemble vers l'aval ainsi qu'une partie centtale (34), le reste dudit air s'écoulant en service à travers ledit corps annulaire (1 1) étant dirigé à lintérieur dudit corps central (22) creux de façon à refroidir ladite partie centrale (34) dudit couvercle, et à donner un écoulement d'air sur au moins la longueur radialement cxtérieure de ladite surface aval de ladite parfie périphérique (29) via une série de conduits (35) reliant l'intérieur (33) dudit corps central (22) à la surface aval dudit couvercle afin de refroidir ladite longueur radialement extérieure.de ladite surface aval de ladite partie périphérique (29) et d'y empêcher la formation de carbone. 2.- Brûleur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite série de conduits (35) reliant l'intérieur (33) dudit corps central (22) à la surface aval dudit couvercle (28) se trouve, sur toute la longueur, au sein dudit couvercle (28). 3.- Brûleur de carburant selon la revendication I ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie centrale (34) dudit couvercle est refroidie par suage. 4.- Brûleur de carburant selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que ladite partie centrale (38) dudit couvercle est refroidie par impact dejets. 5.- Brûleur de carburant selon l'une quelconque des revendications prtécdentes, caractérisé en ce que ladite partie périphérique (29) dudit couvercle (36) admet une configuration d'ensemble tronconique.