Brevet FR3011065A1 — publié le 20150327

EMBOUT DE NEZ D'INJECTEUR DE CARBURANT FORMANT UN PASSAGE D'AIR AUTOUR DU NEZ D'INJECTEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention appartient au domaine technique des systèmes d'injection de turbomachine. Plus précisément, l'invention se rapporte à une partie terminale d'injecteur de carburant de turbomachine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les systèmes d'injection de carburant de turbomachine connus comprennent une traversée coulissante pourvue d'un orifice de logement d'injecteur de carburant. L'injecteur est raccordé mécaniquement à la traversée coulissante le long d'une surface de liaison du nez d'injecteur. La surface de liaison est de forme sphérique pour former une liaison rotule avec l'orifice de logement cylindrique. La liaison rotule entre le nez d'injecteur et la traversée coulissante permet de compenser les défauts d'alignement dus aux tolérances de fabrications des différents éléments de la chambre de combustion de turbomachine et aux déplacements relatifs de ces éléments. Les déplacements relatifs résultent notamment de la dilatation thermique différentielle des éléments de la chambre de combustion et de phénomènes vibratoires lors du fonctionnement de la turbomachine. Après une durée conséquente de mise en service de la turbomachine, il est possible de constater une usure marquée du nez d'injecteur. Cette usure s'explique entre autres du fait des frottements du nez d'injecteur dans la traversée coulissante et du fait de la faible superficie de la surface de liaison. L'usure du nez d'injecteur a pour conséquence de provoquer un débit de fuite non contrôlée dans une zone de fuite de l'orifice de logement. Par ailleurs, le nez d'injecteur peut être soumis à de fortes températures. Des résidus formés à haute température sont alors susceptibles de s'accumuler à proximité du nez d'injecteur ou dans le nez d'injecteur. Ces déchets souvent abrasifs peuvent notamment conduire à une usure prématurée du nez d'injecteur. Il existe donc un besoin pour limiter l'usure du nez d'injecteur d'un système d'injection de turbomachine, tout en assurant une bonne protection thermique de l'injecteur. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet une partie terminale d'injecteur de carburant de turbomachine, comprenant un nez d'injecteur annulaire et un embout autour du nez d'injecteur, l'embout formant un passage d'écoulement d'un flux d'air destiné à se mélanger avec le carburant en sortie du nez d'injecteur, l'embout comprenant une surface extérieure de liaison configurée pour venir se loger dans un orifice de logement d'une traversée coulissante de système d'injection de turbomachine. L'embout présente une surface extérieure de liaison plus importante que le nez d'injecteur. Par conséquent, la partie terminale permet de limiter l'usure du nez d'injecteur et donc les débits de fuite parasite. Par ailleurs, l'embout permet un refroidissement du nez d'injecteur par le flux d'air. De ce fait, l'embout joue le rôle de protection thermique du nez d'injecteur. De plus, en étant situé autour de l'injecteur, l'embout permet de limiter le dépôt de déchets à proximité du nez d'injecteur, notamment de résidus de combustion. L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non : Avantageusement, la partie terminale comprend un moyen de giration du flux d'air. Le moyen de giration du flux d'air permet un meilleur mélange de l'air du flux d'air et du carburant en sortie du nez d'injecteur, une meilleure pulvérisation du carburant et un meilleur refroidissement du nez d'injecteur par le flux d'air. Le moyen de giration du flux d'air est notamment configuré pour mettre le flux d'air en giration autour du nez d'injecteur. Le moyen de giration du flux d'air peut se situer dans le passage d'écoulement du flux d'air. En d'autres termes, le moyen de giration se trouve alors entre l'embout et le nez d'injecteur. Le moyen de giration du flux d'air comprend de préférence une pluralité d'ailettes obliques traversant le passage