Brevet FR3013805A1 — publié le 20150529

DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui des ensembles de combustion de carburant, comprenant une chambre de combustion du type à cannes de prévaporisation, disposée dans un carter. ETAT DE LA TECHNIQUE En référence à la figure 1, une turbomachine comprenant classiquement un ensemble de combustion comprenant un carter, dans lequel est disposée une chambre de combustion. La chambre de combustion 10 comprend deux parois de révolution respectivement interne 11 et externe 12 s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre, et reliées par une paroi annulaire de fond de chambre 13. Le carter 20 comprend également une paroi externe de révolution 22, dite virole externe, s'étendant autour de la chambre de combustion, et à laquelle est fixée la paroi externe de celle-ci. Lorsque la chambre de combustion est du type à cannes de prévaporisation, l'ensemble de combustion comprend en outre au moins une canne de prévaporisation 30, associée à un injecteur de carburant 40 dit « injecteur principal ». Un injecteur principal injecte du carburant une fois que la combustion au sein de la chambre a déjà été initiée par un autre type d'injecteur dit « injecteur de démarrage ». La canne de prévaporisation comprend un conduit débouchant à l'intérieur de la chambre de combustion, et à l'intérieur duquel débouche un injecteur principal. Lorsque la combustion a lieu dans la chambre, les parois de la canne de prévaporisation chauffent, et le carburant projeté sur ces parois par l'injecteur est évaporé à leur contact et vient se mélanger à un débit d'air calibré en entrée de la canne, avant de s'enflammer dans la chambre de combustion en sortie de la canne. La canne de prévaporisation est elle-même fixée à la chambre de combustion, au niveau de la paroi externe ou de la paroi de fond de chambre de celle-ci, et pénètre dans la chambre de combustion au travers d'une ouverture pratiquée dans la paroi. Les cannes de prévaporisation présentent de nombreux avantages ; notamment, elles présentent un faible coût de production, un haut rendement de combustion et suppriment d'éventuelles instabilités de combustion. Cependant, la durée de vie des cannes est limitée en fonctionnement car elles évoluent dans un environnement agressif. En effet, les cannes sont immergées dans l'écoulement et subissent donc de fortes températures mais peuvent aussi être exposées à des phénomènes d'oxydation-corrosion au contact du mélange gazeux air-carburant qui les traverse. Or, du fait que les cannes sont fixées sur la chambre de combustion, leur remplacement nécessite de démonter la turbomachine dans laquelle l'ensemble de combustion est disposé, et de déposer la chambre de combustion en centre de réparation. Les endommagements des cannes de prévaporisation impliquent donc des couts de maintenance et de production élevés, et une immobilisation forcée de la turbomachine à chaque nécessité de maintenance. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but de l'invention est de pallier au moins un problème évoqué ci-avant, en proposant un ensemble d'injection comprenant une chambre de combustion et au moins une canne de prévaporisation dont la maintenance soit facilitée. En particulier, un but de l'invention est de proposer un ensemble d'injection permettant un accès simplifié aux cannes de prévaporisation. A cet égard, l'invention a pour objet un ensemble de combustion de turbomachine, comprenant : - un carter, - une chambre de combustion de carburant, disposée dans le carter, la chambre de combustion comprenant deux parois de révolution respectivement interne et externe s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et étant reliées par une paroi de fond de chambre, et - au moins une canne de prévaporisation, s'étendant dans la chambre de combustion, l'ensemble étant caractérisé en ce que la canne de prévaporisation est montée sur le carter et pénètre dans la chambre de combustion au travers d'une ouverture réalisée dans la paroi externe de celle-ci. Avantageusement, mais facultativement, l'ensemble de combustion selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - la canne de prévaporisation est montée sur le carter de manière amovible. - le carter comprend une virole pourvue d'une ouverture en regard de l'ouverture de la paroi externe de la chambre de combustion, et un bossage tubulaire rapporté sur ladite virole autour de l'ouverture, et dans lequel la canne de prévaporisation est rapportée sur le bossage et s'étend au travers