Brevet FR3026436A1 — publié le 20160401

Turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion La présente invention concerne une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Une turbomachine s'étend suivant un axe longitudinal X et comporte classiquement une chambre de combustion annulaire 1 telle que représenté à la figure 1. Celle-ci est montée dans un carter externe 2 et comprend une virole externe 3 de révolution comportant une bride annulaire aval de fixation sur le carter 2, une virole interne 4 de révolution comportant une bride annulaire aval de montage sur un carter interne, et un fond de chambre 5 sur lesquels sont montés des carénages 6 s'étendant vers l'amont. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens du flux d'air ou de gaz circulant dans la turbomachine. Des cannes d'injection de carburant 7, réparties autour de l'axe de la turbomachine, débouchent dans le fond de chambre 5, par des têtes d'injection 8. Des systèmes d'injection 9 sont disposés autour de chaque tête d'injection 8. Le flux d'air fourni par le compresseur de la turbomachine est 20 guidé par les carénages 6 et partagé en une veine centrale FC destinée à alimenter la chambre de combustion 1 et en deux veines externes FE destinées à contourner la chambre de combustion. Les systèmes d'injection 9 forment un flux d'air entrant de manière tourbillonnante dans une zone de combustion primaire 10 de la 25 chambre de combustion 1. Cet air est mélangé au carburant pulvérisé par les têtes d'injection 8, le mélange étant allumé par au moins une bougie 11. La bougie 11 est montée, par son extrémité externe, sur un adaptateur 12 fixé au carter externe 2. L'extrémité interne de la bougie 11 traverse un orifice 13 ménagé dans la virole externe 3, jusqu'à affleurer la 30 surface interne de la virole externe 3. L'orifice 13 est équipé de moyens de guidage 14 de la bougie 11 comprenant une cheminée tubulaire 15 (voir figure 2) fixée sur la virole externe 3 et débouchant dans la chambre 10 par ledit orifice 13, ainsi qu'un guide 16 entourant la bougie et monté avec un jeu axial et transversal sur la cheminée 15. La virole externe 3 comporte en général des multiperforations permettant le passage d'une partie du flux d'air FE de façon à refroidir ladite virole externe 3. Plus la vitesse de l'air traversant les multiperforations est importante, plus le refroidissement de la virole externe 3 est efficace. De même, plus la vitesse de l'air FE s'écoulant le long de la virole externe 3 est importante, plus son refroidissement est efficace. Afin d'améliorer un tel refroidissement, l'invention propose une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant une chambre de combustion annulaire comprenant une virole externe, et un carter annulaire entourant ladite virole externe et délimitant avec celle-ci un espace annulaire, caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi de guidage montée sur le carter annulaire et dans l'espace annulaire formé entre le carter annulaire et ladite virole externe, ladite paroi de guidage délimitant un canal d'écoulement d'air avec la virole externe. La dimension radiale du canal d'écoulement d'air est déterminée par les dimensions et la forme de la paroi de guidage. Pour un même carter externe et une même virole externe, il est ainsi possible d'ajuster la dimension radiale dudit canal d'écoulement d'air, de façon à influer sur la vitesse du flux d'air de contournement traversant ledit canal. En d'autres termes, plus la distance radiale dudit canal d'écoulement d'air est faible, plus la vitesse du flux d'air correspondant est importante et plus le refroidissement de la virole externe est efficace. De préférence, la paroi de guidage est annulaire et délimite avec la virole externe de la chambre de combustion un canal annulaire d'écoulement d'air. Par ailleurs, la paroi de guidage peut être fixée au carter par brasage, soudage rivetage et/ou boulonnage. De manière avantageuse, la virole externe de la chambre de combustion et la paroi de guidage peuvent s'étendre de façon oblique par rapport à l'axe de la turbomachine, des moyens de guidage destinés à entourer une bougie s'étendant vers l'extérieur depuis la virole externe