d'écoulement du flux d'air. En variante, le moyen de giration comprend par exemple une pluralité de perforations, notamment d'inclinaisons différentes, pour introduire un écoulement secondaire d'air destiné à se mélanger avec l'air du flux d'air à l'intérieur du passage. Les perforations sont par exemple pratiquées sur la surface extérieure de l'embout, notamment à proximité de la surface extérieure de liaison. Plus généralement, l'invention a également trait à un embout de nez d'injecteur de carburant de turbomachine, l'embout comprenant un moyen de giration du flux d'air, l'embout étant configuré pour envelopper le nez d'injecteur en formant un passage d'écoulement d'un flux d'air autour du nez d'injecteur. L'embout comprend de préférence dans ce cas une surface externe de liaison configurée pour venir se loger dans un orifice de logement d'une traversée coulissante de système d'injection de turbomachine. Selon une caractéristique supplémentaire, l'embout comprend une sortie du flux d'air de forme évasée centrée sur le nez d'injecteur. La sortie permet alors la pulvérisation d'un cône de mélange d'air et de carburant pour alimenter la turbomachine. L'embout comprend de préférence un manchon interne configuré pour être en contact mécanique direct avec le nez d'injecteur et un manchon externe configuré pour recouvrir le manchon interne, le manchon interne portant une pluralité d'ailettes obliques dans le passage d'écoulement du flux d'air, le passage d'écoulement du flux d'air étant situé entre le manchon interne et le manchon externe. Dans cette configuration préférée, le manchon externe peut s'user indépendamment du manchon interne, notamment au niveau de la surface externe de liaison qui se situe sur le manchon externe. Il est alors possible de remplacer le manchon externe tout en conservant le manchon interne et de réaliser ainsi une économie en évitant de remplacer inutilement les ailettes obliques. Le manchon externe recouvre de préférence intégralement le manchon interne afin notamment de limiter l'usure du manchon interne et de mieux diriger le flux d'air. L'injecteur est de préférence de forme annulaire. Dans ce cas, le passage et plus généralement l'embout sont de préférence annulaires. Selon une particularité de réalisation, le nez d'injecteur comprend notamment un premier canal annulaire d'admission de carburant, un deuxième canal annulaire d'admission de carburant séparé du premier canal par une paroi de partition, une première rangée annulaire d'ailettes obliques orientées dans un premier sens traversant le premier canal et une deuxième rangée annulaire d'ailettes obliques orientées dans un deuxième sens traversant le deuxième canal. L'air traversant le passage et l'air approvisionnant l'embout proviennent alors d'un compresseur de turbomachine. L'injecteur est un injecteur connu sous le nom d' « injecteur aéromécanique ». En particulier, l'invention se rapporte aussi à un injecteur de carburant comprenant une partie terminale telle que définie ci-dessus. En outre, l'invention concerne également un ensemble de turbomachine comprenant un injecteur tel que défini ci-dessus et un système d'injection configuré pour être raccordé mécaniquement à un fond de chambre de combustion de turbomachine, le système d'injection comprenant une traversée coulissante comprenant un orifice de logement pour loger la surface extérieure de liaison. Selon une caractéristique additionnelle, la surface externe de liaison est de préférence sensiblement sphérique et l'orifice de logement est sensiblement cylindrique. Ainsi, l'embout est configuré pour former une liaison rotule avec la traversée coulissante, notamment de manière à compenser les défauts d'alignement du système d'injection. De préférence, le système d'injection comprend une partie aval comprenant un espace de logement de la traversée coulissante et un unique espace annulaire aval comprenant un moyen de giration d'un flux d'air autour de l'embout. Dans ce cas, le moyen de giration peut notamment être constitué d'une pluralité d'ailettes