BR112014002927B1 - câmara anular de combustão de uma turbomáquina, e, turbomáquina - Google Patents

Abstract

CÂMARA ANULAR DE COMBUSTÃO DE UMA TURBOMÁQUINA. A invenção se refere a uma câmara anular de combustão que inclui duas paredes de revolução interna e externa, ligadas à montante por uma parede anular de fundo de câmara atravessada por sistemas de injeção que incluem cada um ao menos uma verruma destinada a produzir um fluxo de ar girando à jusante de um injetor de combustível e uma tigela (78) em formato de tronco de cone à jusante da verruma e formada por uma série anular de orifícios de injeção de ar (80, 86), a parede de revolução externa incluindo uma série anular de orifícios primários de diluição. Os orifícios (80, 86) das tigelas (78) são repartidos e dimensionados de modo que as camadas de mistura ar/combustível apresentem um alargamento local que intercepta circunferencialmente uma camada de combustível adjacente à montante dos orifícios primários de diluição.

Description

[001] A presente invenção se refere a uma câmara anular de combustão de uma turbomáquina, tal como uma turbo-hélice ou um turborreator de avião.

[002] De forma conhecida, uma câmara anular de combustão de uma turbomáquina recebe à montante um fluxo de ar de um compressor de alta pressão e entrega à jusante um fluxo de gases quentes que acionam os rotores das turbinas de alta pressão e de baixa pressão.

[003] A câmara anular de combustão inclui duas paredes de revolução coaxiais que estendem uma no interior da outra e que são ligadas entre si em suas extremidades à montante por uma parede anular de fundo de câmara, tal fundo de câmara incluindo aberturas de montagem de sistemas de injeção de combustível entre as paredes anulares interna e externa.

[004] Cada sistema de injeção inclui meios de suporte da cabeça de um injetor de combustível e ao menos uma verruma que é disposta à jusante da cabeça do injetor, coaxialmente a este, e que entrega um fluxo de ar que gira à jusante da injeção de combustível a fim de formar uma mistura de ar e de combustível destinada a ser queimada na câmara de combustão.

[005] As verrumas dos sistemas de injeção são alimentadas pelo ar originado em um difusor anular montado na saída do compressor de alta pressão situado à montante da câmara de combustão.

[006] Cada verruma desemboca à jusante no interior de uma tigela misturadora que inclui uma parede à jusante significativamente em formato de tronco de cone alargada à jusante e incluindo uma série anular de orifícios de injeção de ar regularmente repartidos em torno do eixo da tigela.

[007] A parede anular externa da câmara de combustão inclui uma série anular de orifícios primários de diluição e ao menos uma vela que desemboca no interior da câmara de combustão e situada à jusante dos orifícios primários de diluição.

[008] Em funcionamento, o ar que sai do compressor de alta pressão circula no interior de cada um dos sistemas de injeção. A mistura ar/combustível é ejetada de cada sistema de injeção formando uma camada de ar e de combustível significativamente em formato de tronco de cone se alargando à jusante. O ângulo de abertura da camada é uma função do ângulo de abertura da parede em formato de tronco de cone da tigela misturadora e as dimensões dos orifícios de injeção de ar formadas nesta parede em formato de tronco de cone. Assim, quanto mais significativos forem os diâmetros dos orifícios da tigela misturadora, mais significativo é o fluxo de ar que passa por cada um dos orifícios e menos alargada é a camada de mistura ar/combustível.

[009] Os orifícios primários de diluição permitem estabilizar a chama de combustão no fundo da câmara e evitam por diluição da mistura ar/combustível que a chama de combustão descole e penetre a turbina de alta pressão e danifique componentes como, em particular, as pás fixas por formação de pontos quentes.

[0010] Na prática, os sistemas de injeção são configurados de modo a que, para cada sistema de injeção, a camada de mistura ar/combustível atravesse ou intercepte circunferencialmente, à montante dos orifícios de diluição, as camadas de combustível dos dois sistemas de injeção adjacentes. Desta forma, garante-se uma continuidade circunferencial da mistura ar/combustível entre os sistemas de injeção antes da diluição, o que permite garantir que a chama iniciada pela ou pelas velas de ignição se propague por toda a circunferência da câmara de combustão.

[0011] Em certas configurações, tais como em particular nas câmaras de combustão ditas convergentes, cujas predes anulares interna e externa de revolução são paredes em formato de tronco de cone cuja seção se reduz à jusante, ou quando o número de sistemas de injeção é reduzido, a distância circunferencial entre dois sistemas de injeção adjacentes é mais significativo. Segue-se que as camadas de combustível dos sistemas de injeção adjacentes não se interceptam mais circunferencialmente à montante dos orifícios primários de diluição, o que leva a dificuldades para propagar circunferencialmente a chama entre os injetores e reduz o desempenho da câmara de combustão.

