Brevet FR3101696A1 — publié le 20210409

CANNE DE PREVAPORISATION POUR UNE CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOMACHINE La présente invention concerne une canne de prévaporisation (4) pour une chambre de combustion (1) de turbomachine, comportant : - un corps principal (40) définissant un premier conduit interne (41) dans lequel est destiné à être monté un injecteur (3), et comportant une première extrémité de fixation (40a) à une paroi (13) de ladite chambre, - au moins deux embouts (42) disposés au niveau d’une seconde extrémité (40b) du corps (40) et définissant des seconds conduits internes (43), lesdits embouts comportant respectivement des premières portions (44) et des secondes portions (45) ; lesdites secondes portions (45) comprennent chacune deux parois cylindriques coaxiales, respectivement interne (452) et externe (454), qui définissent entre elles une cavité annulaire (450), et la paroi interne (452) définit un passage interne et comprend des premiers orifices (50) de mise en communication fluidique de ce passage avec ladite cavité annulaire (450). Figure pour l’abrégé : Figure 7 CANNE DE PREVAPORISATION POUR UNE CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOMACHINE La présente invention concerne notamment une canne de prévaporisation pour une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d’aéronef. L’état de la technique comprend notamment les documents FR-A2-2 181 579 et FR-A1-3 013 805. D’une manière générale, une turbomachine d’aéronef comprend un générateur de gaz comportant notamment un ou plusieurs compresseurs, par exemple basse pression et haute pression, disposé(s) en amont d’une chambre de combustion. Par convention, dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation d’un flux de gaz, en particulier dans la turbomachine. De même, par convention dans la présente demande, les termes « interne » et « externe » sont définis radialement par rapport à un axe longitudinal, en particulier de la turbomachine. En référence à la figure 1, une turbomachine comprend classiquement une chambre 1 de combustion qui est entourée par un carter annulaire de chambre 10. La chambre 1 est délimitée par des parois annulaires interne 11 et externe 12 coaxiales réunies en amont par une paroi annulaire de fond 13 de la chambre 1. La paroi externe 12 est fixée au carter 10 qui porte une rangée annulaire d’injecteurs de carburant 3 de manière à alimenter la chambre 1 avec un mélange d’air et de carburant. La chambre 1 est ici équipée de cannes de prévaporisation 2 qui sont chacune associées à un injecteur de carburant 3. Les cannes 2 sont ici montées sur la paroi de fond 13 de la chambre 1. Chaque canne 2, telle que celle représentée à la figure 2, comprend un corps principal 20 de forme générale allongée et relié à deux bras ou embouts 22 coudés. Le corps principal 20 définit un premier conduit longitudinal interne 21 dans lequel est monté l’injecteur de carburant 3. Ce corps principal 20 comporte une première extrémité longitudinale 20a de fixation à une des parois 13 de la chambre 1 et une seconde extrémité longitudinale 20b. Les embouts 22 sont chacun situés au niveau de la seconde extrémité longitudinale 20b et définissent des seconds conduits internes 23 coudés. Les embouts 22 comprennent chacun une première portion 22a qui est en communication fluidique avec le premier conduit 21 et une seconde portion 22b qui est destinée à déboucher dans la chambre 1. Lorsqu’une combustion a lieu dans la chambre 1, les parois de la canne 2 chauffent et le carburant projeté par l’injecteur 3 sur les parois de la canne, s’évapore. Le mélange air-carburant pénètre dans la chambre 1 par les embouts 22 de la canne 2. Une telle canne de prévaporisation a donc pour fonction de délivrer un débit calibré de mélange air-carburant dans une zone primaire disposée en amont de la chambre. Sur certaines manœuvres de fonctionnement de la turbomachine (par exemple : un départ à froid ou une accélération rapide) lorsqu’un débit important en carburant est fourni, la canne est amenée naturellement à se refroidir par le mélange air-carburant circulant à l’intérieur des cannes, notamment à travers les premier et second conduits internes. Le mélange riche en carburant alimentant la chambre à travers la canne, permet en outre de rendre la flamme (produite lors de la combustion) plus stable et mieux adaptée à la forme de la chambre de combustion. Cependant, sur certaines manœuvres de décélération brutale, la production de flamme lors de la combustion peut atteindre les embouts des cannes et les endommager (par exemple par des brûlures et/ou des criques). La dégradation des cannes peut être ralentie par l’utilisation de matériaux de plus en plus résistants aux températures élevées. Or, ceci impose de maîtriser très précisément le matériau et les dimensions des cannes lors de leurs conceptions, ce qui génère des coûts de fabrication et de contrôle importants. De manière générale, l’environnement thermique (chambre de combustion de gaz) dans lequel se situent les cannes cause leur dégradation progressive. L’insuffisance de refroidissement des embouts des cannes peut donc réduire leurs durées de vie et affecter les performances de la chambre de combustion. Dans ce contexte, il est intéressant de pallier les inconvénients de l’art antérieur, en proposant une solution de refroidissement fiable et à durée de vie améliorée des cannes de prévaporisation d’une chambre de combustion de turbomachine. