Brevet FR2704305A1 — publié le 19941028

Chambre de combustion comportant un système d'iniection à aèométrle variable Les chambres de combustion connues, notamment celles dont sont munies les turboréacteurs, comportent de nombreux orifices d'admission de l'air foumi par un diffuseur. Ainsi distingue-t-on les orifices d'admission d'air primaire qui jouent un rôle essentiel dans la combustion du carburant, des orifices d'admission d'air de dilution. Les orifices d'air primaire se répartissent eux-mêmes en plusieurs groupes selon leur position par rapport au cône de carburant. Certains groupes d'orifices d'air primaire sont disposés dans le fond de chambre et fournissent un air qui participe directement à la pulvérisation du carburant, d'autres sont prévus dans les parois latérales de la chambre de combustion. Du fait qu'un turboréacteur est soumis à des régimes variés, il a été proposé de moduler les débits d'air foumis par les différents groupes d'orifices. US3 490 230 décrit une chambre de corabSon faite de tubes à flamme dans laquelle chaque tube à flamme comporte un Iroeteur de carburant entouré d'une vrille d'injection d'air et d'une pluralité d'orifices complémentaires, disposés autour de la vrille. Une plaque obturatrice vient découvrir ou obturer ces orifices de façon à alimenter en air la chambre de combustion en plus de l'air passant par la vrille de l'injecteur. FR-2 491139 décrit une chambre de combustion comportant une casquette en amont du fond de chambre qui divise l'air issu des ciiffusews en une première partie contournant extérieurement la casquette et une deuxième partie pénétrant à l'intérieur de la casquette pour alimenter deux groupes d'orifices coaxiaux à l'injecteur de carbwant, les passages des orifices de l'un desdits groupes étant réglables. Dans ces deux documents, les circuits d'air des deux groupes d'orifices ne sont pas séparés. Il s'ensuit que la perte de charge varie en fonction du degré d'ouverture des orifices réglables. Le but de l'invention est de proposer une chambre de combustion comportant un système d'injection à géométrie variable dans lequel la perte de charge est réduite. L'invention atteint son but par le fait que les circuits d'injection d'air des deux groupes d'orifices sont séparés. L'invention est donc relative à une chambre de combustion annulaire comprenant une paroi externe et une paroi interne réunies par un fond de chambre et définissant une enceinte dans laquelle s'effectue la combustion d'un carburant, ainsi qu'une casquette disposée en amont dudit fond de chambre et destinée à diviser le flux d'air issu d'un diffuseur en une première partie contoumant extérieurement la casquette et une deuxième partie pénétrant à l'intérieur de ladite casquette pour alimenter directement le système d'injection disposé dans le fond de chambre, ledit système d'injection comportant une pluralité de vrilles entourant chacune un injecteur de carburant et des orifices complémentaires associés à chaque injecteur de carburant;; Selon l'invention, la chambre de combustion est caractérisée en ce que la casquette est constituée d'un dôme annulaire monobloc z qui qui relie la paroi externe à la paroi interne et qui comporte une pluralité de conduits débouchant par des embouchures dans la zone amont dudit dôme et s'étendant vers le fond de chambre, en ce que chaque vrille est disposée coaxiaiement à l'extrérnité aval d'un conduit, et alimentée directement par ledit conduit, et en ce que les orifices complémentaires sont alimentés en air par au moins une ouverture obturable ménagée dans ledit dôme. Les avantageuses dispositions suivantes sont, en ouue, de préférence adoptées: - les orifices complémentaires associés à chaque injecteur sont constitués par les passages d'une deuxième vrille disposée autour de l'extrémité aval du conduit correspondant; - la section de l'ouverture obturable est supérieure à la section des passages de la deuxième vrille. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement en coupe, selon un plan passant par l'axe de la chambre de combustion, une chambre de combustion selon l'invention dans une première configuration de fonctionnement, la figure 2 représente la chambre de combustion de la figure 1 dans une deuxième configuration de fonctionnement, la figure 3 est une vue en perspective d'une partie de la chambre de combustion de l'invention. Sur les dessins, on a représenté par la référence 1 le carter exteme d'une turbomachine, et par la référence 2 le carter interne. Les carters 1 et 2 sont dans le prolongement d'un diffuseur d'air non représenté sur les dessins. Les carters 1 et 2 qui sont sensiblement de révolution autour d'un axe géométrique non représenté sur le dessin délimitent entre eux un espace annulaire 3 dans lequel loge une chambre de combustion 4 délimitée par une paroi