Brevet FR3066009A1 — publié le 20181109

CANNE DE PREVAPORISATION POUR UNE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE [0001]La prÃ©sente invention concerne notamment une canne de prÃ©vaporisation pour une turbomachine. ETAT DE LA TECHNIQUE [0002] L'Ã©tat de la technique comprend notamment les documents FR-A2-2 181 579 et FR-A1-3 013 805. [0003] En rÃ©fÃ©rence Ã la figure 1, une turbomachine comprend classiquement une chambre annulaire de combustion 10 entourÃ©e par un carter annulaire de chambre 20. [0004] La chambre de combustion 10 comprend deux parois annulaires respectivement interne 11 et externe 12 s'Ã©tendant l'une Ã l'intÃ©rieur de l'autre et reliÃ©es ensemble par une paroi annulaire de fond de chambre 13. [0005] La paroi externe 12 est fixÃ©e au carter 20 qui porte une rangÃ©e annulaire d'injecteurs de carburant 40. [0006] La chambre de combustion 10 est ici Ã©quipÃ©e de cannes de prÃ©vaporisation 30 qui sont chacune associÃ©es Ã un injecteur de carbura nt 40. [0007] Les cannes de prÃ©vaporisation 30 sont ici montÃ©es sur la paroi de fond de chambre 13. Une canne de prÃ©vaporisation 30 a pour fonction de dÃ©livrer un dÃ©bit calibrÃ© de mÃ©lange air-carburant dans une zone primaire de la chambre, qui est une zone amont de la chambre (les mots Â« amont Â» et Â« aval Â» faisant rÃ©fÃ©rence dans la prÃ©sente demande Ã l'Ã©coulement des gaz dans la turbomachine et donc des gaz de combustion dans la chambre de combustion). [0008] Une canne de prÃ©vaporisation 30, telle que celle reprÃ©sentÃ©e aux figures 2 et 3, comprend un corps principal 32 de forme gÃ©nÃ©rale allongÃ©e et reliÃ© Ã deux bras 34 coudÃ©s. 3066009 2 [0009] Le corps principal 32 dÃ©finit un premier conduit longitudinal interne 36 dans lequel est montÃ© l'injecteur de carburant 40. Ce corps principal 32 comporte une premiÃ¨re extrÃ©mitÃ© longitudinale 32a de fixation Ã la paroi 13 et une seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale 32b. 5 [0010] Les bras 34 sont situÃ©s au niveau de la seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale 32b et dÃ©finissent des seconds conduits ou embouts tubulaires 38 coudÃ©s dont des premiÃ¨res extrÃ©mitÃ©s 38a sont en communication fluidique avec le premier conduit 36 et dont des secondes extrÃ©mitÃ©s 38b sont destinÃ©es Ã dÃ©boucher dans la chambre 10. 10 [0011 ] Lorsqu'une combustion a lieu dans la chambre 10, les parois de la canne chauffent et le carburant projetÃ© par l'injecteur 40 sur les parois de la canne, s'Ã©vapore. [0012] Dans la technique actuelle, pour maÃ®triser la section efficace d'une canne de prÃ©vaporisation 30 et donc le dÃ©bit du mÃ©lange air-carburant, il faut maÃ®triser 15 le diamÃ¨tre externe de l'injecteur 40 et le diamÃ¨tre interne du corps principal de la canne 32. [0013] Ceci impose de maÃ®triser trÃ¨s prÃ©cisÃ©ment le diamÃ¨tre externe de l'injecteur et le diamÃ¨tre interne du corps principal de la canne, ce qui gÃ©nÃ¨re des coÃ»ts de fabrication et de contrÃ´le importants. Il y a notamment un surcoÃ»t dÃ» Ã une 20 opÃ©ration de reprise d'usinage sur la canne ou l'injecteur afin de maÃ®triser la valeur de la section calibrante. [0014]De plus, cela rend l'injecteur et la canne inter-dÃ©pendants, toute modification de la section d'entrÃ©e de la canne entraÃ®nant une modification du diamÃ¨tre externe de l'injecteur et rÃ©ciproquement. Il y a ainsi une indissociabilitÃ© 25 des cannes et des injecteurs d'une chambre de combustion. En pratique, tout changement d'injecteur entraÃ®ne un changement de chambre et le changement de la chambre entraÃ®ne un changement de tous les injecteurs. Une autre solution consisterait Ã calibrer le dÃ©bit par la section de sortie de la canne mais celle-ci est dÃ©jÃ contrainte par les besoins de l'opÃ©rabilitÃ© dans la zone primaire de la 30 chambre. 