Brevet FR2828555A1 — publié le 20030214

Cette invention concerne un dispositif pour stabiliser La flamme dans un système de brûleur à combustible ou carburant liquide et en particulier un dispositif de ce type utilisé en combinaison avec un brûleur de postcombustion dans un moteur à turbine à gaz. IL est connu d'instaLLer des stabilisateurs de flamme métalliques en aval d'injecteurs de carburant de postcombustion dans Les moteurs à turbine à gaz. Dans Les moteurs modernes à turbine à gaz, des parties de ces stabilisateurs de flamme peuvent atteindre des températuresauxquelLes LemétaL n'est plus capable de résister. Compte tenu de La haute température à laquelle des parties des stabilisateurs sont soumises, il est préférable que Les stabilisateurs soient construits en grande partie de céramique réfractaire ou d'un matériau sembLabLe. Cependant, L'important gradient de température dans Le sens de La longueur et transversalement par rapport aux stabilisateurs a présenté des difficultés, principalement par suite de La fissuration de la céramique. L'un des buts de La présente invention est de procurer un stabilisateur de flamme qui soit construit en grande partie d'un matériau céramique et avec lequel les difficultés mentionnées ci-dessus soient pratiquement supprimées. SeLon L'invention, un dispositif stabilisateur de flamme corne indiqué ci-dessus est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un support tubulaire, un élément d'appui avec un passage traversant qui communique avec l'alésage du support, des plaques céramiques disposées en une pile et présentant chacune une ouverture pour Le passage du support, une plaque à une extrémité de la pile coopérant avec l'appui, une pièce de serrage destinée à s'appliquer contre une plaque à l'autre extrémité de la pile, ainsi qu'une tige s'étendant à travers Le support tubulaire et l'élément d'appui et coopérant avec la pièce de serrage pour comprimer Les plaques et L'appui dans Le sens de L'axe du support. Un exemple de réalisation de L'invention sera décrit ci-après à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est une coupe longitudinale d'une partie d'un moteur à turbine à gaz ; - La figure 2 est une vue à plus grande échelle, prise suivant La flèche 2 de La figure 1 ; - La figure 3 est une coupe à plus grande échelle prise suivant La ligne 3-3 de La figure 2 ; - La figure 4 est un détail à plus grande échelle encore d'une partie de La figure 3 ; - La figure 5 est une vue en bout prise suivant La flèche 5 de La figure 4 ; - La figure 6 est un détail d'une plaque faisant partie de La pile de plaques visible sur La figure 3 ; - La figure 7 est une coupe suivant La ligne 7-7 de La figure 6 ; et - La figure 8 est une coupe transversale et à plus grande échelle d'un stabilisateur selon une variante de réalisation de L'invention. Comme représenté sur La figure 1, une section de postcombustion 10 d'un moteur à turbine à gaz comporte des buses de brûleurs 11 uniformément espacées angulairement et s'étendant transversalement par rapport à une paroi circonférentielle 12 de La section 10. Chacune des buses comporte un certain nombre d'orifices et un déflecteur 13 pour atomiser Le carburant issu de La buse 11 et s'écoulant ensuite dans La direction aval D de la section 10. Les buses 11 sont raccordées à un tuyau de distribution de carburant 14. Les buses 11 sont inclinées sous un angle de 60 par rapport à L'axe longitudinal de la section 10 et un dispositif stabilisateur de flamme 20 est prévu en aval de chaque buse, parallèlement à celle-ci. Les dispositifs stabiLisateurs 20 traversent la paroi 12 et se terminent dans un passage d'air annulaire 21 de dérivation. Ainsi que Le montre la figure 3, chacun des dispositifs 20 comporte une monture 22 pour la fixation à la structure du moteur. La monture 22 agit comme un élément d'appui pour une pile de plaques céramiques 23. Un passage traversant 24 de la monture 22 débouche par une extrémité dans Le passage d'air de dérivation 21 ,.. et communique par son autre extrémité avec un support métallique tubulaire 25 qui traverse axialement La pile de plaques 23. Le support 25 est entouré par un manchon 26, représenté plus en détail sur La figure 4, d'un matériau à Laine de verre-céramique commercialisé sous Le nom de"FIBERFRAX". Chacune des plaques 23, décrites plus en détail dans ce qui va suivre, possède un trou traversant, par lequel peuvent passer Le support 25 et Le manchon 26 en vue du positionnement des plaques. Une plaque 27 à l'extrémité de La pile éloignée de La monture 22 est généralement semblable aux plaques 23, mais possède, comme Le montre plus clairement La figure 4, un trou traversant 28 de forme tronconique, dont l'angle inclus correspond à celui de La surface extérieure d'un élément annulaire 29 situé sous Le support 25 à L'intérieur du manchon 26. Les dimensions extérieures de l'élément 29 sont telles que cet élément s'emboîte dans La plaque 27, de manière à ne pas faire saillie de La face exposée de celle-ci. L'élément 29 est monté par des rayons 30 sur une tige 31 qui traverse axialement Le support 25 et dont une extrémité filetée 32 (figure 3) traverse La monture 22. Un écrou 33 permet de tirer La tige 31 vers Le haut, avec compression d'un empilage 38 de rondelles à ressort, de sorte que Les plaques 23,27 sont pressées contre La monture 22. De préférence, des couches 34 de"FIBERFRAX"sont disposées entre Les plaques 23 voisines, comme représenté plus clairement sur La figure 4. Les couches 34 permettent l'assemblage des plaques 23,27 avec compression sans risque d'endommagement. Ainsi que Le