de l'ouverture de la virole du carter. - L'ensemble comprend en outre un injecteur de carburant débouchant dans la canne de prévaporisation, et dans lequel la canne de prévaporisation comprend un socle rapporté sur le bossage, et l'injecteur de carburant comprend une platine rapportée sur le socle de la canne de prévaporisation, et un conduit d'injection s'étendant dans la canne. - La canne de prévaporisation comprend une paroi s'étendant entre la virole du carter et la paroi externe de la chambre de combustion, ladite paroi de la canne comprenant au moins un orifice d'admission d'air. - Le conduit d'injection de l'injecteur s'étend dans la canne de prévaporisation au-delà du ou des orifices d'admission d'air, pour empêcher l'injection de carburant hors de la canne. - La canne de prévaporisation débouche dans la chambre de combustion par au moins un embout dirigé vers la paroi de fond de chambre. - L'ensemble comprend en outre une bague d'étanchéité, disposée entre la canne de prévaporisation et un bord de l'ouverture de la paroi de la chambre de combustion, la bague étant adaptée pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion au niveau de ladite ouverture. - La bague d'étanchéité est montée avec jeu sur la paroi externe de la chambre de combustion, et comprend une platine annulaire s'étendant autour de la canne de prévaporisation, la canne de prévaporisation étant montée rotulante sur ladite platine annulaire. L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant un ensemble de combustion selon la description qui précède. L'ensemble de combustion proposé permet d'accéder facilement aux cannes de prévaporisation par le carter, ce qui simplifie les opérations de maintenance, puisqu'en particulier il n'est plus nécessaire de déposer la chambre de combustion pour pouvoir remplacer ou réparer les cannes de prévaporisation. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1, déjà décrite, est une vue partielle d'un ensemble de combustion de l'état de la technique. - Les figures 2a à 2c représentent des vues partielles d'un ensemble de combustion selon différents modes de réalisation de l'invention. - La figure 3 représente un détail de réalisation d'un ensemble de combustion selon un mode de réalisation de l'invention. - La figure 4 représente schématiquement une turbomachine comprenant un tel ensemble de combustion. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION En référence à la figure 4, on a représenté une turbomachine T comprenant un ensemble de combustion 1. Cet ensemble de combustion, qui est représenté partiellement sur les figures 2a à 2c et 3, comprend une chambre de combustion 10, comprenant deux parois de révolution respectivement interne 11 et externe 12 s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre, et étant reliées entre elles par une paroi annulaire 13 de fond de chambre. L'ensemble de combustion 1 comprend en outre un carter 20, dans lequel est disposée la chambre de combustion. Le carter 20 comprend une virole externe 22, qui est une paroi de révolution s'étendant autour de la chambre 10 de combustion, cette dernière étant fixée sur la virole 22, au niveau de sa paroi externe 12. En outre, l'ensemble de combustion 1 comprend au moins une, et de préférence une pluralité de cannes de prévaporisation 30. Les cannes de prévaporisation sont avantageusement au nombre de 4 à 20, et réparties régulièrement, c'est-à-dire avantageusement à intervalle angulaire constant, sur la circonférence de la chambre de combustion. Chaque canne de prévaporisation 30 comprend une paroi tubulaire 31 formant un conduit 32 s'étendant à l'intérieur de la chambre de combustion 10, et débouchant dans celle-ci par au moins un embout 33. En outre, comme visible sur la figure 3c (cet élément ayant été omis dans les autres figures), un injecteur de carburant 40 s'étend dans le conduit 32 de chaque canne de prévaporisation et débouche dans ledit conduit 32 pour y injecter du carburant. Comme expliqué précédemment, le carburant est projeté par l'injecteur 40 contre la paroi 31 de la canne, qui est chauffée par la combustion ayant lieu dans la chambre de combustion. Au contact de la paroi le carburant se vaporise et se mélange avec de l'air provenant d'un ou plusieurs orifices 35 réalisés dans la paroi 31 de la canne, entre la virole externe 22 du carter 20 et la paroi externe 12 de la chambre de combustion. Plusieurs dispositions d'orifices 35 sur la paroi 31 de la canne ont été représentées dans les figures 2a à 2c ; la disposition