Brevet FR3075319A1 — publié le 20190621

MODULE DE CHAMBRE DE COMBUSTION POUR TURBOMACHINE DOMAINE [1] La prosente invention concerne un module de chambre de combustion pour turbomachine, telle par exemple qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion. CONTEXTE [2] La figure 1 illustre un module 1 de chambre de combustion pour une turbomachine comportant une chambre annulaire de combustion 2 de turbomachine selon l'art anterieur. Celle-ci comprend une paroi annulaire de fond de chambre 3 reliee a deux viroles 4, 5 sensiblement tronconiques et coaxiales s'etendant vers l'aval, et un carenage ou capotage 6 fixo sur le fond de chambre 3 et s'etendant vers l'amont. [3] Le carenage 6 guide le flux d'air fourni par le compresseur de la turbomachine et le partage en une veine centrale qui alimente la chambre de combustion 2 et en deux veines poriphoriques qui contournent la chambre de combustion 2. [4] Lair issu du compresseur est amene dans la chambre de combustion 2, au travers notamment de vrilles 7, et mélange a du carburant issu d'injecteurs 8. La combustion du mélange air-carburant est initioe par au moins une bougie d'allumage 9 montoe sur un carter externe 10 et traversant un orifice 11 de la virole externe 5. La bougie 9 traverse une ouverture 12 du carter 10 et est montoe sur le carter 10 par l'intermediaire d'un dispositif de fixation 13. [5] La virole externe 5 de la chambre de combustion 2 est equipee d'une cheminoe 14 fixoe sur la virole externe 5 et entourant ('orifice 11 servant au montage de la bougie 9, une douille 15 formant un guide otant montoe autour de la bougie 9 et otant engagoe avec un jeu axial et radial dans une gorge de la cheminoe 14. Le deplacement du guide 15 par rapport a la cheminoe 2 14 permet de compenser les effets de dilatation differentielle entre le carter 10 supportant la bougie 9 et la virole externe 5, en fonctionnement. [6] Lors de l'allumage de la chambre de combustion 2, le carburant mélange au flux d'air est enflamme a l'aide de la bougie 9 de maniere a creer 5 un noyau. Ce noyau peut etre deplace par le flux au sein de la chambre de combustion 2 vers une zone de recirculation radialement modiane. Le noyau fournit alors une onergie suffisante pour creer une zone de combustion annulaire par expansion du noyau. [7] En fonction des conditions de vol et de la vitesse de l'avion, la vitesse 10 du flux de gaz au sein de la chambre de combustion peut etre trop importante et empecher, soit une expansion du noyau, soit un deplacement du noyau vers la zone modiane de recirculation. Dans un tel cas, le noyau peut etre soufflé ou etre entraine par le flux de gaz vers l'aval de la chambre de combustion. Un tel cas de figure peut notamment se presenter lors d'un vol, 15 en cas redemarrage de la turbomachine apres un arret de cette derniere, a une altitude importante. Un rallumage de la chambre de combustion ne peut alors etre effectue, sauf a modifier les conditions de vol et/ou ('altitude de vol. [8] L'invention vise a remedier a cet inconvenient, de maniere simple, fiable et peu onereuse. 20 RESUME DE L'INVENTION [9] A cet effet, ('invention concerne un module de chambre de combustion pour une turbomachine, comportant une chambre de combustion, une bougie d'allumage montoe dans un orifice de la chambre de 25 combustion, des moyens d'amenoe d'air et de carburant dans la chambre de combustion, caracterise en ce qu'il comporte un organe mobile entre une position escamotoe dans laquelle it est degage de la chambre de combustion et une 3 position deployee dans laquelle ledit organe s'etend dans la chambre de combustion de maniere a former un obstacle situe dans le flux d'air et de carburant au sein de la chambre de combustion. [10] L'organe mobile, lorsqu'il est en position deployee, permet de creer 5 une ou plusieurs zones de recirculation ou de basse vitesse au sein de la chambre de combustion. Le positionnement adequat de l'organe mobile par rapport a la bougie notamment, permet de garantir ('expansion du noyau et le deplacement de celui-ci vers la zone radialement modiane dite de recirculation de la chambre de combustion, quelles que soient les conditions 10 de vol. Un redemarrage de la turbomachine apres un arret de cette derniere en vol devient donc possible, meme a