3066009 3 [0015] La prÃ©sente invention propose une solution simple, efficace et Ã©conomique Ã ce problÃ¨me. EXPOSE DE L'INVENTION 5 [0016]La prÃ©sente invention concerne une canne de prÃ©vaporisation pour une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d'aÃ©ronef, comportant : - un corps principal de forme gÃ©nÃ©rale allongÃ©e et dÃ©finissant un premier conduit longitudinal interne dans lequel est destinÃ© Ã Ãªtre montÃ© un injecteur de carburant, ledit corps principal comportant une premiÃ¨re extrÃ©mitÃ© longitudinale de 10 fixation Ã une paroi de chambre et une seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale, - au moins deux bras coudÃ©s disposÃ©s au niveau de ladite seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale et dÃ©finissant des embouts tubulaires coudÃ©s dont des premiÃ¨res extrÃ©mitÃ©s sont en communication fluidique avec ledit premier conduit et dont des secondes extrÃ©mitÃ©s sont destinÃ©es Ã dÃ©boucher dans ladite chambre, lesdits 15 bras comportant respectivement des premiÃ¨res portions sensiblement coaxiales et diamÃ©tralement opposÃ©es et des secondes portions sensiblement parallÃ¨les et orientÃ©es dans une mÃªme direction, caractÃ©risÃ©e en ce que lesdites premiÃ¨res portions comprennent des restrictions de sections desdits embouts, qui dÃ©finissent des sections de passage minimales 20 et donc calibrantes de ladite canne. [0017]La Demanderesse a en effet constatÃ© que le problÃ¨me de la technique antÃ©rieure est liÃ© au fait que c'est le premier conduit dÃ©fini par le corps qui est calibrant et donc qu'une modification du diamÃ¨tre interne du corps et de son 25 premier conduit va nÃ©cessairement entraÃ®ner une modification du diamÃ¨tre externe de l'injecteur, afin que la canne conserve un mÃªme dÃ©bit de mÃ©lange air-carburant. [0018]La prÃ©sente invention permet de rÃ©pondre Ã ce problÃ¨me grÃ¢ce au fait que ce sont les bras et non le corps, qui sont calibrants. Pour cela, les bras 30 comprennent au niveau de leurs premiÃ¨res portions des restrictions de sections de passage. La section calibrante ou efficace de la canne est ainsi dÃ©terminÃ©e par ces restrictions de sections. 3066009 4 [0019] La solution proposÃ©e consiste ainsi Ã calibrer le dÃ©bit de la canne au niveau des bras. Dans un mode de rÃ©alisation, le diamÃ¨tre des bras est rÃ©duit, tandis que le diamÃ¨tre du corps est Ã©largi afin de conserver une section efficace Ã la cible. Les bras de diamÃ¨tre rÃ©duit assurent une double fonction de calibration 5 du dÃ©bit total dans la canne, et d'Ã©quilibrage des dÃ©bits entre les bras. La canne devient ainsi tolÃ©rante Ã une plus forte dispersion des diamÃ¨tres de l'injecteur ainsi qu'au calage des injecteurs dans la canne. Le test de rÃ©ception des cannes est indÃ©pendant des injecteurs. La dÃ©finition des injecteurs peut Ãªtre modifiÃ©e dans une plage plus Ã©tendue qu'avec une calibration par l'entrÃ©e. 10 [0020]La canne selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractÃ©ristiques suivantes, prises isolÃ©ment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - lesdits bras sont coudÃ©s sensiblement Ã angle droit, - lesdits bras comprennent des diamÃ¨tres externes plus faibles au niveau 15 desdites restrictions de sections, - lesdites restrictions de sections dÃ©finissent une section cumulÃ©e de passage comprise entre 20 et 50mm2, - ledit premier conduit a un diamÃ¨tre interne compris entre 5 et lOmm, - lesdites restrictions de sections sont rÃ©alisÃ©es par des bourrelets annulaires de 20 soudure situÃ©s dans lesdits embouts, par exemple au niveau de leurs coudes ou desdites secondes portions, - lesdites restrictions de sections ont un profil convergent-divergent, - lesdites restrictions de sections sont situÃ©es au niveau des extrÃ©mitÃ©s 25 longitudinales desdites premiÃ¨res portions, de liaison Ã ladite seconde extrÃ©mitÃ© ou auxdites secondes portions, par exemple au niveau de leurs extrÃ©mitÃ©s aval. 3066009 5 [0021 ] L'invention a Ã©galement pour objet une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d'aÃ©ronef, comportant au moins une cale telle que dÃ©crit prÃ©cÃ©demment. 