obliques aval configurées pour imprimer à un flux d'air traversant l'espace annulaire aval un mouvement giratoire autour de l'embout. Autrement dit, un passage comprenant un moyen de giration est susceptible d'être déplacé du système d'injection vers la partie terminale. L'embout permet ainsi un transfert de masse du système d'injection vers la partie terminale d'injecteur. Plus généralement, si la masse de l'embout est inférieure au gain de masse du système d'injection du fait du retrait d'un espace annulaire pourvu d'un moyen de giration, la masse totale de l'ensemble de turbomachine est diminuée. Le coût de fonctionnement de la turbomachine est ainsi réduit. L'embout permet également un déplacement des fonctions d'amélioration de la composition du mélange d'air et de carburant, d'amélioration de la pulvérisation du mélange et de refroidissement du mélange du système d'injection vers la partie terminale. La conception du système d'injection peut donc être simplifiée par transfert de ces fonctions du système d'injection à la partie terminale. Par ailleurs, le refroidissement de l'injecteur est aussi amélioré grâce à l'embout. L'invention porte également sur une chambre de combustion de turbomachine comprenant l'ensemble de turbomachine tel que défini ci-dessus. L'invention se rapporte enfin à une turbomachine comprenant une chambre de combustion telle que définie ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une représente une vue schématique en coupe longitudinale d'une chambre de combustion de turbomachine d'aéronef comprenant une partie terminale d'injecteur de carburant, selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la partie terminale d'injecteur de carburant représentée à la figure 1; la figure 3 est une vue partielle d'un embout de partie terminale d'injecteur, selon le mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du nez d'injecteur autour duquel est situé l'embout de la figure 3. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. En référence à la figure 1, il est représenté une chambre de combustion 2 d'une turbomachine 1 d'aéronef. La chambre de combustion 2 est annulaire autour d'un axe de turbomachine 1. La chambre de combustion 2 comporte une paroi de carter intérieure fixe 4 et une paroi de carter extérieure 6. La paroi de carter extérieure 6 délimite avec une paroi de chambre extérieure 12 un passage 14 d'écoulement d'air. De même, la paroi de carter intérieure 4 définit avec une paroi de chambre intérieure 8 un second passage 10 d'écoulement d'air. Les parois de chambre intérieure 8 et extérieure 12 sont reliés par un fond de chambre 16 de la chambre de combustion 2. La chambre de combustion 2 de turbomachine 1 comprend un ensemble de turbomachine 1 incluant au moins un système d'injection 18 configuré pour être raccordé mécaniquement au fond de chambre 16 de combustion. De préférence, l'ensemble comprend une pluralité de systèmes d'injection 18 destinés à être chacun alimenté en carburant par un injecteur de carburant 80. L'ensemble comprend autant d'injecteurs 80 que de systèmes d'injections 18. En pratique, une pluralité de systèmes d'injection 18 et d'injecteurs 80 associés sont montés sur le fond de chambre 16. Pour plus de visibilité, un seul système d'injection 18 est représenté à la figure 1. L'injecteur associé 80 sera décrit plus en détail à la figure 2. Chaque système d'injection 18 comprend une traversée coulissante 26 et une partie aval fixe de système d'injection 18. La partie aval de système d'injection 18 comprend un espace de logement de la traversée coulissante 26. De plus, la partie aval comprend au moins un espace annulaire aval 24 pourvu d'un moyen de giration 244 de flux d'air et un bol mélangeur 28 en aval de l'espace annulaire aval 24. Le bol mélangeur 28 présente une symétrie de révolution par rapport à un axe 3 de bol mélangeur 28 qui est en général confondu avec un axe de révolution du système d'injection 18. Le bol mélangeur 28 est solidaire du fond de chambre 16. L'espace annulaire aval 24 est pourvu d'un moyen