une altitude et/ou a une vitesse elevoes. [11] Apres rallumage de la chambre de combustion, l'organe mobile peut etre deplace dans sa position escamotoe de fawn a ne pas perturber le 15 fonctionnement des phases ulterieures de la turbomachine. [12] Ledit organe peut etre situe axialement en amont de la bougie par rapport au sens general de circulation des gaz au sein de la chambre de combustion. [13] Ledit organe peut etre situe axialement en aval de la bougie par 20 rapport au sens general de circulation des gaz au sein de la chambre de combustion. [14] Le positionnement dudit organe en amont ou en aval de la bougie est fonction du champ aorodynamique au sein de la chambre de combustion. [15] La chambre de combustion peut comporter une virole annulaire 25 radialement externe et une virole annulaire radialement interne, ('orifice servant au montage de la bougie otant forme dans la virole externe, l'organe traversant ladite virole externe et debouchant dans la chambre de combustion, dans sa position deployee. [16] L'organe peut etre mobile en translation dans la direction radiale, 30 entre ses positions deployee et escamotoe. 4 [17] L'organe peut etre mobile en rotation, entre ses positions deployee et escamotee. [18] L'axe de rotation de l'organe est par exemple perpendiculaire a l'axe de la turbomachine et perpendiculaire a la direction radiale. Ledit axe de 5 rotation est ainsi tangent a la direction circonferentielle. [19] Ledit organe est situe a proximite de la bougie, par exemple axialement a une distance comprise entre 0 et 20 mm de ladite bougie. [20] Ledit organe peut comporter une zone formant une cremaillere, engrenant avec un pignon entralne en rotation par un moteur. 10 [021] Le moteur est par exemple un moteur pas a pas. [022] Bien entendu, d'autres moyens de deplacement dudit organe peuvent etre envisages, tels par exemple que des moyens hydrauliques (verin ou moteur hydraulique), magnetiques (electroaimant), electromecaniques ou mecaniques. 15 [023] L'organe peut presenter une forme generale de plaque, de portion de tube, par exemple de demi-tube, ou une forme de gouttiere de section en V. [24] Si l'organe presente une forme de gouttiere, celui-ci peut presenter deux flancs sensiblement plans, relies par une zone arrondie. Les deux flancs peuvent etre paralleles entre eux ou presenter un angle compris entre 20 0 et 30°. Le rayon de la zone arrondie ou de la portion de tube peut etre compris entre le rayon de la bougie et le rayon de la bougie plus 20 mm par exemple. La dimension radiale de la partie de l'organe mobile penetrant dans la chambre de combustion en position deployee est par exemple comprise entre 1 et 20% de la dimension radiale de la chambre a cet endroit, entre la 25 paroi externe et la paroi interne. [25] Le module peut comporter un carter situe radialement a l'exterieur de la chambre de combustion, des moyens d'etancheite etant situes entre la bougie et le carter, et/ou entre l'organe et le carter. [26] L'organe peut comporter une partie tubulaire, radialement externe, positionnee autour de la bougie, et une partie radialement interne, en forme 5 de portion de tube, apte a traverser la virole externe et a former ledit obstacle en position deployee dudit organe. [27] La partie radialement interne peut presenter une forme de demi-tube. [28] Les termes radialement interne et radialement externe sont definis par 5 rapport a l'axe de la chambre de combustion ou de la turbomachine. [29] L'invention concerne ogalement un procede d'allumage d'une chambre de combustion appartenant a un module du type procite, caracterise en ce qu'il comporte les otapes consistant a : - deplacer l'organe mobile dans sa position deployee, 10 - fournir de l'air et du carburant dans la chambre de combustion, a l'aide des moyens d'amenoe d'air et de carburant, - allumer le mélange d'air et de carburant contenu dans la chambre a l'aide de la bougie d'allumage, - deplacer l'organe mobile dans sa position escamotoe. 15 [030] L'invention sera mieux comprise et d'autres details, caracteristiques et avantages de l'invention apparaltront a la lecture de la description suivante faite a titre d'exemple non limitatif en reference aux dessins annexes. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale d'un module de chambre 20 de combustion pour une turbomachine selon l'art anterieur ; - la figure 2 est une demi-vue en coupe axiale d'un module de chambre de combustion selon une forme de realisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'une partie d'un module selon l'invention, en position retractee de l'organe mobile ; 25 - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'une partie d'un module selon l'invention, en position deployee de l'organe mobile ; - la figure 5 est une vue schematique en coupe axiale illustrant une premiere forme de realisation de l'organe mobile en position deployee, dans laquelle l'organe mobile prosente une forme de demi-tube ; 6 - les figures 6 et 7 sont des vues correspondant respectivement aux figures 3 et 4, illustrant une variante de realisation de l'invention ; - la figure 8 est une vue correspondant a la figure 5, illustrant une deuxieme forme de realisation de l'organe mobile, l'organe mobile 5 prosentant une forme de plaque ; - la figure 9 est une vue correspondant a la figure 6 illustrant une troisieme forme de realisation de l'organe mobile, l'organe mobile prosentant une forme de gouttiere en V ; - la figure 10 est une dem i-vue axiale d'un module selon l'invention, dans 10 laquelle l'organe mobile est situe axialement en aval de la bougie. DESCRIPTION DETAILLEE [031] La figure 2 illustre un module 1 pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion, selon une forme 15 de realisation de l'invention. Ce module 1 comporte une chambre de combustion 2 annulaire comprenant une paroi annulaire de fond de chambre 3 reliee a deux viroles 4, 5 sensiblement tronconiques et coaxiales, s'etendant vers l'aval, et un carenage ou capotage 6 fixo sur le fond de chambre 3 et s'etendant vers l'amont. 20 [032] Les termes amont et aval sont definis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. Les termes axial et radial sont definis par rapport a l'axe de la turbomachine. [33] Le carenage 6 guide le flux d'air fourni par le compresseur de la turbomachine et le partage en une veine centrale qui alimente la chambre de 25 combustion 2 et en deux veines poriphoriques qui contournent la chambre de combustion 2. [34] Lair issu du compresseur est amene dans la chambre de combustion 2, au travers notamment de vrilles 7, et mélange a du carburant issu d'injecteurs 8. La combustion du mélange air-carburant est initioe par au 7 moins une bougie d'allumage 9 montoe sur un carter externe 10 et traversant un orifice 11 de la virole externe 5. La bougie 9 traverse une ouverture 12 du carter 10 et est montoe sur le carter 10 par l'intermediaire d'un dispositif de fixation 13. 5 [035] La virole externe 5 de la chambre de combustion 2 est equipee d'une cheminoe 14 fixoe sur la virole externe 5 et entourant ('orifice 11 servant au montage de la bougie 9, une douille 15 formant un guide otant montoe autour de la bougie 9 et otant engagoe avec un jeu axial et radial dans une gorge de la cheminoe 14. Le deplacement du guide 15 par rapport a la cheminoe 10 14 permet de compenser les effets de dilatation differentielle entre le carter 10 supportant la bougie 9 et la virole externe 5, en fonctionnement. [036] Le module 1 comporte en outre un organe 16, mobile entre une position escamotoe dans laquelle it est degage de la chambre de combustion 2 (figure 3) et une position deployee dans laquelle ledit organe 16 s'etend 15 dans la chambre de combustion 2 de maniere a former un obstacle situe dans le flux d'air et de carburant au sein de la chambre de combustion 2 (figure 4). Dans cette forme de realisation, la partie de l'organe mobile 16 penetrant dans la chambre de combustion 2 en position deployee est situoe axialement en amont de l'extromito radialement interne de la bougie 9. 