Brevet FR2931929A1 — publié le 20091204

La présente invention concerne une chambre de combustion annulaire pour moteur à turbine à gaz tel qu'un turboréacteur. La figure 1 dans les dessins annexés représente, en demi-coupe longitudinale, une chambre de combustion 110 conventionnelle. L'autre moitié de la chambre 110 se déduit par symétrie par rapport à l'axe du moteur (non représenté). La chambre de combustion 110 est logée en aval d'une chambre de diffusion 130 qui est un espace annulaire défini entre un carter externe 132 et un carter interne 134, dans lequel est introduit un comburant, air ambiant, comprimé provenant en amont d'un compresseur (non représenté) par l'intermédiaire d'un conduit annulaire de diffusion 136. Dans ce texte, les termes � amont � et � aval � s'entendent relativement au sens d'écoulement des gaz dans le moteur. Cette chambre de combustion 110 comporte deux parois concentriques : l'une 112 radialement externe (relativement à un axe 100 parallèle à l'axe du moteur) et l'autre radialement interne 114, qui sont coaxiales et sensiblement coniques pour faire la liaison entre la veine de compresseur et la veine de turbine. Les parois externe 112 et interne 114 sont reliées entre elles vers l'amont de la chambre de combustion par un fond de chambre 116. La chambre 110 est dans cet exemple de type divergent, à savoir que l'axe 200 du foyer de combustion est divergent d'un angle a par rapport à l'axe 100. Les parois externe 112 et interne 114 de la chambre de combustion 110 s'évasent de l'amont vers l'aval. Le fond de chambre 116 est une pièce annulaire tronconique, qui s'étend entre deux plans sensiblement transversaux en s'évasant de l'aval vers l'amont. Le fond de chambre 116 se raccorde à chacune des deux parois externe 112 et interne 114 de la chambre de combustion 110. Le fond de chambre 116 présente une faible conicité. Le fond de chambre 116 est pourvu d'une pluralité d'ouvertures réparties angulairement autour de l'axe moteur et qui reçoivent chacune un système 118 d'injection de carburant prémélangé à l'air de combustion à travers lequel passe un injecteur 120 qui introduit du carburant à l'extrémité amont de la chambre de combustion 110 où se déroulent les réactions de combustion. Ces réactions de combustion ont pour effet de faire rayonner de la chaleur de l'aval vers l'amont en direction du fond de chambre 116. Ainsi en fonctionnement le fond de chambre est-il soumis à de fortes températures. Afin de le protéger, des écrans thermiques sectorisés, dits déflecteurs 122, sont interposés entre le foyer et les parois du fond de chambre 116. Comme illustré sur la figure 2, chaque déflecteur 122 revêt la forme générale d'une plaque sensiblement plane réalisée en matériau réfractaire et fixée par brasage sur le fond de chambre 116. II présente deux bordures latérales formant des murets 122b et 122c orientés vers la paroi du fond de chambre 116, un bord radialement externe 122f, un bord radialement interne 122e et une ouverture centrale 122a pour le passage de l'injecteur 120. L'ouverture centrale 122a s'aligne en regard d'une des ouvertures de réception de système d'injection 118 dans le fond de chambre 116. Les bords radialement interne 122e et externe 122f du déflecteur 122 forment deux becquets ou languettes de guidage incurvés vers le foyer et ménageant un interstice avec les parois interne 114 et externe 112 de la chambre 110. Le déflecteur 122 est refroidi par l'impact de jets d'air de refroidissement, symbolisés par des lèches sur la figure 3, pénétrant dans la chambre de combustion 110 au travers de perçages 124 ménagés dans le fond de chambre 116. L'air formant ces jets, s'écoulant de l'amont vers l'aval, est guidé par des carénages de chambre 126, traverse le fond de chambre 116 à travers les perçages 124 de refroidissement, et vient impacter la face amont du déflecteur 122. L'air est ensuite guidé radialement vers l'intérieur et l'extérieur du foyer pour initier la formation d'un film de refroidissement des parois interne 114 et externe 112 de la chambre 110. Ce guidage le long des déflecteurs 122 est d'abord assuré par les murets latéraux 122b, 122c orientés radialement. Ces murets 122b, 122c ont aussi une fonction d'étanchéité. En étant au contact ou en assurant un jeu minimal avec le fond de chambre 116, Ils empêchent l'air de venir s'immiscer entre deux déflecteurs 122 adjacents, pénétrer dans le foyer et perturber la combustion. L'initiation des nappes d'air de refroidissement des parois interne 114 et externe 112 de la chambre 110 est ensuite assurée par les deux becquets de guidage interne 122e et externe 122f de chaque déflecteur 122. Or, il a été constaté que des points chauds se répartissent de façon régulière sur la circonférence des parois interne 114 et/ou externe 112 de la chambre 110, en particulier dans des plans radiaux contenant les axes des injecteurs 120. La présente invention vise à éviter la formation de ces points chauds en proposant une chambre de combustion annulaire de moteur à turbine à gaz qui permette d'optimiser le guidage des nappes d'air de refroidissement sur