[0012] Para mitigar esta inconveniência, o aumento do número de injetores não é desejável, pois isto conduziria a um aumento do tamanho da turbomáquina. O aumento do ângulo de abertura das camadas de combustível igualmente não seria satisfatório, pois isto conduziria ao projeto de uma quantidade maior de combustível na direção das paredes anular interna e externa e à formação de pontos quentes nas paredes anular interna e externa.

[0013] A invenção possui notadamente como objetivo trazer uma solução simples, econômica e eficaz aos problemas mencionados acima, permitindo evitar as inconveniências do estado da técnica conhecido.

[0014] Para tanto, ela propõe uma câmara anular de combustão incluindo duas paredes de revolução coaxiais, respectivamente interna e externa, ligadas uma à outra em suas extremidades à montante por uma parede anular de fundo de câmara incluindo aberturas de montagem de sistemas de injeção incluindo cada um ao menos uma verruma destinada a produzir um fluxo de ar girando à jusante de um injetor de combustível e uma tigela de parede significativamente em formato de tronco de cone à jusante da verruma e formada por uma série anular de orifícios de injeção de ar, destinados a produzir uma camada significativamente em formato de tronco de cone e girante de mistura de ar e combustível, a parede de revolução externa incluindo uma série anular de orifícios primários de diluição, caracterizada pelo fato de que os orifícios das tigelas são repartidos e dimensionados de modo que ao menos algumas camadas de mistura ar/combustível apresentem um alargamento local que intercepta circunferencialmente uma camada de combustível adjacente à montante dos orifícios primários de diluição.

[0015] A invenção permite conservar a mesma abertura angular das camadas de combustível solucionando a modificação de certas tigelas de modo a formar um alargamento local de sua camada de combustível, tal alargamento interceptando circunferencialmente a camada de mistura ar/combustível de um sistema de injeção adjacente à montante dos orifícios primários de diluição.

[0016] É possível, assim, garantir uma continuidade circunferencial da mistura ar/combustível antes da introdução de ar pelos orifícios primários de diluição, o que garante uma boa propagação circunferencial da chama de combustão sem alocação de injetores suplementares.

[0017] Em uma primeira modalidade da invenção, os orifícios das tigelas sendo repartidos regularmente em torno dos eixos das tigelas, os orifícios algumas tigelas têm um diâmetro mais baixo do que os outros orifícios de tais tigelas, estes orifícios de diâmetro reduzido sendo formados por um setor angular de dimensão e de posição angulares predeterminadas de modo a formar o alargamento local da camada de combustível.

[0018] A redução do diâmetro dos orifícios em um determinado setor de certas tigelas permite reduzir o fluxo de ar que passa por estes orifícios. O ar que sai por estes orifícios impacta menos a mistura ar/combustível que sai da verruma à montante, o que leva a um aumento local do ângulo de ejeção da mistura ar/combustível e forma um alargamento local da camada de combustível.

[0019] Conforme outra característica da invenção, os orifícios do setor angular supracitado de cada tigela têm um diâmetro inferior a ao menos 40% do diâmetro dos outros orifícios da tigela.

[0020] Em uma segunda modalidade da invenção, ao menos algumas tigelas não possuem orifícios em um setor angular de dimensão e posição angulares predeterminadas de modo a formar o alargamento local da camada de combustível.

[0021] A supressão em um setor dos orifícios da parede em formato de tronco de cone da tigela permite aumentar localmente o ângulo de ejeção da camada de mistura ar/combustível, o que forma um alargamento local de tal camada que intercepta a camada de combustível de um sistema de injeção adjacente.

[0022] Em outra modalidade da invenção, certas tigelas incluem dois setores angulares diametralmente opostos um ao outro e incluindo orifícios de diâmetro reduzido e/ou sem orifícios.

[0023] Com tal configuração, a camada de combustível formada na saída de cada uma de tais tigelas inclui dois alargamentos diametralmente opostos em relação ao eixo da tigela, que interceptam as camadas de combustível geradas pelos dois sistemas de injeção situados de um lado a outro da tigela.

[0024] A câmara de combustão inclui ao menos uma vela de ignição montada em um orifício da parede de revolução externa e os orifícios da tigela do sistema de injeção situado o mais próximo à vela são repartidos e dimensionados de modo que a camada de mistura ar/combustível de tal sistema de injeção apresenta um outro alargamento local que intercepta o eixo da vela entre a extremidade radialmente interna da vela e um ponto da periferia externa de tal tigela.

[0025] Este alargamento adicional da camada de combustível permite projetar localmente a camada de combustível mais próxima à extremidade interna da vela, o que facilita ainda mais a ignição da mistura ar/combustível e a propagação da chama.

[0026] A tigela situada mais próxima à vela pode incluir orifícios de diâmetro menor que os outros orifícios de tal tigela, tais orifícios de diâmetro reduzido sendo formados por um setor angular de dimensão e de posição angular predeterminados de modo a formar o alargamento que intercepta o eixo da vela.