montre La figure 6, chacune des plaques 23 converge, vue en plan, vers la buse de brûleur 11 associée (figure 1). Le côté aval 35 de chacune des plaques 23 est sensiblement plan. Les faces opposées 36, 37 de chaque plaque 23 sont en partie cylindriques, comme représenté sur la figure 7. Cette configuration des faces 36,37 empêche la rotation relative entre les plaques 23. La plaque 27 possède une face supérieure correspondant à la face 36 des plaques 23. La monture 22 possède une surface concave, correspondant à une partie de cylindre, pour recevoir une surface convexe complémentaire de la plaque voisine 40 (figure 3). Pendant L'utiLisation, de L'air de refroidissement venant du passage d'air de dérivation 21 s'écoule par Le passage 24 et Le support 25 et combine son action avec Le manchon isolant 26 pour maintenir La tige 31 à une température sensiblement constante, si bien que La force de compression de La pile de plaques 23, 27, 40 reste à peu près constante. L'effet isolant du manchon 26 empêche également Le refroidissement des parties des plaques 23, 27, 40 adjacentes au support 25, évitant ainsi La création d'un gradient thermique dans Les plaques radialement par rapport à Leurs ouvertures. La construction des stabilisateurs 20 d'un certain nombre de plaques a également pour effet que La différence de température entre Les deux côtés opposés de chaque plaque est relativement petite. @Les contraintes thermiques sur chaque plaque sont donc réduites à un niveau acceptable. Le matériau des plaques céramiques est, par exemple, celui commercialisé sous Le nom"SYALON 201"par Lucas Cookson SyaLon Limited. Dans La variante de réalisation représentée sur La figure 8, Le support tubulaire 25 comporte des saiLLies 45 dirigées radialement vers L'extérieur et uniformément espacées angulairement, dont Les faces extérieures sont situées dans une surface généraLement eLLiptique. Ces faces extérieures sont en contact avec Les parois d'ouvertures eLLiptiques complémentaires 46 des plaques 23 et servent à empêcher La rotation des plaques 23 par rapport au support 25. Les plaques 27 et 40 sont pourvues, sur Leurs parties venant en contact respectivement avec L'éLément 29 et La monture 22, de configurations qui empêchent Leur rotation. Dans ce cas, Les faces opposées des plaques 23,27 et 40 peuvent être planes. Les saillies 45 coopèrent avec Les ouvertures des plaques 23 pour définir des chambres 47 qui s'étendent axialement et contiennent de L'air stationnaire. Les aires de contact des saiLLies 45 avec chacune des plaques 23 sont relativement petites et ne permettent pas une conduction thermique notable. De ce fait, on peut se dispenser du manchon thermiquement isolant 26 décrit dans ce qui précède. REVENDICATIONS 1. Dispositif stabilisateur de flamme pour un système de brûleur (10) à combustible ou carburant liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un support tubulaire (25), un élément d'appui (22) avec un passage traversant (24) qui communique avec L'aLésage du support (25), des plaques céramiques (23) disposées en une pile et présentant chacune une ouverture pour Le passage du support (25), une plaque (40) à une extrémité de La pile coopérant avec l'appui (22), une pièce de serrage (29) destinée à s'appliquer contre une plaque (27) à l'autre extrémité de La pile, ainsi qu'une tige (31) s'étendant à travers Le support tubulaire (25) et l'élément d'appui (22) et coopérant avec La pièce de serrage (29) pour comprimer Les plaques (23) et L'appui (22) dans Le sens de L'axe du support (25). 2. Dispositif selon La revendication 1, dans lequel l'extrémité du passage traversant (24) éloignée du support tubulaire (25) débouche dans un passage d'écoulement d'air (21) qui fait partie du système de brûleur (10). 3. Dispositif selon La revendication 1 ou 2, dans lequel La pièce de serrage (29) comporte un passage pour un écoulement d'air traversant Le support tubulaire (25). 4. Dispositif selon La revendication 3, dans lequel La pièce de serrage (29) possède une surface extérieure tronconique qui coopère avec une surface intérieure tronconique, de forme complémentaire, prévue sur La plaque (27) située à Ladite autre extrémité de La pile, Les dimensions de ces surfaces tronconiques étant telles que La pièce de serrage (29) ne dépasse pas de La pile. 5. Dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes, comportant un manchon (26) en matériau thermiquement isolant, qui entoure Le support tubulaire (25) dans La pile. 6. Dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes, comportant des couches (34) de matériau thermiquement isolant entre des plaques (23) voisines. 7. Dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel Les plaques (23) possèdent des surfaces complémentaires (36, 37) qui ne sont pas planes et qui s'appliquent L'une contre l'autre pour empêcher La rotation relative entre Les plaques (23). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'élément d'appui (22) est pourvu d'une face non plane, qui est complémentaire à la face voisine de la plaque (40) à l'extrémité concernée de La pile. 9. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel Le support tubulaire (25) comporte des saillies (45) dirigées vers L'extérieur et dont les surfaces extérieures viennent en contact avec des surfaces intérieures des ouvertures (46) des plaques et définissent avec celles-ci des chambres (47) s'étendant radialement. 10. Dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les ouvertures (46) sont non circulaires et coopèrent avec des surfaces extérieures complémentaires sur Le support tubulaire (25).