de giration du flux d'air 244 est également connu sous le nom de « vrille », de l'anglais « swirler ». Autrement dit, le moyen de giration 244 est configuré pour imprimer à un flux d'air Fa un mouvement de giration autour de la partie terminale 80b de l'injecteur 80. Sur la figure 1, le moyen de giration du flux d'air 244 est constitué par une pluralité d'ailettes obliques 244 traversant l'espace annulaire aval 24. Pour un meilleur mélange d'air Fa et de carburant Ca en entrée de chambre de combustion 2, les ailettes obliques 244 sont notamment disposées régulièrement. Les ailettes obliques 244 forment par exemple au moins une rangée annulaire d'ailettes 244 inclinées dans un même sens. Le système d'injection 18 de la figure 1 ne comprend qu'un unique espace annulaire aval 24 pourvu d'un moyen de giration 244 au lieu d'au moins deux espaces annulaires aval dans les systèmes d'injection de l'art antérieur, du fait de la configuration de la partie terminale 80b de l'injecteur 80, en particulier de l'embout 90. La traversée coulissante 26 est montée coulissante dans l'espace de logement, en amont de l'espace annulaire aval 24. La traversée coulissante 26 comprend un orifice de logement 262 de la partie terminale 80b alimentant le système d'injection 18 en carburant. Sur la figure 1, l'orifice de logement 262 est de forme cylindrique tandis que la surface extérieure de liaison 902 pour raccorder mécaniquement la partie terminale 80b à l'orifice de logement 262 est de forme sphérique. De cette manière, la partie terminale 80b de l'injecteur 80 forme une liaison rotule avec l'orifice de logement 262, ce qui permet de compenser les éventuels défauts d'alignement de la chambre de combustion. En référence à la figure 2, chaque injecteur 80 comprend une partie amont 80a comprenant une canne d'injection et une partie terminale 80b. La partie terminale 80 inclut un nez 82 d'injecteur 80 annulaire et un embout 90 situé autour du nez 82 d'injecteur 80. L'embout 90 est configuré pour envelopper le nez 82 d'injecteur 80 en formant un passage 92 d'écoulement d'un flux d'air Fa autour du nez 82 d'injecteur 80. En particulier, l'embout 90 joue le rôle d'enveloppe mécaniquement protectrice vis-à-vis de l'usure susceptible d'être générée par frottement du nez d'injecteur 82 avec la traversée coulissante 26, tout en conférant une protection thermique au nez 82 d'injecteur 80 par le biais du passage 92 d'écoulement d'un flux d'air Fa. La surface extérieure de liaison 902 est située sur la partie amont 90a de l'embout 90. La partie amont 90a est en saillie par rapport au reste de l'embout 90, notamment la partie aval 90b de l'embout. La partie aval 90b de l'embout ou sortie 90b du flux d'air Fa est de forme évasée. La sortie 90b est aussi centrée sur le nez 82 d'injecteur 80. De cette manière, le mélange de l'air du passage 92 d'écoulement d'un flux d'air Fa et du carburant en sortie 85 de l'injecteur 80 peut mieux s'effectuer. Surtout, le mélange peut être pulvérisé dans la chambre de combustion 2 selon un cône de pulvérisation avec un angle maximum a suffisamment important. L'embout 90 comprend au moins un premier orifice 91 et un deuxième orifice 95 opposé au premier orifice 91 délimitant le passage 92 d'écoulement du flux d'air Fa. Le premier orifice 91 est délimité par la partie amont 90a de l'embout 90 tandis que le deuxième orifice 95 est délimité par la partie aval 90b de l'embout 90. Le deuxième orifice 95 présente une surface plus faible pour l'écoulement du flux d'air Fa que le premier orifice 91. Du fait de ce rétrécissement, l'embout 90 est configuré à la manière d'un « venturi », c'est-à-dire que l'air est accéléré entre le premier orifice 91 et le deuxième orifice 95, de manière à permettre notamment une meilleure distribution du carburant Ca mélangé à l'air, dans la chambre de combustion 2. La partie terminale 80b comprend un moyen de giration 94 du flux d'air Fa. Tout moyen de giration 94 apte à imprimer un mouvement de giration à un flux d'air autour de la partie terminale 80b peut être utilisé