5 [0022] L'invention a Ã©galement pour objet une turbomachine, en particulier d'aÃ©ronef, comportant au moins une cale telle que dÃ©crit prÃ©cÃ©demment. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0023] L'invention sera mieux comprise et d'autres dÃ©tails, caractÃ©ristiques et 10 avantages de l'invention apparaÃ®tront plus clairement Ã la lecture de la description suivante faite Ã titre d'exemple non limitatif et en rÃ©fÃ©rence aux dessins annexÃ©s dans lesquels : - la figure 1 est une vue en schÃ©matique partielle en perspective d'une chambre de combustion de turbomachine, Ã©quipÃ©e de cannes de prÃ©vaporisation, 15 - la figure 2 est une vue schÃ©matique en coupe axiale d'une canne de prÃ©vaporisation et d'un injecteur de carburant, - la figure 3 est une vue schÃ©matique en perspective d'une canne de prÃ©vaporisation, et - la figure 4 est une vue schÃ©matique en perspective d'une canne de 20 prÃ©vaporisation selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0024] Les figures 1 Ã 3 ont Ã©tÃ© dÃ©crites dans ce qui prÃ©cÃ¨de. 25 [0025] La figure 4 reprÃ©sente un mode de rÃ©alisation d'une canne de prÃ©vaporisation 30' selon l'invention. [0026]La canne 30' comprend un corps principal 32 de forme gÃ©nÃ©rale allongÃ©e et reliÃ© Ã deux bras 34 coudÃ©s. 30 [0027]Le corps principal 32 dÃ©finit un premier conduit longitudinal interne 36 dans lequel est montÃ© l'injecteur de carburant 40. Ce corps principal 32 comporte une premiÃ¨re extrÃ©mitÃ© longitudinale 32a de fixation Ã une paroi de chambre et une seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale 32b. 3066009 6 [0028] Les bras 34 comportent respectivement des premiÃ¨res portions 39a sensiblement coaxiales et diamÃ©tralement opposÃ©es et des secondes portions 39b sensiblement parallÃ¨les et orientÃ©es dans une mÃªme direction, [0029] Les bras 34 sont situÃ©s au niveau de la seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale 5 32b et dÃ©finissent des seconds conduits internes ou embouts tubulaires 38 coudÃ©s dont des premiÃ¨res extrÃ©mitÃ©s sont en communication fluidique avec le premier conduit 36 et dont des secondes extrÃ©mitÃ©s 38b sont destinÃ©es Ã dÃ©boucher dans une chambre de combustion. [0030] Les premiÃ¨res portions 39a comprennent des restrictions de sections 41 10 des embouts 38, qui dÃ©finissent des sections de passage minimales et donc calibrantes de la canne 30'. [0031 ] Dans l'exemple reprÃ©sentÃ©, les bras 34 sont coudÃ©s sensiblement Ã angle droit. Les bras 34 comprennent des diamÃ¨tres externes plus faibles au niveau des restrictions de sections 41, comme cela apparaÃ®t dans le dessin. 15 [0032]Dans un cas particulier de rÃ©alisation de l'invention, les restrictions de sections 41 dÃ©finissent une section cumulÃ©e de passage comprise entre 20 et 50mm2, par exemple. Le premier conduit 36 a un diamÃ¨tre interne compris entre 5 et lOmm, par exemple. [0033] Dans l'exemple reprÃ©sentÃ©, les sections du corps 32 et des bras 34 sont 20 dÃ©finies de sorte que la plus grande partie des pertes de charge au passage de la canne 30' soit rÃ©alisÃ©e au niveau des bras 34. [0034] Les inventeurs ont vÃ©rifiÃ© que la permÃ©abilitÃ© de cette canne 30' devient insensible Ã de faibles variations du diamÃ¨tre externe de l'injecteur. Ils ont notamment montrÃ© que sur une large plage de diamÃ¨tre d'injecteur, la section 25 efficace de la canne devient insensible Ã ce diamÃ¨tre, et ceci est vrai dÃ¨s lors que le diamÃ¨tre du corps de la canne est suffisamment Ã©loignÃ© (plus large) du diamÃ¨tre de l'injecteur. [0035] La canne 30' peut Ãªtre fabriquÃ©e en fonderie, par un procÃ©dÃ© Ã la cire perdue. 