20 [037] Dans la forme de realisation illustroe aux figures 3 et 4, la bougie 9 comporte une partie cylindrique radialement interne 17, une partie cylindrique radialement externe 18 et une partie cylindrique radialement modiane 19, de plus grand diametre que les parties radialement interne et externe. La partie modiane 19 definit ainsi un opaulement annulaire 25 radialement interne 20 et un opaulement annulaire radialement externe 21. [038] L'organe mobile 16 comporte une partie radialement externe 22 cylindrique tubulaire, de diametre interne sensiblement egal au diametre de la partie modiane 19 de la bougie 9 et entourant ladite partie modiane 19. L'extromito radialement interne et l'extromito radialement externe de la partie 30 tubulaire 22 de l'organe 16 comportent des rebords annulaires 23 delimitant des ouvertures de forme et de diametre correspondant a ceux des parties 8 interne 17 et externe 18 de la bougie 9. Un joint annulaire 24 est menage entre chaque opaulement annulaire 20, 21 de la bougie 9 et le rebord annulaire 23 oppose de la partie tubulaire 22 de l'organe 16 de maniere a assurer l'etancheito entre la bougie 9 et la partie tubulaire de l'organe mobile 5 16. [39] La partie tubulaire 22 comporte en outre une cromaillere 25 cooperant avec un pignon 26 entraine par un moteur, par exemple un moteur pas a pas. [40] La partie tubulaire 22 de l'organe mobile 16 est montoe de fawn otanche dans l'ouverture 12 du carter 10. Plus particulierement, un joint 10 annulaire 27 est monte entre le bord de l'ouverture 12 du carter 10 et la partie tubulaire 22. [41] L'organe mobile 16 comporte en outre une partie radialement interne 28, ici en forme de demi-tube, montoe partiellement autour de la partie interne 17 de la bougie 9 et apte a traverser le guide 15, la cheminoe 14 et 15 ('orifice 11 de la virole externe 5 afin de deboucher dans la chambre de combustion 2 en position deployee (figure 4). Le rayon du demi-tube 28 est compris entre le rayon de la bougie et le rayon de la bougie plus 20mm par exemple. [42] Lorsque l'on souhaite demarrer ou redemarrer une turbomachine qui 20 s'est arretoe en vol par exemple, en particulier lorsque la vitesse de l'avion est importante et/ou que ('altitude de vol est importante, l'organe mobile 16 peut etre deplace vers sa position deployee par rotation du moteur et du pignon 26. La partie interne 28 de l'organe mobile 16 est alors engagoe dans la chambre de combustion 2, ce qui genere une recirculation ou une zone de 25 basse vitesse, dans une zone localisoe en regard de la bougie 9. [43] Le carburant mélange au flux d'air est alors enflamme a l'aide de la bougie 9 de maniere a creer un noyau. La zone de plus basse vitesse permet de garantir une bonne expansion du noyau et/ou un deplacement du noyau vers la zone radialement modiane de la chambre de combustion 2, dite zone 30 de recirculation. Le noyau fournit alors une onergie suffisante pour creer une 9 zone de combustion annulaire ou foyer par expansion dudit noyau et proceder ainsi au rallumage de la chambre de combustion 2. [44] Apres rallumage de la chambre de combustion 2, l'organe mobile 16 peut etre deplace dans sa position escamotoe de fawn a ne pas perturber 5 le fonctionnement des phases ulterieures de la turbomachine. [45] On notera que les joints 24, 27 ovitent aux gaz contenus dans la chambre de combustion 2 ou dans l'espace annulaire 29 ménage entre la virole externe 5 et le carter 10, qui sont a une pression elevee, par exemple de l'ordre de 30 bars, de deboucher radialement a l'exterieur du carter 10. 10 La zone 30 situoe radialement a l'exterieur du carter 10 est a une pression relativement faible, de l'ordre de 1 bar ou inferieure. [46] Les figures 6 et 7 illustrent une autre forme de realisation de ('invention, dans laquelle l'organe mobile 16 traverse une ouverture additionnelle 31 du carter 10, situoe en amont de l'ouverture 12, et un orifice 15 additionnel 32 de la virole externe 5, situe en amont de ('orifice 11. Un ou plusieurs joints 33 sont montos entre un rebord 34 de l'organe mobile 16, et le carter 10, les joints 33 entourant l'ouverture 31 du carter 10. Comme procedemment, l'organe mobile 16 peut etre deplace a l'aide d'une cromaillere 25 cooperant avec un pignon 26 couple a l'arbre d'un moteur. 