de la chambre de combustion, la paroi de guidage comportant au moins une ouverture traversée par lesdits moyens de guidage. Dans ce cas, la paroi de guidage et/ou le carter peuvent 10 comporter au moins un renfoncement situé en regard des moyens de guidage, la zone creuse de chaque renfoncement étant tournée vers les moyens de guidage ou la virole externe. Le renfoncement de la paroi de guidage peut alors comporter une zone amont sensiblement cylindrique dont le rayon est supérieur à la 15 dimension radiale entre l'extrémité radialement externe des moyens de guidage et l'axe de la virole externe. Une telle caractéristique facilite le montage de la chambre de combustion dans le carter externe, par déplacement de ladite chambre de combustion d'amont vers l'aval à l'intérieur du carter externe. 20 En variante, la paroi de guidage et/ou le carter sont dépourvus de renfoncement en regard des moyens de guidage, de façon à assurer une meilleure résistance mécanique au carter et à la paroi de guidage, en particulier lorsque celles-ci sont soumises à des contraintes thermiques importantes. 25 De plus, la virole externe peut comporter des multiperforations situées en regard de la paroi de guidage. Comme indiqué précédemment, les multiperforations permettent le passage d'air de façon à refroidir la virole externe. Par ailleurs, la paroi de guidage peut comporter au moins un 30 orifice de passage d'air situé en partie aval de ladite paroi de guidage. En outre, la turbomachine peut comporter au moins un organe, tel par exemple qu'une vis, faisant saillie du carter dans l'espace situé entre le carter et la paroi de guidage. De cette manière, la partie de l'organe en saillie ne perturbe pas l'écoulement du flux d'air de contournement circulant dans le canal d'écoulement. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale d'une partie d'une turbomachine de l'art antérieur, - la figure 2 est une demi-vue en coupe axiale d'une partie d'une turbomachine selon une première forme de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2 illustrant une deuxième forme de réalisation de l'invention, - les figures 4, 5, 6 sont des vues correspondant à la figure 2, illustrant des étapes successives du montage de la chambre de combustion à l'intérieur du carter externe de la turbomachine, - la figure 7 est une vue correspondant à la figure 2 illustrant une troisième forme de réalisation de l'invention, - la figure 8 est une vue correspondant à la figure 2 illustrant une quatrième forme de réalisation de l'invention. La figure 2 représente une partie d'une turbomachine, en particulier un turboréacteur, selon une première forme de réalisation de l'invention. Celle-ci comporte, comme précédemment, une chambre de combustion annulaire 1 comprenant une virole externe 3 de forme tronconique, et un carter annulaire 2 de forme tronconique, entourant ladite virole externe 3 et délimitant avec celle-ci un espace ou une veine annulaire 17. La turbomachine comporte en outre des moyens de guidage 14 destinés à entourer une bougie, s'étendant vers l'extérieur depuis la virole externe 3 de la chambre de combustion 1. Comme précédemment, les moyens de guidage 14 comportent une cheminée 15 sur laquelle est monté un guide 16. En fonction des applications, la turbomachine peut par exemple comporter une ou deux bougies, situées généralement en partie basse de la turbomachine (bien que les moyens de guidage s'étendent vers le haut sur les figures). La turbomachine selon l'invention diffère de celle exposée précédemment en référence à la figure 1 en ce qu'elle comporte en outre une paroi de guidage annulaire 18, de forme tronconique, fixée sur la face radialement interne du carter externe 2, dans la veine annulaire 17. La fixation de la paroi de guidage 18 sur le carter externe 2 est par exemple assurée au niveau de ses extrémités amont et aval, par brasage, soudage, rivetage et/ou boulonnage. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens du flux d'air ou de gaz de contournement FE. La virole externe 3 de la chambre de combustion 1 et la paroi de guidage 18 s'étendent de façon oblique par rapport à l'axe X de la turbomachine. La paroi de guidage 18 et la virole externe 3 délimitent entre elles un canal d'écoulement d'air annulaire 19, de forme tronconique. La paroi de guidage 18 comporte une ouverture 20 permettant le passage de l'extrémité radialement externe du guide 17. La paroi de guidage 18 comporte également une ou plusieurs ouvertures 21 située par exemple en partie aval de la paroi de guidage 18. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, la paroi de guidage 18 et le carter externe 2 comportent chacun au moins un renfoncement 22, 23 en regard des moyens de guidage 14, la zone creuse de chaque renfoncement 22, 23 étant tournée vers les moyens de guidage 14 ou vers la virole externe 3. Chaque ouverture 20 est ainsi située dans le fond du renfoncement 22 de la paroi de guidage 18. Aux fins de montage, chaque renfoncement 22 de la paroi de 30 guidage 18 comporte une zone amont 24 sensiblement cylindrique dont le rayon r1 est supérieur à la dimension radiale r2 entre l'extrémité radialement externe du guide 16 et l'axe de la virole externe 3. Les renfoncements 22, 23 permettent par exemple d'éviter toute interaction ou collision entre le guide 16 et le carter externe 2 en fonctionnement. En effet, en fonctionnement, la virole externe 3 sur laquelle sont fixés les moyens de guidage 14 est soumise à des températures plus importantes que le carter externe 2. La virole externe 3 a donc tendance à se dilater plus que le carter externe 3 en fonctionnement. On notera également que, indépendamment de la présence des renfoncements 22, 23, de tels effets de dilatations différentiels tendent à réduire la dimension radiale h du canal d'écoulement d'air 19. En effet, la paroi de guidage 18 étant fixée sur le carter externe 2 et étant soumise à des températures moins importantes que la virole externe 3, cette dernière tend à se rapprocher de la paroi de guidage 18 lors d'une exposition à des températures élevées. Par ailleurs, indépendamment des conditions de fonctionnement, l'invention permet d'adapter la dimension radiale h du canal d'écoulement 19 de l'air de contournement FE en ajustant la forme et les dimensions de la paroi de guidage 18. La figure 3 représente ainsi une deuxième forme de réalisation dans laquelle la dimension h a été réduite par rapport à la forme de réalisation de la figure 2, par modification de la forme et des dimensions de la paroi de guidage 18. Les figures 4 à 6 représentent trois étapes successives du procédé de montage de la chambre de combustion 1 à l'intérieur du carter externe 2 de la turbomachine selon l'invention. Lors des deux premières étapes représentées aux figures 4 et 5, la chambre de combustion 1 est déplacée en translation sensiblement parallèlement à l'axe X de la turbomachine (da et da') de l'amont vers l'aval, c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur les figures. Si les moyens de guidage 14 ne sont situés qu'en partie basse ou qu'en partie haute de la turbomachine par exemple, alors les axes de la virole externe 3 et du carter externe 2 peuvent être légèrement désalignés (vers le haut ou vers le bas en fonction de la position des moyens de guidage) lors de ces étapes de manière à éviter toute collision de l'extrémité radialement externe du guide 16 et de la paroi de guidage 18. Lors d'une dernière étape, le guide 16 peut être inséré et centré dans l'ouverture 20 de la paroi de guidage 18, par déplacement axial (da") et/ou radial (dr) (afin de rattraper le désalignement lorsqu'il en existait un) de la chambre de combustion 1 par rapport au carter externe 2. La figure 7 illustre une troisième forme de réalisation qui diffère de celle exposée en référence à la figure 2 en ce que le carter externe 2 et la paroi de guidage 18 sont dépourvus de renfoncement en regard des moyens de guidage 14. Comme indiqué précédemment, une telle forme de réalisation assure une meilleure résistance mécanique au carter externe 2 et à la paroi de guidage 18, en particulier lorsque ceux-ci sont soumis à des contraintes thermiques importantes. La figure 8 illustre une quatrième forme de réalisation, qui diffère de celle exposée à la figure 7 en ce que des organes montés sur le carter 2, ici des vis 25, font saillie vers l'intérieur dans l'espace 26 ménagé entre le