Brevet FR3095499A1 — publié le 20201030

Description Titre de l'invention : INJECTEUR D'UN MELANGE D'AIR ET DE CARBURANT POUR UNE CHAMBRE DE COMBUSTION D'UNE TURBOMACHINE Domaine technique de l'invention 100011 La présente invention concerne un injecteur d'un mélange d'air et de carburant pour une chambre de combustion d'une turbomachine, en particulier d'aéronef. Arrière-plan technique [0002] L'état de l'art comprend notamment les documents FR-A1-2 976 346 et FR- A1-2 996 289. [0003] Une turbomachine d'aéronef comprend une chambre annulaire de combustion qui est équipée de plusieurs injecteurs de carburant., ce carburant étant destiné à être mélangé à de l'air provenant d'un compresseur de la turbomachine. Il existe plusieurs technologies d'injecteurs. La présente invention concerne les injecteurs qui sont configurés pour injecter un mélange d'air et de carburant, appelés injecteurs aérodynamiques. Plus exactement, ces injecteurs comportent chacun un corps comprenant ou définissant au moins un circuit de carburant et. au moins un circuit d'air. L'injecteur comporte en outre une coupole située à une extrémité du corps et configurée pour délimiter une chambre de prémélange de l'air et du carburant sortant des circuits à cette extrémité du corps. La coupole comporte une ouverture de projection d'un cône air-carburant à l'intérieur de la chambre de combustion. [0004] Dans la technique actuelle, l'ouverture de la coupole a un bord périphérique circulaire et on constate que le cône air-carburant est stratifié et comprend un centre vide car le carburant est concentré à la périphérie du cône. Cette stratification est problématique car elle peut entraîner une extinction de la flamme dans la chambre de combustion, en particulier lors d'une phase de décélération sévère du moteur. [0005] L'invention propose un perfectionnement à cette technologie, qui est simple, efficace et économique. Résumé de l'invention [0006] L'invention propose à cet effet un injecteur d'un mélange d'air et de carburant pour une chambre de combustion d'une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un corps comprenant ou définissant au moins un circuit de carburant et au moins un circuit d'air, l'injecteur comportant en outre une coupole située à une extrémité dudit corps et configurée pour délimiter une chambre de prémélange de l'air et du carburant sortant desdits circuits, la coupole comportant une ouverture de projection d'un cône air-carburant, caractérisé en ce que cette ouverture a un bord périphérique présentant 2 des encoches. [0007] L'invention permet de modifier la forme du cône air-carburant en évitant le phénomène de stratification de la technique antérieure. Du fait de la forme non circulaire du bord périphérique de la coupole, le mélange air-carburant est mieux dispersé dans le cône et occupe au moins une partie de son centre. Il y a donc moins de risque d'extinction de la flamme dans la chambre de combustion équipée de cet injecteur, même lors des changements de régimes du moteur. [0008] L'injecteur selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0009] - les encoches sont régulièrement réparties sur ledit bord périphérique, [0010] - le nombre d'encoches est compris entre 4 et 10, [0011] - les encoches s'étendent sensiblement radialcment par rapport à un axe de l'injecteur ou de la coupole, [0012] - ledit bord périphérique a un diamètre minimal Dl correspondant aux bases des encoches et un diamètre maximal D2 correspondant aux sommets des encoches, avec D2> 1,3.D1, [0013] - ledit bord périphérique est ondulé, [0014] - ledit bord périphérique a une forme de fleur ou d'étoile, [0015] - les encoches ont chacune une forme en U ou V ou en arc de cercle, [0016] -- la coupole est incurvée ou bombée, par exemple en forme de portion de sphère et comprend ladite ouverture à son sommet. [0017] La présente invention concerne également une chambre de combustion pour une tur- bomachine, en particulier d'aéronef, comportant au moins un injecteur tel que décrit ci-dessus. [0018] La présente invention concerne également une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant au moins un injecteur tel que décrit ci-dessus ou une chambre de combustion telle que décrite ci-dessus. Brève description des figures [0019] 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 et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [fig.1] la figure 1 est une vue très schématique en coupe axiale d'un injecteur monté sur une paroi d'une chambre de combustion, selon la technique antérieure, [fig.2] la figure 2 est une vue très schématique du bord périphérique de l'ouverture de la coupole de l'injecteur de la figure 1, [fig.3] la figure 3 est une vue très schématique en coupe axiale d'un injecteur monté 3 sur une paroi d'une chambre de combustion, selon l'invention, Ifig.41 la figure 4 est une vue très schématique du bord périphérique de l'ouverture de la coupole de l'injecteur de la figure 3, et Ifig.51 la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective d'un injecteur selon un mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention [0020] La figure 1 est une vue très schématisée d'une chambre de combustion 10 d'une tur- bomachine d'aéronef, cette chambre de combustion ayant, de manière connue par un homme du métier, une forme générale