préférée est sélectionnée en fonction de l'utilisation de la canne 30 et de son besoin en air. Le mélange air-carburant pénètre dans la chambre de combustion par le ou les embouts 33 de la canne de prévaporisation 30. Avantageusement, chaque canne présente deux embouts 33, pour maximiser le débit de mélange air-carburant injecté dans la chambre. De plus, chaque embout 33 est de préférence orienté vers la paroi de fond de chambre 13 pour maximiser la combustion du mélange dans la chambre et donc le rendement énergétique de la turbomachine dans laquelle cet ensemble est disposé. Ainsi, parmi les modes de réalisation de la canne de prévaporisation représentés figures 2a à 2c, celui de la figure 2c est un mode de réalisation préféré puisqu'il présente deux embouts disposés à une distance égale de l'injecteur 40, permettant que les débits de carburant injectés par les deux embouts soient homogènes. De plus les deux embouts 33 sont orientés vers la paroi de fond de chambre 13, permettant une bonne combustion du carburant injecté. De retour aux figures 2a à 2c et 3, chaque canne de prévaporisation 30 est montée sur la virole externe 22 du carter 20, et pénètre à l'intérieur de la chambre de combustion 10 au travers d'une ouverture 14 pratiquée dans la paroi externe 12 de celle-ci. De préférence, chaque canne de prévaporisation 30 est montée du coté externe de la virole externe 22 du carter 20. Ceci permet d'accéder à la canne de prévaporisation, par exemple pour la réparer ou la remplacer, par l'extérieur du carter, sans avoir à démonter celui-ci ou la chambre de combustion. La canne de prévaporisation 30 pénètre ainsi à l'intérieur du carter au moyen d'une ouverture 24 pratiquée dans sa virole externe 22, l'ouverture 24 étant de préférence en regard de l'ouverture 14 de la paroi de la chambre de combustion, pour faciliter l'insertion et le retrait d'une canne de prévaporisation, dont le conduit 32 s'étendant généralement de manière rectiligne. Chaque canne de prévaporisation 30 est de préférence montée sur la virole 22 du carter de manière amovible, par exemple par boulonnage ou par vissage. Ainsi cela permet d'ôter facilement une canne pour la remplacer, la réparer ou la nettoyer. A cet égard, pour éviter d'affaiblir la structure du carter et pour limiter tout risque de perte d'étanchéité à ce niveau, le carter 20 comprend un bossage 23 rapporté sur la virole 22 autour de l'ouverture 24, du côté externe c'est-à-dire opposé au côté où se trouve la chambre de combustion, le bossage étant de préférence cylindrique et de section identique à la section de l'ouverture 24, de manière à former avec l'ouverture 24 un conduit dans lequel est insérée la canne de prévaporisation. Pour monter la canne de prévaporisation 30 sur le carter 20, celle-ci comprend un socle 34 rapporté sur le bossage 23, avantageusement de manière amovible, par exemple par boulonnage ou vissage, comme indiqué ci-avant. Enfin, l'injecteur de carburant 40 comprend une platine 41 et un conduit d'injection 42, la platine 41 étant rapportée sur le socle 34 de la canne de prévaporisation 30, de préférence également de manière amovible, par exemple par vissage ou boulonnage. Ainsi, aucun perçage n'est réalisé dans la virole 22 du carter 20. Comme visible sur la figure 2c, le conduit d'injection 42 de l'injecteur s'étendant dans le conduit 32 de la canne de prévaporisation et débouche dans celle-ci au-delà du ou des orifices 35 agencés dans sa paroi, pour éviter tout risque d'injection ou de fuite de carburant hors de la canne. Enfin, l'ensemble de combustion 1 comprend en outre une bague d'étanchéité 50, adaptée pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion 20 5 au niveau de l'ouverture permettant le franchissement de la canne de prévaporisation dans la chambre. Pour cela, la bague d'étanchéité 50 est disposée entre un bord 140 de l'ouverture 14 et la paroi 31 tubulaire de la canne. Avantageusement, la bague assure l'étanchéité de la paroi 12, tout en autorisant celle-ci à se déformer par 10 dilatation thermique lors du fonctionnement de la turbomachine. Plusieurs modes de réalisation connus de l'homme de l'art peuvent être adoptés pour la bague d'étanchéité, comme visible sur les figures 2a à 2c et 3. Ainsi, par exemple, la bague d'étanchéité peut être rapportée sur la paroi 12 de la chambre et la canne de prévaporisation peut comprendre une tôle ressort 15 représentée en figure 2c, qui vient se déformer contre la bague 50. Selon le mode de réalisation préféré représenté en figure 3, la