externe 5 et une paroi interne 6. Les parois 5 et 6 sont réunies à leur extrémité amont par un fond de chambre 7 annulaire dans lequel est monté un dispositif 8 d'injection de cariant et d'air. Un dôme annulaire monobloc 9, disposé en amont du fond de chambre 7, réunit les parois externe 5 et interne 6. Ce dôme 9 est équipé de conduits 10 sensiblement parallèles à l'axe de la chambre de combustion 4 qui débouchent par des embouchures Il dans la zone amont 12 dudit dôme 9 et qui s'étendent vers le fond de chambre 7. Une vrille 13 d'injection d'air est montée à l'extrémité aval de chaque conduit 10. La vrille 13 entoure un injecteur de carburant 14. Une deuxième vrille 15 entoure l'extrémité aval de chaque conduit 10, et met en communication l'intérieur de la chambre de combustion 4 avec le volume 16 délimité par le dôme 9 et le fond de chambre 7 et extérieur aux cor 10. Des ouvertures 17 sont ménagées dans la paroi du dôme 9 afin de mettre le volume 16 en communication avec l'extérieur de la chambre de combustion 4. Ces ouvertures 17 peuvent être dis-es soit entre les embouchures 11 des conduits 10, soit dans la zone radialement externe du dôme 9. Ces ouvertures 17 sont obturables à l'aïe d'obturateurs 18 qui peuvent être commandés automatiquement, par exemple par des dispositifs à soufflet, en fonction de la pression régnant dans la chambre de combustion 7, ou de tout autre paramètre. L'air issu du diffuseur et représenté par la flèche A est séparé par le dôme 9 en une partie F1 contournant le dôme 9 et destiné à l'aiimentation de la chambre de combustion 7 par des orifices ménagés dans les parois 5 et 6 et au refroidissement de ces parois, en une deuxième partie F2 alimentant les vrilles 13 par les conduits 10, et en une troisième partie F3 qui s'introduit dans le volume 16 lorsque les ouvertures 17 sont dégagées afin d'alimenter les deuxièmes vrilles 15. Un injecteur 14 et les deux vrilles associées 13 et 15 constituent un dispositif d'injection à géométrie variable. II est évident que plusieurs injecteurs 14 peuvent être régulièrement répartis dans le fond de chambre 7. Le fonctionnement de la chambre de combustion 4 est décrit ciaprès: Au faible régime, les ouvertures 17 sont obturées par les obturateurs 18. L'alimentation en air par le fond de chambre 7 se fait uniquement par les vrilles 13. Au fort régime, l'accroissement du débit de carburant nécessite un supplément d'air qui est assuré par les vrilles 14. Les ouvertures 17 sont alors ouvertes. II est à noter que la somme des sections des ouvertures 18 est supérieure à la somme des sections des passages des vrilles 14, afin d'alimenter correctement la chambre de combustion 4. La disposition proposée permet une meilleure combustion au ralenti ainsi qu'au plein gaz grâce à une adaptation prrnanente du débit d'air participant directement à la combustion. Il y a donc une diminution des imbrûlés et des oxydes de carbone au ralenti, et des oxydes d' & te au plein gaz. REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion annulaire comprenant une paroi exteme (5) et une paroi interne (6) réunies par un fond de chambre (7) et définissant une enceinte dans laquelle s'effectue la combustion d'un carburant, ainsi qu'une casquette (9) disposée en amont dudit fond de chambre (7) et destinée à diviser le flux d'air (A) issu d'un diffuseur en une première partie (FI) contournant extérieurement la casquette et une deuxième partie (F2) pénétrant à l'intérieur de ladite casquette (9) pour alimenter directement le système d'injection (8) disposé dans le fond de chambre (7), ledit système d'injection comportant une pluralité de vrilles (13) entourant chacune un injecteur de carburant (14) et des orifices complémentaires (15) associés à chaque injecteur de carburant (14), caractérisé en ce que la casquette (9) est constituée d'un dôme (9) annulaire monobloc qui relie la paroi exteme (5) à la paroi interne (6) et qui comporte une pluralité de conduits (10) débouchant par des embouchures (11) dans la zone amont (12) dudit dôme (9) et s'étendant vers le fond de chambre (7), en ce que chaque vrille (13) est disposée coaxialement à l'exXnitF aval d'un conduit (10) et est alimentée directement par ledit conduit (10), et en ce que les orifices complémentaires (15) sont alimentés en air par au moins une ouverture (17) obturable ménagée dans le dôme (9). 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractéssée en ce que les orifices complémentaires (15) associés à chaque injecteur (14) de carburant sont constitués par les passages d'une deuxième vrille (15) disposée autour de l'extrémité aval du conduit (10) correspondanL 3. Chambre de combustion selon la revendication 2, caectéssée en ce que la section des ouvertures obturables (17) est supérieure à la section des passages de ia deuxième vrille (15).