3066009 7 [0036]La diffÃ©rence par rapport Ã la technique antÃ©rieure est notamment un diamÃ¨tre de bras 34 rÃ©duit et maÃ®trisÃ©, afin d'assurer le dÃ©bit total et la rÃ©partition des dÃ©bits dans les bras 34. Les bras 34 peuvent avoir un profil convergent-divergent. Ceci peut entraÃ®ner des risques de remplissage incomplet du moule de 5 fonderie, ce qui rend l'opÃ©ration complexe Ã rÃ©aliser. Le procÃ©dÃ© Ã la cire perdue permet de s'affranchir de ces difficultÃ©s. [0037] Les restrictions de sections 41 peuvent en pratique Ãªtre obtenues par : - des accidents de forme (type bourrelets de soudure) Ã l'intÃ©rieur des bras 34, afin de calibrer le dÃ©bit sans imposer un diamÃ¨tre rÃ©duit ou augmentation 10 d'Ã©paisseur locale des parois vers l'intÃ©rieur et en conservant la forme extÃ©rieure ; - des orifices de type diaphragme Ã la base des bras 34, dans leurs zones de jonction Ã l'extrÃ©mitÃ© 32b du corps ; - une calibration par restriction aux coudes des bras 34, c'est-Ã -dire dans les zones de liaison des portions 39a, 39b des bras 34. REVENDICATIONS1. Canne de prÃ©vaporisation (30') pour une chambre de combustion (10) de turbomachine, en particulier d'aÃ©ronef, comportant : - un corps principal (32) de forme gÃ©nÃ©rale allongÃ©e et dÃ©finissant un premier conduit longitudinal interne (36) dans lequel est destinÃ© Ã Ãªtre montÃ© un injecteur de carburant (40), ledit corps principal comportant une premiÃ¨re extrÃ©mitÃ© longitudinale (32a) de fixation Ã une paroi de chambre et une seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale (32b), - au moins deux bras (34) coudÃ©s disposÃ©s au niveau de ladite seconde extrÃ©mitÃ© longitudinale et dÃ©finissant des embouts coudÃ©s (38) dont des premiÃ¨res extrÃ©mitÃ©s sont en communication fluidique avec ledit premier conduit et dont des secondes extrÃ©mitÃ©s sont destinÃ©es Ã dÃ©boucher dans ladite chambre, lesdits bras comportant respectivement des premiÃ¨res portions (39a) sensiblement coaxiales et diamÃ©tralement opposÃ©es et des secondes portions (39b) sensiblement parallÃ¨les et orientÃ©es dans une mÃªme direction, caractÃ©risÃ©e en ce que lesdites premiÃ¨res portions comprennent des restrictions de sections (41) desdits embouts, qui dÃ©finissent des sections de passage minimales et donc calibrantes de ladite canne. 2. Canne (30') selon la revendication 1, dans laquelle lesdits bras (34) sont coudÃ©s sensiblement Ã angle droit. 3. Canne (30') selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdits bras (34) comprennent des diamÃ¨tres externes plus faibles au niveau desdites restrictions de sections (41). 4. Canne (30') selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) dÃ©finissent une section cumulÃ©e de passage comprise entre 20 et 50mm2. 5. Canne (30') selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans laquelle ledit premier conduit a un diamÃ¨tre interne compris entre 5 et lOmm. 6. Canne (30') selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) sont rÃ©alisÃ©es par des bourrelets annulaires 3066009 9 de soudure situÃ©s dans lesdits embouts, par exemple au niveau de leurs coudes ou desdites secondes portions. 7. Canne (30') selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) ont un profil convergent-divergent. 5 8. Canne (30') selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) sont situÃ©es au niveau des extrÃ©mitÃ©s longitudinales desdites premiÃ¨res portions (39a), de liaison Ã ladite seconde extrÃ©mitÃ© (32b) ou auxdites secondes portions (39b). 9. Chambre de combustion (10) de turbomachine, en particulier d'aÃ©ronef, 10 caractÃ©risÃ©e en ce qu'elle comprend au moins une canne de prÃ©vaporisation (30') selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes. 10. Turbomachine, en particulier d'aÃ©ronef, caractÃ©risÃ©e en ce qu'elle comprend au moins une canne de prÃ©vaporisation (30') selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes. 15