par l'homme du métier. De manière similaire à ce qui a été décrit à propos de l'espace annulaire 24 pourvu du moyen de giration 244, le passage 92 pourvu du moyen de giration 94 peut être qualifié de « vrille », de l'anglais « swirler ». Autrement dit, le moyen de giration 94 est configuré pour imprimer à un flux d'air Fa un mouvement de giration autour du nez 82 d'injecteur 80 annulaire. Le passage 92 formé par l'embout 90, surtout en présence d'un moyen de giration 94 de la partie terminale 80b, est susceptible de permettre de supprimer une vrille du système d'injection 18 sans dégrader les performances de la turbomachine 1 en termes de qualité de la combustion. Les performances générales de la turbomachine 1 sont donc susceptibles d'être améliorées sensiblement par l'invention. En référence aux figures 2 et 3, le moyen de giration du flux d'air 94 est constitué par une pluralité d'ailettes obliques 94 traversant le passage 92. Toujours par analogie avec ce qui précède, les ailettes obliques 94 sont notamment disposées régulièrement. Les ailettes 94 forment par exemple au moins une rangée annulaire d'ailettes 94 inclinées dans un même sens. En référence plus spécifiquement à la figure 3, l'embout 90 comprend un manchon interne 96 configuré pour être en contact mécanique direct avec le nez 82 d'injecteur 80 et un manchon externe 98 configuré pour recouvrir le manchon interne 96. La périphérie du manchon interne 96 supporte la pluralité d'ailettes 94 obliques. Le manchon externe 98 peut alors s'user indépendamment du manchon interne 96 et être remplacé indépendamment du manchon interne 96. Dans cette configuration préférée, le passage 92 d'écoulement du flux d'air Fa étant situé entre le manchon interne 96 et le manchon externe 98. Les ailettes obliques 94 sont situées dans le passage 92 d'écoulement du flux d'air Fa. Le manchon externe 98 recouvre de préférence intégralement le manchon interne 96 afin notamment de limiter l'usure du manchon interne 96 et de mieux diriger le flux d'air Fa à l'intérieur du passage 92. Le manchon externe 98 forme alors une enveloppe extérieure entourant tout le manchon interne 96, en particulier les ailettes obliques 94. Le manchon interne 96 est de préférence fixé au nez 82 d'injecteur 80, par exemple par brasure. De même, le manchon externe 98 est de préférence fixé au manchon interne 96. Le manchon externe 98 est notamment raccordé mécaniquement au manchon interne 96 par brasure du manchon externe 98 sur les ailettes 94. En référence à la figure 4, le nez 82 d'injecteur 80 entouré par l'embout 90 comprend un premier canal 822 annulaire d'admission de carburant et un deuxième canal annulaire 832 d'admission de carburant séparé du premier canal par une paroi de partition 86. Le nez 82 d'injecteur 80 inclue une première rangée annulaire d'ailettes 824 obliques orientées dans un premier sens traversant le premier canal 822 et une deuxième rangée annulaire d'ailettes 84 obliques orientées dans un deuxième sens traversant le deuxième canal 832. Les ailettes obliques 824, 84, 94 et 244 sont inclinées dans des sens identiques ou non, par exemple alternées ou non. Toujours par analogie, le premier canal 822 annulaire pourvu de la première rangée annulaire d'ailettes 824 et le deuxième canal 83 2 annulaire pourvu de la deuxième rangée annulaire d'ailettes 84 peuvent être qualifiés de « vrille ». L'ensemble de turbomachine 1 comprend alors quatre vrilles, les deux vrilles 822, 832 à l'intérieur du nez 82 d'injecteur 80, la vrille interne formée par le passage 92 et la vrille externe formée par l'espace annulaire aval 24. L'écoulement de l'air et l'écoulement de carburant alimentant la chambre de combustion 2 sont représentés en référence à nouveau à la figure 1 et à la figure 2. L'injecteur 80 et le système d'injection 18 sont alimentés dans la direction de la flèche 48 en air sous pression au niveau du passage 46. Cet air sous pression sert notamment à la combustion ou au refroidissement de la chambre de combustion 2. Une partie de cet air est introduit dans