les parois radialement interne et externe de la chambre. A cet effet, l'invention a pour objet une chambre de combustion annulaire de moteur à turbine à gaz, comprenant une paroi radialement interne et une paroi radialement externe, toutes deux reliées par une paroi formant un fond de la chambre de combustion, le fond de chambre étant pourvu d'ouvertures destinées à recevoir chacune un système d'injection de carburant, plusieurs déflecteurs cle protection thermique étant fixés sur ledit fond de chambre, chaque déflecteur revêtant la forme générale d'une plaque présentant une ouverture centrale, un bord radialement externe et un bord radialement interne, des perçages ménagés dans le fond de chambre assurant un passage d'air de refroidissement sur une face amont de chaque déflecteur, et où le bord radialement externe d'un déflecteur présente un muret d'étanchéité avec la paroi radialement externe de la chambre de combustion. Alternativement, le bord radialement interne d'un déflecteur peut présenter un muret d'étanchéité avec la paroi radialement interne de la chambre de combustion. Ainsi, selon qu'il est disposé sur le bord radialement interne ou (respectivement) externe du déflecteur, le muret d'étanchéité aiguille tout l'air de refroidissement débité au travers des perçages du fond de chambre vers la paroi radialement externe ou (respectivement) interne de la chambre de combustion. Dans une forme de réalisation avantageuse, compatible avec l'une, l'autre ou les deux dispositions précédentes à la fois, le muret d'étanchéité présente une lumière d'écoulement disposée de manière à guider vers un plan radial déterminé un écoulement d'air de refroidissement sur la paroi radialement interne ou externe correspondante de la chambre. Le plan radial déterminé peut avantageusement contenir l'axe général du système d'injection correspondant et la lumière d'écoulement être ménagée au centre du muret d'étanchéité. Ainsi, avec cette lumière d'écoulement ménagée dans le muret d'étanchéité, l'invention favorise l'écoulement d'air de refroidissement sur la paroi externe et/ou interne de la chambre de combustion au niveau des axes des injecteurs, ce qui permet d'éviter la formation de points chauds dans ces régions. Bien entendu, cette solution serait applicable en tout point de la circonférence des parois externe et interne de la chambre de combustion, et pas uniquement au niveau des axes des injecteurs. Le bord radialement interne ou externe du déflecteur peut revêtir la 30 forme d'un becquet (ou languette) de guidage incurvé en périphérie duquel est réalisé ledit muret d'étanchéité. L'invention a également pour objet un moteur à turbine à gaz comportant une chambre de combustion telle que définie ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description de trois exemples de réalisation, donnés à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 (déjà commentée) représente en coupe axiale une moitié de chambre de combustion de type divergent en soi connue ; - la figure 2 (déjà commentée) est une vue en perspective d'un déflecteur de l'art antérieur utilisé pour la protection thermique de la paroi du fond de chambre cle combustion ; la figure 3 (déjà commentée) représente un détail de la figure 1 ; la figure 4 est une vue de la région du fond de chambre analogue à la figure 1 et qui représente un premier exemple de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue analogue à la figure 3 d'un détail de la figure 4; la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 représentant un second exemple de réalisation de l'invention ; la figure 7 est une vue de face d'un déflecteur conformément à un troisième exemple de réalisation de l'invention. Dans la suite de cet exposé, les éléments correspondant à des éléments déjà décrits en référence aux figures 1 à 3 seront désignés par les mêmes références numériques dont il est retranché 100. Ainsi, comme précédemment, la chambre de combustion selon la présente invention comprend une paroi radialement interne 14 et une paroi radialement externe 12, toutes deux reliées par une paroi tronconique qui forme un fond 16 de la chambre de combustion 10. Le fond de chambre 16 est pourvu d'une pluralité d'ouvertures recevant chacune un système d'injection 18 de carburant. Des déflecteurs 22 de protection thermique sont fixés sur le fond de chambre 16. Chaque déflecteur 22 revêt la forme générale d'une plaque présentant un bord radialement externe 22f, un bord radialement interne 22e et une ouverture centrale 22a qui vient s'aligner en regard d'une des ouvertures de réception de système d'injection 18 dans le fond de chambre 16. Des perçages 24 ménagés dans le fond de chambre 16 assurent un passage d'air de refroidissement sur .one face amont de chaque déflecteur 22. Dans l'exemple de réalisation de l'invention illustré sur les figures 4 et 5, le bord radialement externe du déflecteur 22 est réalisé sous la forme d'un muret 23f d'étanchéité en vue d'assurer une étanchéité entre le déflecteur 22 et la paroi radialement externe 12 de la chambre de combustion. En revanche, le bord radialement interne 