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique aux inconvénients précités de l’art antérieur. A cet effet, l’invention propose une canne de prévaporisation pour une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant : - un corps principal de forme générale allongée et définissant un premier conduit longitudinal interne dans lequel est destiné à être monté un injecteur de carburant, ledit corps principal comportant une première extrémité longitudinale de fixation à une paroi de la chambre de combustion et une seconde extrémité longitudinale, - au moins deux embouts disposés au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale et définissant des seconds conduits internes, lesdits embouts comportant respectivement des premières portions sensiblement coaxiales et diamétralement opposées et des secondes portions sensiblement parallèles et orientées dans une même direction, lesdites premières portions étant en communication fluidique avec ledit premier conduit et lesdites secondes portions étant destinées à déboucher dans la chambre. Selon l’invention, les secondes portions comprennent chacune deux parois cylindriques coaxiales, respectivement interne et externe, qui définissent entre elles une cavité annulaire. La paroi interne définit un passage interne et comprend des premiers orifices de mise en communication fluidique de ce passage avec ladite cavité annulaire. Une telle configuration permet de refroidir efficacement les parois des embouts disposées dans la zone primaire de la chambre de combustion, tout en assurant la stabilité de la flamme en sortie des embouts dans la chambre. Le système de refroidissement selon l’invention consiste à implémenter une double paroi autour des embouts. Cette double paroi est alimentée en mélange air-carburant par les orifices de la paroi interne. La paroi externe est ainsi refroidie par impact de jets d’air formés par le passage du mélange air-carburant à travers les orifices de la paroi interne. En effet, un gradient de pression est généré lors du passage et de la circulation du mélange air-carburant dans la cavité annulaire de la double paroi. Ce gradient de pression permet ainsi de former les jets d’air qui refroidissent la paroi externe des embouts. Le corps principal et les premières portions des embouts de l’invention sont réalisés et fonctionnent de la même manière qu’une canne classique, de façon à assurer la fonction de pré-vaporisation. L’invention présente par conséquent l’avantage de proposer une conception simple, offrant une très grande fiabilité, et peu pénalisante en termes de coûts et d’encombrement de la chambre de combustion. Selon une particularité de l’invention, la paroi interne est reliée à son extrémité longitudinale opposée auxdites premières portions, à une paroi transversale comportant des seconds orifices de passage de fluide. L’ajout de cette paroi transversale percée d’orifices permet d’obstruer au moins en partie la section interne des embouts, ce qui génère une perte de charge lors du passage du mélange air-carburant par les orifices de cette paroi transversale en sortie d’embouts. La formation d’impact de jets d’air au passage des orifices de la paroi interne, est ainsi améliorée. La canne de prévaporisation 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 : - ladite cavité annulaire a une section de sortie d’air de forme annulaire, - ladite paroi transversale s’étend au droit d’une extrémité longitudinale libre de la paroi externe, - lesdites parois interne et externe sont reliées entre elles par une paroi tronconique, du côté desdites premières portions, - lesdits premiers orifices sont inclinés, d’amont en aval, radialement vers l’extérieur par rapport à une direction d’écoulement de fluide dans lesdites secondes portions et par rapport aux axes longitudinaux des secondes portions, - ladite cavité annulaire comprend en outre une pluralité de perturbateurs d’écoulement de fluide, tels que des canaux, des picots, et/ou des ailettes, - lesdits perturbateurs s’étendent radialement entre lesdites parois interne et externe, - lesdits perturbateurs sont régulièrement répartis autour des axes longitudinaux des secondes portions, - lesdits perturbateurs sont chacun situés entre deux premiers orifices adjacents, - ladite paroi externe et ladite paroi transversale sont au moins en partie revêtues d’un matériau en céramique, - lesdits embouts sont coudés ou non-coudés, - lesdits seconds conduits internes sont coudés ou non-coudés, - lesdits embouts sont coudés sensiblement à angle droit, - lesdites secondes portions comportant lesdites parois externes ont chacune un diamètre externe supérieur au diamètre externe respectivement desdites premières portions. L’invention a également pour objet une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant au moins une canne de prévaporisation telle que décrit précédemment. L’invention a également pour objet une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant une chambre de combustion équipée d’au moins une canne de prévaporisation telle que décrit précédemment. La turbomachine peut être un turbopropulseur ou un turboréacteur. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d’une chambre de combustion de turbomachine, équipée de cannes de prévaporisation. la figure 2 est une vue schématique en perspective d’une canne de prévaporisation selon l’art antérieur. la figure 3a est une vue schématique en perspective d’une canne de prévaporisation selon un premier mode réalisation de l’invention, dont l’un des embouts est illustré sectionné suivant un plan de coupe III-III. la figure 3b est une vue schématique en perspective de la canne de la figure 3a, dont les embouts sont illustrés selon un plan de coupe IV-IV de la figure 3a. la figure 3c est une vue agrandie d’une partie de l’embout de la figure 3a, la figure 4a est une vue schématique partielle en coupe axiale d’un embout d’une canne selon un second mode de réalisation de l’invention. la figure 4b est une vue schématique en perspective et de face de l’embout de la figure 4a. la figure 5a est une vue schématique partielle en coupe axiale d’un embout d’une canne selon un troisième mode de réalisation de l’invention. la figure 5b est une vue schématique en perspective et de face de l’embout de la figure 5a. la figure 6a est une vue schématique partielle en coupe axiale d’un embout d’une canne selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. la figure 6b est une vue schématique en perspective et de face de l’embout de la figure 6a. la figure 7 est une vue schématique en coupe axiale de la canne de prévaporisation dans une chambre de combustion de turbomachine selon l’invention. Canne de prévaporisation (4) pour une chambre de combustion (1) de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant : - un corps principal (40) de forme générale allongée et définissant un premier conduit longitudinal interne (41) dans lequel est destiné à être monté un injecteur de carburant (3), ledit corps principal (40) comportant une première extrémité longitudinale de fixation (40a) à une paroi (13) de la chambre de combustion (1) et une seconde extrémité longitudinale (40b), - au moins deux embouts (42) disposés au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale (40b) et définissant des seconds conduits internes (43), lesdits embouts (42) comportant respectivement des premières portions (44) sensiblement coaxiales et diamétralement opposées et des secondes portions (45) sensiblement parallèles et orientées dans une même direction, lesdites premières portions (44) étant en communication fluidique avec ledit premier conduit (44) et lesdites secondes portions (45) étant destinées à déboucher dans la chambre (1), caractérisée en ce que lesdites secondes portions (45) comprennent chacune deux parois cylindriques coaxiales, respectivement interne (452) et externe (454), qui définissent entre elles une cavité annulaire (450), et en ce que la paroi interne (452) définit un passage interne et comprend des premiers orifices (50) de mise en communication fluidique de ce passage avec ladite cavité annulaire (450). Canne selon la revendication 1, dans laquelle ladite cavité annulaire (450) a une section de sortie de fluide de forme annulaire. Canne selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite paroi interne (452) est reliée à son extrémité longitudinale (452b) opposée auxdites premières portions (44) à une paroi transversale (456) comportant des seconds orifices (458) de passage de fluide. Canne selon la revendication précédente, dans laquelle ladite paroi transversale (456) s’étend au droit de d’une extrémité longitudinale libre (454a) de la paroi externe (454). Canne selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdites parois interne (452) et externe (454) sont reliées entre elles par une paroi tronconique (451), du côté desdits premières portions (44). Canne selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits premiers orifices (50) sont inclinés, d’amont en aval, radialement vers l’extérieur par rapport à une direction (D) d’écoulement de fluide dans lesdites secondes portions (45) et par rapport aux axe (X) longitudinaux de ces secondes portions (45). Canne selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ladite cavité annulaire (450) comprend en outre une pluralité de perturbateurs d’écoulement de fluide, tels que des canaux (51), des picots (52), et/ou des ailettes (53). Canne selon la revendication précédente, dans laquelle lesdits perturbateurs s’étendent radialement entre lesdites parois interne (452) et externe (454) et sont régulièrement répartis autour des axes X des secondes portions (45). Canne selon l’une des revendications 3 à 8, dans laquelle ladite paroi externe (454) et ladite paroi transversale (456) sont au moins en partie revêtues d’un matériau en céramique. Chambre de combustion (1) de turbomachine, en particulier d’aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une canne de prévaporisation (4) selon l’une des revendications précédentes.