20 [047] Dans cette forme de realisation, la partie radialement interne 28 de l'organe mobile 16 prosente par exemple une forme de plaque, s'etendant selon un plan radial, comme illustre a la figure 8. En variante, comme illustre a la figure 9, la partie radialement interne 28 de l'organe mobile 16 peut presenter la forme d'une gouttiere de section en V, la section prosentant par 25 exemple deux flancs 33 sensiblement plans, relies par une zone arrondie 34. Les deux flancs 33 peuvent etre paralleles entre eux ou presenter entre eux un angle compris entre 0 et 30°. Le rayon de la zone arrondie 34 est compris entre le rayon de la bougie et le rayon de la bougie plus 20mm par exemple. [048] Dans tous les cas, la dimension radiale de la partie de l'organe 16 30 penetrant dans la chambre de combustion 2 est par exemple comprise entre 10 1 et 20% de la dimension radiale de la chambre 2 a cet endroit, entre la paroi externe et la paroi interne. [049] Les zones reprosentoes par des fleches courbes aux figures 5, 8 et 9 sont des zones de plus faible pression au sein de la chambre. 5 [050] La figure 10 illustre une autre forme de realisation de ('invention, qui differe de celles exposees procedemment en ce que I'organe mobile 16 est situe en aval de Ia bougie 9. Une telle forme de realisation peut notamment etre utilisoe si les lignes de champ aorodynamique au sein de Ia chambre de combustion 2 comportent des portions dirigoes de I'aval vers I'amont, en 10 direction de Ia bougie 9, comme illustre par des fleches a Ia figure 10. [051] Dans tous les cas, I'organe mobile 16 est situe a proximito de Ia bougie 9, REVENDICATIONS1. Module (1) de chambre de combustion pour une turbomachine, com portant une chambre de combustion (2), une bougie d'allumage (9) montoe dans un orifice (11) de la chambre de combustion (2), des moyens (7, 8) d'amenoe d'air et de carburant dans la chambre de combustion (2), caracterise en ce qu'il comporte un organe (16) mobile entre une position escamotoe dans laquelle it est degage de la chambre de combustion (2) et une position deployee dans laquelle ledit organe (16) s'etend dans la chambre de combustion (2) de maniere a former un obstacle situe dans le flux d'air et de carburant au sein de la chambre de combustion (2). 2. Module (1) selon la revendication 1, caracterise en ce que ledit organe (16) est situe axialement en amont de la bougie (9) par rapport au sens general de circulation des gaz au sein de la chambre de combustion (2). 3. Module (1) selon la revendication 1, caracterise en ce que ledit organe (16) est situe axialement en aval de la bougie (9) par rapport au sens general de circulation des gaz au sein de la chambre de combustion (2). 4. Module (1) selon l'une des revendications 1 a 3, caracterise en ce que la chambre de combustion (2) comporte une virole annulaire radialement externe (5) et une virole annulaire radialement interne (4), ('orifice (11) servant au montage de la bougie (9) otant forme dans la virole externe (5), l'organe (16) traversant ladite virole externe (5) et debouchant dans la chambre de combustion (2), dans sa position deployee. 5. Module (1) selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce que l'organe (16) est mobile en translation dans la direction radiale, entre ses positions deployee et escamotoe. 12 6. Module (1) selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce que l'organe (16) est mobile en rotation, entre ses positions deployee et escamotoe. 7. Module (1) selon l'une des revendications 1 a 6, caracterise en 5 ce que ledit organe (16) comporte une zone formant une cromaillere (25), engrenant avec un pignon (26) entraine en rotation par un moteur. 8. Module (1) selon l'une des revendications 1 a 7, caracterise en ce que l'organe (16) prosente une forme generale de plaque, de portion de tube, par exemple de demi-tube, ou une forme de gouttiere de section en V. 10 9. Module (1) selon l'une des revendications 4 a 8, caracterise en ce que l'organe (16) comporte une partie tubulaire (22), radialement externe, positionnoe autour de la bougie, et une partie radialement interne (28), en forme de portion de tube, apte a traverser la virole externe (5) et a former ledit obstacle en position deployee dudit organe (16). 15 10. Procede d'allumage d'une chambre de combustion (2) appartenant a un module (1) selon l'une des revendications 1 a 9, caracterise en ce qu'il comporte les otapes consistant a : - deplacer l'organe mobile (16) dans sa position deployee, - fournir de l'air et du carburant dans la chambre de combustion (2), a 20 l'aide des moyens (7, 8) d'amenoe d'air et de carburant, - allumer le mélange d'air et de carburant contenu dans la chambre a l'aide de la bougie d'allumage (9), - deplacer l'organe mobile (16) dans sa position escamotoe. 25