canne de prévaporisation est montée rotulante sur la bague d'étanchéité, de manière à pouvoir pivoter contre ladite bague lors d'une dilatation thermique de la chambre. Pour ce faire, la bague d'étanchéité 50 comporte une platine annulaire 51 20 s'étendant autour de la paroi 31 de la canne de prévaporisation, depuis laquelle s'étendent parallèlement deux collerettes 52 entre lesquelles est positionnée la paroi externe 12 de la chambre. La bague 50 est montée avec un jeu radial et axial par rapport à l'axe de révolution de la chambre de combustion. De plus, la paroi 31 de la canne de prévaporisation comprend, en regard de 25 ladite platine annulaire 51, un bourrelet circonférentiel 310 qui présente une surface externe arrondi pour venir en appui sur la platine 51 sur une ligne circulaire. On a ainsi proposé un montage d'ensemble de combustion qui permet d'accéder facilement aux cannes de prévaporisation, tout en conservant les 30 propriétés mécaniques du carter et l'étanchéité de la chambre de combustion, y compris en tenant compte des fortes contraintes thermiques auxquelles elle est exposée. REVENDICATIONS1. Ensemble (1) de combustion de turbomachine, comprenant : - un carter (20), - une chambre de combustion (10) de carburant, disposée dans le carter (20), la chambre de combustion comprenant deux parois de révolution respectivement interne (11) et externe (12) s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et étant reliées par une paroi de fond de chambre (13), et - au moins une canne de prévaporisation (30), s'étendant dans la chambre de combustion, l'ensemble étant caractérisé en ce que la canne de prévaporisation (30) est montée sur le carter (20) et pénètre dans la chambre de combustion au travers d'une ouverture (14) réalisée dans la paroi externe de celle-ci. 2. Ensemble de combustion (1) selon la revendication 1, dans lequel la canne de prévaporisation (30) est montée sur le carter (20) de manière amovible. 3. Ensemble de combustion (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le carter (20) comprend une virole (22) pourvue d'une ouverture (24) en regard de l'ouverture (14) de la paroi externe (12) de la chambre de combustion (10), et un bossage tubulaire (23) rapporté sur ladite virole autour de l'ouverture (24), et dans lequel la canne de prévaporisation (30) est rapportée sur le bossage et s'étend au travers de l'ouverture (24) de la virole (22) du carter. 4. Ensemble de combustion (1) selon la revendication 3, comprenant en outre un injecteur de carburant (40) débouchant dans la canne de prévaporisation (30), et dans lequel la canne de prévaporisation comprend un socle (34) rapporté sur le bossage (23), et l'injecteur de carburant (40) comprend une platine (41) rapportée sur le socle (34) de la canne de prévaporisation, et un conduit d'injection (42) s'étendant dans la canne (30). 5. Ensemble de combustion (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la canne de prévaporisation (30) comprend une paroi (31) s'étendant entre lavirole du carter (22) et la paroi externe (12) de la chambre de combustion, ladite paroi (31) de la canne (30) comprenant au moins un orifice (35) d'admission d'air. 6. Ensemble de combustion (1) selon la revendication 5 en combinaison avec la revendication 4, dans lequel le conduit d'injection (42) de l'injecteur s'étend dans la canne de prévaporisation (30) au-delà du ou des orifices d'admission d'air (35), pour empêcher l'injection de carburant hors de la canne. 7. Ensemble de combustion (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la canne de prévaporisation (30) débouche dans la chambre de combustion (10) par au moins un embout (33) dirigé vers la paroi de fond de chambre (13). 8. Ensemble de combustion (1) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une bague d'étanchéité (50), disposée entre la canne de prévaporisation (30) et un bord (140) de l'ouverture (14) de la paroi (12) de la chambre de combustion, la bague (50) étant adaptée pour assurer l'étanchéité de la chambre de combustion au niveau de ladite ouverture. 9. Ensemble de combustion (1) selon la revendication précédente, dans lequel la bague d'étanchéité (50) est montée avec jeu sur la paroi (12) externe de la chambre de combustion, et comprend une platine annulaire (51) s'étendant autour de la canne de prévaporisation (30), la canne de prévaporisation étant montée rotulante sur ladite platine annulaire (51). 10. Turbomachine (T), comprenant un ensemble de combustion (1) selon l'une des revendications précédentes.