22e du déflecteur 22 demeure conforme à l'art antérieur, à savoir qu'il ménage un interstice avec la paroi interne 14 de la chambre 10 et forme un becquet ou languette de guidage incurvé vers le foyer de combustion de manière à initier la formation d'un film d'air de refroidissement de la paroi interne 14. Ainsi, la présence du muret 23f d'étanchéité avec la paroi externe 12 entraîne un aiguillage de tout l'air de refroidissement débité au travers des perçages 24 vers la paroi radialement interne 14 de la chambre de combustion. Alternativement, toujours selon l'invention, il est possible de disposer le muret d'étanchéité au niveau du bord radialement interne 22e du déflecteur 22 et de conserver un becquet de guidage sur le bord externe 22f, afin d'aiguiller tout l'air de refroidissement vers la paroi externe 12 de la chambre de combustion. La figure 6 illustre une variante de réalisation du muret 23f' d'étanchéité avec la paroi radialement externe 12 de la chambre de combustion. Ici, le bord radialement externe 22f revêt la forme d'un becquet de guidage incurvé conventionnel sur lequel est ménagé le muret d'étanchéité 23f'. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 7, le bord radialement externe du déflecteur 22 comporte un muret d'étanchéité 23f ou 23f' partiel, c'est-à-dire que ce muret n'est pas intégral sur tout le long du bord externe du déflecteur 22 comme dans les deux exemples précédents mais présente une lumière d'écoulement centrale 21f disposée de manière à guider l'air de refroidissement vers un plan radial P déterminé contenant l'axe général du système d'injection 18 correspondant. L'écoulement d'air de refroidissement focalisé dans cette région de la paroi 12 par la lumière d'écoulement 21f permet d'éviter la formation de points chauds. Le bord radialement interne du déflecteur 22 pourrait de même comporter un muret partiel d'étanchéité similaire en vue de guider l'air de refroidissement selon un axe particulier et d'éviter la formation de points chauds sur la paroi interne 14 de la chambre. Comme il va de soi, et cornme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas au seul exemple de réalisation décrit ci-dessus; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application entrant dans le cadre des revendications qui suivent.25 REVENDICATIONS1. Chambre de combustion annulaire de moteur à turbine à gaz, comprenant une paroi radialement interne (14) et une paroi radialement externe (12) reliées par une paroi formant un fond (16) de la chambre de combustion (10), le fond de chambre (16) étant pourvu d'ouvertures destinées à recevoir chacune un système d'injection (18) de carburant, plusieurs déflecteurs (22) de protection thermique étant fixés sur ledit fond de chambre (16), chaque déflecteur (22) revêtant la forme générale d'une plaque présentant une ouverture centrale (22a), un bord radialement externe (22f) et un bord radialement interne (22e), des perçages (24) ménagés dans le fond de chambre (16) assurant un passage d'air de refroidissement sur une face arnont de chaque déflecteur (22), caractérisée en ce que le bord radialement externe d'un déflecteur (22) présente un muret (23f, 23f') d'étanchéité avec la paroi radialement externe (12) de la chambre de combustion. 2. Chambre de combustion annulaire de moteur à turbine à gaz, comprenant une paroi radialement interne (14) et une paroi radialement externe (12) reliées par une paroi formant un fond (16) de la chambre de combustion (10), le fond de chambre (16) étant pourvu d'ouvertures destinées à recevoir chacune un système d'injection (18) de carburant, plusieurs déflecteurs (22) de protection thermique étant fixés sur ledit fond de chambre (16), chaque déflecteur (22) revêtant la forme générale d'une plaque présentant une ouverture centrale (22a), un bord radialement externe (22f) et un bord radialement interne (22e), des perçages (24) ménagés dans le fond de chambre (16) assurant un passage d'air de refroidissement sur une face amont de chaque déflecteur (22), caractérisée en ce que le bord radialement interne d'un déflecteur (22) présente un muret d'étanchéité avec la paroi radialement interne (14) de la chambre de combustion. 3. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit muret d'étanchéité (23f, 23f') présente une lumière d'écoulement (21f) disposée de manière à guider vers un plan radial déterminé (P) un écoulement d'air de refroidissement sur la paroi radialement interne (14) ou externe (12) correspondante de la chambre. 4. Chambre de combustion selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit plan radial déterminé (P) contient l'axe général du système d'injection (18) correspondant et en ce que ladite lumière d'écoulement (21f) est ménagée au centre du muret d'étanchéité (23f, 23f'). 5. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le bord radialement interne ou externe (22f) du déflecteur (22) revêt la forme d'un becquet de guidage incurvé en périphérie duquel est réalisé ledit muret d'étanchéité (23f'). 6. Moteur à turbine à gaz comportant une chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.20