Brevet FR2673454A1 — publié le 19920904

GB-A-1 572 336 représente une chambre de combustion de turbo-machine de forme générale annulaire par rapport à un axe géométrique, comportant une paroi externe, une paroi interne et une paroi de fond qui relie lesdites parois externe et interne, qui supporte des dispositifs d'injection de carburant et d'admission de comburant et qui, elle-même, comporte une succession de parois élémentaires de formes générales tronconiques délimitées, chacune, par une face au moins partiellement conique. Selon cette disposition, la paroi de fond est constituée par une première paroi sur laquelle des pièces complémentaires, de formes trapézoïdales, vues en élévation, sont montées, juxtaposées les unes aux autres sans interférences entre elles. Une telle disposition constitue une première tentative pour réduire l'importance des volumes morts de la chambre de combustion, dans lesquels la combustion est mal réalisée par suite d'un brassage insuffisant des gaz. L'invention entend poursuivre cette tentative et complète la disposition antérieure, dans le but de supprimer entièrement les volumes morts. A cet effet, selon l'invention, lesdites faces au moins partiellement coniques de deux adjacentes desdites parois élémentaires se chevauchent, réalisent entre elles et avec lesdites parois externe et interne des interférences géométriques et sont limitées par les découpes communes desdites interférences géométriques. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées - les axes desdites faces au moins partiellement coniques sont excentrés par rapport à un cylindre dont les génératrices sont parallèles audit axe géométrique et sont équidistantes desdites parois externe et interne, de manière que les grandes bases circulaires de définition de deux adjacentes desdites parois élémentaires de formes générales tronconiques s'intersectent sur lesdites parois externe et interne respectivement - lesdits dispositifs d'injection de carburant ont des axes d'injection qui coupent les parois tronconiques sur un cylindre dont les génératrices sont parallèles à cet axe géométrique et sont équidistantes desdites parois externe et interne - des "bols" tronconiques supplémentaires sont montés à l'intérieur de ladite chambre de combustion, fixés sur les parois la délimitant, sont de formes tronconiques en ayant leurs axes respectifs sensiblement confondus avec les axes desdites faces au moins partiellement tronconiques desdites parois élémentaires, et sont écartés légèrement des faces internes des parois élémentaires, de manière à réaliser des passages débouchant dans la chambre de combustion - la paroi de fond est munie de trous traversant réalisant la communication desdits passages avec une source de comburant comprimé disposée à l'extérieur de ladite chambre de combustion. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1, 2 et 3 représentent schématiquement, en coupe transversale, trois phases successives de la définition d'une chambre de combustion conforme à l'invention - la figure 4 est une vue perspective d'une partie constitutive d'un fond d'une chambre de combustion conforme à l'invention - la figure 5 est une vue perspective d'une partie du fond représenté sur la figure 4, qui correspond à un dispositif d'injection de carburant, - les figures 6 et 7 sont des coupes axiales de dispositifs d'injection de carburant associés à deux chambres de combustion conformes à l'invention. Les figures 1, 2 et 3 représentent en coupe la paroi longitudinale externe 1 et la paroi longitudinale interne 2 d'une chambre de combustion annulaire 3 d'une turbine à gaz, chambre de combustion d'axe 4. Les coupes desdites parois sont constituées par des cercles. Pour constituer le fond de ladite chambre de combustion, qui relie les parois longitudinales, externe 1 et interne 2, des "bols" d'injection sont définis de la manière suivante - des cercles 5 intersectent à la fois les cercles représentant en coupe les parois longitudinales 1 et 2, et s'intersectent eux-mêmes deux à deux aux mêmes points d'intersection A avec le cercle 1 et B avec le cercle 2 - ces cercles, tous identiques, ont leur centre respectif 5A situé sur la médiatrice de chaque segment AB, et sont de ce fait excentrés par rapport au cercle 6 équidistant des cercles 1 et 2 les centres des cercles 5 sont ainsi placés sur un cercle 7 distinct du cercle 6 - chaque cercle 5 constitue la grande base d'un tronc de cône d'axe parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe 4, les faces tronconiques 8 desdits troncs de cône intersectant les parois longitudinales externe 1 et interne 2 le long de courbes L1 et L2, respectivement - les faces tronconiques 8 de deux troncs de cône adjacents s'intersectant en outre dans des plans radiaux RAB passant par l'axe 4 et par les points A et B d'intersection des cercles représentant les coupes des parois longitudinales 1 et 2, suivant des courbes CR - chaque "bol" d'injection est alors délimité par ladite face tronconique 8 limitée par les courbes L1, L2 et deux courbes CR contenus dans deux desdits successifs plans radiaux RAB, et par les parties 1A, 2A des parois longitudinales externe 1 et interne 2 qui s'étendent des courbes L1, L2 jusqu'à un plan transversal 9 passant par les points A et B de la grande base du tronc de cône. Par contre, les dispositifs 10 d'injection de carburant ont leurs axes 10A centrés sur le cercle 6 équidistant des cercles représentant les coupes des parois longitudinales 1 et 2. La face tronconique 8 d'un tronc de cône est naturellement limitée, en amont, par une collerette 10 qui permet le passage de l'ensemble Il d'injection de carburant, et le passage du carburant injecté lui-meme, et qui permet également la fixation de l'ensemble 11. De manière classique, les ensembles 11 représentés comportent une couronne d'aubes radiales 12 et une couronne d'aubes axiales 13 d'admission du comburant primaire. Plusieurs "bols" d'injection successifs sont assemblés en un ensemble monobloc (figure 4) et ayant les parties 1A, respectivement 2A réalisées en une plaque unique 21, 22, cet ensemble monobloc comportant des pattes 14 de montage sur la structure de la chambre de combustion 3, par exemple au moyen de boulons 15. Les