annulaire et étant équipée d'une série d'injecteurs 12 d'un mélange air et de carburant. [0021] L'air provient en général d'un compresseur (non représenté) situé en amont de la chambre dc combustion 10, les expressions amont et aval faisant référence à l'écoulement des gaz dans la turbomachine. La chambre dc combustion 10 comprend une paroi 10a qui comprend des orifices de montage des injecteurs 12. Chaque injecteur 12 comprend un corps 14 comprenant ou définissant au moins un circuit dc carburant 16 et au moins un circuit d'air 18. L'injecteur 12 comporte en outre une coupole 20 située à une extrémité du corps et configurée pour délimiter unc chambre 22 de prémélange de l'air et du carburant sortant des circuits 14, 16. La coupole 20 comporte une ouverture 24 dc projection d'un cône air-carburant 26. Le bord périphérique 26 de l'ouverture 24, représenté à la figure 2, a une forme générale circulaire dans l'état de la technique, et produit un cône 28 stratifié comme évoqué dans ce qui précède. Ce cône 28 comporte un centré 28a vide, c'est-à-dire dépourvu de carburant, et unc périphérie 28h dans laquelle se concentre le carburant. Lc cône 28 est injecté dans une première zone réaction Zl de la chambre de combustion 10, cette première zone Z1 alimentant une seconde zone de réaction Z2 pour la production d'une flamme 29 dans la chambre 10. L'invention est illustrée par les figures 3 et 4 notamment. L'injecteur 12' de ces figures 3 et 4 diffère de celui des figures 1 et 2 en ce que sa coupole 20' comporte unc ouverture 24' de projection d'un cône air-carburant 28, dont le bord périphérique 26' comprend des encoches 30'. Les encoches 30' s'étendent sensiblement radialement par rapport à l'axe de l'injecteur ou de la coupole. Les encoches 30' sont de préférence régulièrement réparties sur le bord périphérique 26'. Le nombre d'encoches peut être compris entre 4 et 10. [0022] Le bord périphérique 26' a un diamètre minimal Dl correspondant aux bases (ou ex- trémités radialement internes) des encoches 30' et un diamètre maximal D2 cor- respondant aux sommets (ou extrémités radialement externes) des encoches. De préférence, D2 > 1,3.D1. [0023] Le bord périphérique 26' peut être ondulé comme représenté à la figure 4. Cette figure 4 montre un bord périphérique 26' en forme de fleur ou d'étoile. Les encoches 30' peuvent avoir chacune une forme en U ou V ou en arc de cercle. [0024] La présence des encoches 30' sur le bord 26' permet de modifier la forme du cône 28, en augmentant son angle solide par exemple, et de favoriser le mélange de l'air et du carburant et sa répartition sur l'intégralité du volume du cône. Les interactions entre les zones Z1 et Z2 sont optimisées, ce qui permet de garantir le maintien de la flamme 29, en particulier lors des changements de régimes du moteur. [0025] La figure 5 représente un exemple plus concret de réalisation d'un injecteur 12 selon l'invention, la coupole 20' comportant ici cinq encoches 30' régulièrement réparties et espacées circonférentiellement les unes des autres autour de l'axe de la coupole. 5 REVENDICATIONS[Revendication 1] Injecteur (12') d'un mélange d'air et de carburant pour une chambre de combustion (10) d'une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un corps (14) comprenant ou définissant au moins un circuit de carburant (16) et au moins un circuit d'air (18), l'injecteur comportant en outre une coupole (20') située à une extrémité dudit corps et configurée pour délimiter une chambre (22) de prémélange de l'air et du carburant sortant desdits circuits, la coupole comportant une ouverture (24') de projection d'un cône air-carburant, caractérisé en ce que cette ouverture a un bord périphérique (26') présentant des encoches (30'). [Revendication 2] Injecteur (12') selon la revendication 1, dans lequel les encoches (30') sont régulièrement réparties sur ledit bord périphérique (26'). [Revendication 3] Injecteur (12') selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le nombre d'encoches (30') est compris entre 4 et 10. [Revendication 4] Injecteur (12') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les encoches (30') s'étendent sensiblement radialement par rapport à un axe de l'injecteur ou de la coupole (20'). [Revendication 5] Injecteur (12') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit bord périphérique (26') a un diamètre minimal Dl correspondant aux bases des encoches (30') et un diamètre maximal D2 correspondant aux sommets des encoches, avec D2> 1,3.D1. [Revendication 6] Injecteur (12') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit bord périphérique (26') est ondulé. [Revendication 7] Injecteur (12') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit bord périphérique (26') a une forme de fleur ou d'étoile. [Revendication 8] Injecteur (12') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les encoches (30') ont chacune une forme en U ou V ou en arc de cercle. [Revendication 9] Chambre de combustion pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant au moins un injecteur (12') selon l'une des revendications précédentes. [Revendication 10] Turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant au moins un injecteur (12') selon l'une des revendications 1 à 8 ou une chambre de combustion (10) selon la revendication 9.