carter externe 2 et la paroi de guidage 18. Les extrémités internes 27 des vis 25 ne viennent alors pas perturber le flux FE d'air de contournement, qui est dirigé par la paroi de guidage 18 vers le canal d'écoulement 19. Comme illustré aux figures 2 et 7, en fonctionnement, de l'air de contournement FE pénètre dans la veine 17 délimitée entre la virole externe 3 et le carter externe 2, cet air FE se divisant au niveau du passage de l'ouverture 20 et des moyens de guidage 14 en un premier flux F1 de gaz ou d'air circulant dans le canal 19 et en un second flux F2 de gaz ou d'air pénétrant dans l'espace 26 ménagé entre la paroi de guidage 18 et le carter externe 2, le flux F2 débouchant en aval ensuite dans la veine 17 par passage au travers des ouvertures 21. Le débit du flux F1 est important par rapport au débit du flux F2. Dans le cas où la virole externe 3 est pourvue de multiperforations, une partie du flux F1 débouche dans l'espace interne 10 de la chambre de combustion 1 par passage au travers des multiperforations. La paroi de guidage 18 comporte au moins une ouverture 20 de passage d'un flux d'air ou de gaz F2 située en partie en amont et/ou aval de ladite paroi de guidage 18. Du fait de la dimension radiale h réduite du canal 19, le flux d'air F1 est accéléré, ce qui permet de refroidir efficacement la virole externe 3, comme expliqué précédemment. REVENDICATIONS1. Turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, s'étendant suivant un axe longitudinal X et comportant une chambre de combustion annulaire (1) comprenant une virole externe (3), et un carter annulaire (2) entourant ladite virole externe (3) et délimitant avec celle-ci un espace annulaire (17), caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi de guidage (18) montée sur le carter annulaire (2) et dans l'espace annulaire (17) formé entre le carter annulaire (2) et ladite virole externe (3), ladite paroi de guidage (18) délimitant un canal d'écoulement d'air (19) avec la virole externe (3). 2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi de guidage (18) est annulaire et délimite avec la virole externe (3) de la chambre de combustion (1) un canal annulaire d'écoulement d'air (19). 3. Turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la paroi de guidage (18) est fixée au carter (2) par brasage, soudage, rivetage et/ou boulonnage. 4. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la virole externe (3) de la chambre de combustion (1) et la paroi de guidage (18) s'étendent de façon oblique par rapport à l'axe X de la turbomachine, des moyens de guidage (14) destinés à entourer une bougie s'étendant vers l'extérieur depuis la virole externe (3) de la chambre de combustion (1), la paroi de guidage (18) comportant au moins une ouverture (20) traversée par lesdits moyens de guidage (14). 5. Turbomachine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la paroi de guidage (18) et/ou le carter (2) comportent au moins un renfoncement (22, 23) situé en regard des moyens de guidage (14), la zone creuse de chaque renfoncement (22, 23) étant tournée vers les moyens de guidage (14) ou vers la virole externe (3). 6. Turbomachine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le renfoncement (22) de la paroi de guidage (18) comporte une zone amont (24) sensiblement cylindrique dont le rayon (r1) est supérieur à la dimension radiale (r2) entre l'extrémité radialement externe des moyens de guidage (14) et l'axe de la virole externe (3). 7. Turbomachine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la paroi de guidage (18) et/ou le carter (2) sont dépourvus de renfoncement en regard des moyens de guidage (14). 8. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la virole externe (3) comporte des multiperforations situées en regard de la paroi de guidage (18). 9. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la paroi de guidage (18) comporte au moins un orifice (22) de passage d'air (F2) situé en partie aval de ladite paroi de guidage (18). 10. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe, tel par exemple qu'une vis (25), faisant saillie du carter (2) dans l'espace (26) situé entre le carter (2) et la paroi de guidage (18).20