la chambre de combustion 2 au niveau de l'ouverture centrale du carénage 50, comme schématisé par la flèche 52, tandis qu'une autre partie de l'air s'écoule vers les passages 10 et 14 d'écoulement d'air respectivement selon les directions 54 et 56 puis selon la direction 60. L'écoulement d'air schématisé par les flèches 60 pénètre ensuite dans la chambre de combustion 2 par des orifices primaires et des orifices de dilution. Une partie de l'air provenant de l'écoulement selon les flèches 52 alimente directement le système d'injection 18 au niveau de trous de purges et au niveau de l'unique vrille 24 du système d'injection 18. Par ailleurs, une autre partie de l'air de l'écoulement selon les flèches 52 forme un flux d'air Fa qui circule dans le passage 92 de la partie terminale 80b en passant par le premier orifice 91 en direction du deuxième orifice 95. En parallèle, du carburant Ca s'écoule le long de la canne d'injection 80a en direction de la partie terminale 80b. Le flux d'air Fa traversant le passage 92 formé entre l'embout 90 et le nez 82 d'injecteur 80 se mélange alors avec le carburant Ca en sortie 85 du nez 82 d'injecteur 80 selon un cône de pulvérisation avec un angle maximum a souhaité. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention. REVENDICATIONS1. Partie terminale (80b) d'injecteur (80) de carburant (Ca) de turbomachine (1), comprenant un nez (82) d'injecteur (80) annulaire, caractérisée en ce que la partie terminale (80b) comprend un embout (90) autour du nez (82) d'injecteur (80), l'embout (90) formant un passage (92) d'écoulement d'un flux d'air (Fa) destiné à se mélanger avec le carburant (Ca) en sortie (85) du nez (82) d'injecteur (80), l'embout (90) comprenant une surface extérieure de liaison (902) configurée pour venir se loger dans un orifice de logement (262) d'une traversée coulissante (26) de système d'injection (18) de turbomachine (1). 2. Partie terminale (80b) d'injecteur (80) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la partie terminale (80b) comprend un moyen de giration (94) du flux d'air (Fa). 3. Partie terminale (80b) d'injecteur (80) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'embout (90) comprend une sortie (90b) du flux d'air (Fa) de forme évasée centrée sur le nez (82) d'injecteur (80). 4. Partie terminale (80b) d'injecteur (80) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'embout (90) comprend un manchon interne (96) configuré pour être en contact mécanique direct avec le nez (82) d'injecteur (80) et un manchon externe (98) configuré pour recouvrir le manchon interne (96), le manchon interne (96) portant une pluralité d'ailettes (94) obliques dans le passage (92) d'écoulement du flux d'air (Fa), le passage (92) d'écoulement du flux d'air (Fa) étant situé entre le manchon interne (96) et le manchon externe (98). 5. Injecteur (80) de carburant comprenant une partie terminale (80b) selon l'une quelconque des revendications précédentes.30 6. Ensemble de turbomachine (1) comprenant un injecteur (80) selon la revendication précédente et un système d'injection (18) configuré pour être raccordé mécaniquement à un fond de chambre (16) de combustion de turbomachine (1), le système d'injection (18) comprenant une traversée coulissante (26) comprenant un orifice de logement (262) pour loger la surface extérieure de liaison (902). 7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface extérieure de liaison (902) est sensiblement sphérique et l'orifice de logement (262) sensiblement cylindrique. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le système d'injection (18) comprend une partie aval comprenant un espace de logement de la traversée coulissante (26) et un unique espace annulaire aval (24) comprenant un moyen de giration (244) d'un flux d'air (Fa) autour de l'embout (90). 9. Chambre de combustion (2) de turbomachine (1) comprenant un ensemble de turbomachine (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8. 10. Turbomachine (1) comprenant une chambre de combustion (2) selon la revendication précédente.