faces tronconiques 8 sont en outre traversées de manière également classique, par des rangées de trous, soit les trous 16 voisins de la collerette 10 disposés sur un cylindre coaxial à l'axe de la collerette 10, soit les trous 17 adjacents à la courbe L2. La chambre représentée sur la figure 6 comprend un fond constitué par une succession de "bols" d'injections sécants (8), un ensemble d'injection 11 traversant la collerette 10 de chaque "bol" d'injection et étant placé de manière à avoir une direction d'injection 18 parallèle à l'axe 4. Des orifices complémentaires 19 d'admission d'air primaire traversent les parois longitudinales externe 1 et interne 2. La chambre de la figure 7 possède la même constitution de base que celle de la figure 6, mais complétée comme suit - un premier manchon 20, légèrement évasé vers l'intérieur de la chambre de combustion 3, est fixé sur la structure de la chambre de combustion et constitue une sorte de prolongement de la chambre d'injection 23 située à proximité immédiate de l'ensemble 11 d'injection, en étant écarté du "bol" 8, cependant qu'un deuxième manchon 24, de forme sensiblement tronconique, écarté également vers l'intérieur de la chambre de combustion 3, d'axe confondu, comme le premier manchon 20 avec l'axe d'injection 18, est disposé entre le "bol" d'injection 8 et le premier manchon 20 en étant écarté de ces deux pièces.Des orifices d'admission d'air comprimé à l'intérieur de la chambre de combustion 3 débouchent, les orifices 25, dans le passage 27 séparant les premier (20) et deuxième (24) manchons, et, les orifices 26, dans le passage 28 séparant le deuxième manchon 24 et le "bol" d'injection 8. Les dispositions représentées sont avantageuses car aucun espace mort entre "bols" adjacents n'est constitué, ceci compte tenu de la juxtaposition de deux bols 8 adjacents avec sécance des cercles 5 en des points A et B disposés sur les cercles représentant les coupes transversales des parois longitudinales 1 et 2. Ainsi, par adaptation des dispositions décrites, on constate - une stabilité améliorée - des gains en performance de rendement au ralenti - une réduction des points chauds - une amélioration des courbes de températures. Si les centres des cercles 5 sont placés sur un cercle 7 distinct du cercle 6, par contre les axes 10A des collerettes 10, et par suite des ensembles d'injection 11 sont situés sur les cercles 6, c'est-à-dire aussi à égale distance des parois longitudinales externe 1 et interne 2. Dans la réalisation de la figure 7, les premier (20) et deuxième (24) manchons permettent de constituer des boucliers thermiques qui réduisent les risques de cokéfaction du carburant, notamment sur les parois du "bol" 8 et sur la buse d'injection de l'ensemble d'injection de carburant 11. Le type de chambre de combustion qui vient d'être décrit permet, aux régimes de faibles charges, par suppression des volumes morts, de délimiter des volumes unitaires de combustion localement plus riches et mieux contrôlés du point de vue débits de recirculation, ce qui améliore les limites de stabilité et les rendements ralenti. Aux régimes de fortes charges, la carburation de tout le volume annulaire conduit à obtenir une meilleure homogénéité de richesse en zone primaire, ce qui permet de limiter les sillages et d'abaisser les gradients de températures de parois ; d'améliorer les profils de températures de sortie ; et d'abaisser les niveaux de fumée. Bien entendu, de manière classique, l'enceinte (29) extérieure à la chambre de combustion 3 est en communication avec une source de comburant comprimé, telle qu'un compresseur d'air, les aubes 12 et 13 aspirant dans ladite enceinte 29. L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes, qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion de turbo-machine de forme générale annulaire par rapport à un axe géométrique (4), comportant une paroi externe (1), une paroi interne (2) et une paroi de fond qui relie lesdites parois externe et interne, qui supporte des dispositifs (11) d'injection de carburant et d'admission de comburant et qui, elles-même, comporte une succession de parois élementaires ~(8) de -,forwes générales trorconiques - délimitées, chacune, par une face au moins partiellement conique, caractérisée en ce que les faces au moins partiellement coniques de deux adjacentes desdites parois élémentaires se chevauchent (5), réalisent entre elles et avec lesdites parois externe et interne des interférences géométriques et sont limitées par les découpes communes (CR, L1, L2) desdites interférences géométriques. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que les axes (5A) desdites faces au moins partiellement coniques sont excentrées par rapport à un cylindre (6) dont les génératrices sont parallèles audit axe géométrique (4) et sont équidistantes desdites parois externe (1) et externe (2), de manière que les grandes bases circulaires de définition de deux adjacentes desdites parois élémentaires de formes générales tronconiques s'intersectent (A, B) sur lesdites parois externe (1) et interne (2) respectivement. 3. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits dispositifs (11) d'injection de carburant ont des axes d'injection (10A) qui coupent les parois tronconiques (8) sur un cylindre (6) dont les génératrices sont parallèles à cet axe géométrique (4) et sont équidistantes desdites parois externe (1) et interne (2). 4. Chambre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que des "bols" tronconiques supplémentaires (24) sont montés à l'intérieur de ladite chambre de combustion, fixés sur les parois la délimitant, sont de formes tronconiques en ayant leurs axes respectifs sensiblement confondu avec les axes (18) desdites faces (8) au moins partiellement tronconiques desdites parois élémentaires, et sont écartés légèrement des faces internes (8) des parois élémentaires, de manière à réaliser des passages débouchant dans la chambre de combustion (3). 5. Chambre de combustion selon la revendication 4, caractérisée en ce que la paroi de fond est munie de trous traversant (26) réalisant la communication desdits passages avec une source(29) de comburant comprimé disposée à l'extérieur de ladite chambre de combustion (3).