[0027] A tigela situada mais próxima à vela pode igualmente não possuir orifícios em um setor angular de dimensão e de posição predeterminadas de modo a formar o alargamento que intercepta o eixo da vela.

[0028] O ou os setores angulares supracitados se estendem por cerca de 20° e 50°.

[0029] A invenção se refere igualmente a uma turbomáquina, tal como uma turbo-hélice ou um turborreator de avião, que inclui uma câmara de combustão tal como descrita anteriormente.

[0030] Outras vantagens e características da invenção aparecerão com a leitura da descrição a seguir, feita a título de exemplo não limitante em referência aos desenhos em anexo, nos quais: - a figura 1 é uma semivista esquemática parcial em corte axial de uma câmara anular de combustão de tipo conhecido; - a figura 2 é uma vista esquemática parcial de escala maior da região delimitada pelo pontilhado da figura 1; - a figura 3 é uma vista esquemática lateral de dois sistemas de injeção conforme a figura 2 e dispostos lado a lado; - a figura 4 é uma vista esquemática de corte transversal das camadas de combustível dos sistemas de injeção da figura 3; - a figura 5 é uma vista esquemática a partir da jusante de uma tigela misturadora conforme uma primeira modalidade da invenção; - a figura 6 é uma vista esquemática lateral de um sistema de injeção que inclui uma tigela misturadora conforme a figura 2 e de um sistema de injeção que inclui a tigela misturadora da figura 5 conforme a invenção; - a figura 7 é uma vista esquemática de corte transversal das camadas de combustível dos sistemas de injeção da figura 6; - a figura 8 é uma vista esquemática a partir da jusante de uma tigela misturadora conforme uma segunda modalidade da invenção; - a figura 9 é uma vista esquemática a partir da jusante de uma tigela misturadora conforme uma terceira modalidade da invenção; - a figura 10 é uma vista esquemática lateral de um sistema de injeção que inclui a tigela misturadora da figura 9 conforme a invenção; - a figura 11 é uma vista esquemática de corte transversal da camada de combustível do sistema de injeção da figura 10; - a figura 12 é uma vista esquemática a partir da jusante de uma tigela misturadora conforme uma quarta modalidade da invenção.

[0031] Refere-se inicialmente à figura 1, que representa uma câmara anular de combustão 10 de uma turbomáquina, tal como um turborreator ou uma turbo-hélice de avião, disposto na saída de um difusor centrífugo 12 montado na saída de um compressor de alta pressão (não representado). A câmara de combustão 10 é seguida por uma turbina de alta pressão 14 cujo único distribuidor de entrada 16 é representado.

[0032] A câmara de combustão 10 inclui duas paredes de revolução em formato de tronco de cone interna 18 e externa 20 coaxiais, dispostas uma no interior da outra e com seção que se reduz na direção da jusante. Tal câmara de combustão é dita convergente. As paredes anulares interna 18 e externa 20 são ligadas em suas extremidades à montante a uma parede anular de fundo de câmara 22 e fixas à jusante por flanges anulares interno 24 e externo 26. O flange anular externo 26 é apoiado radialmente externamente sobre um cárter externo 28 e apoiado axialmente sobre um flange radial 30 de fixação do distribuidor 16 da turbina de alta pressão ao cárter externo 28. O flange anular interno 24 da câmara de combustão é apoiado radial e axialmente sobre uma peça anular interna 32 de fixação do distribuidor 16 a uma parede anular interna 34.

[0033] O fundo de câmara 22 inclui aberturas de montagem de sistemas de injeção de uma mistura ar-combustível na câmara, o ar originado do difusor centrífugo 12 e o combustível sendo levado pelos injetores 36.

[0034] Os injetores 36 são fixos em suas extremidades radialmente externas ao cárter externo 28 e são repartidos regularmente sobre uma circunferência em torno do eixo de revolução 38 da câmara. Cada injetor 36 inclui em sua extremidade radialmente interna uma cabeça de injeção 40 de combustível que é alinhada com o eixo de uma abertura correspondente ao fundo de câmara 22.

[0035] A mistura de ar e combustível injetada na câmara 10 é queimada por meio de ao menos uma vela de ignição 42 que se estende radialmente no exterior da câmara 10. A extremidade interna da vela 42 se estende em um orifício da parede externa 20 da câmara e sua extremidade radialmente externa é fixa pelos meios apropriados ao cárter externo 28 e ligada aos meios de alimentação elétrica (não representados) situados no exterior do cárter 28.

[0036] A parede anular externa 20 da câmara de combustão inclui uma série anular de orifícios primários 44 de diluição da mistura ar/combustível dispostos à montante da vela de ignição 42.

[0037] Cada sistema de injeção, como se vê melhor na figura 2, inclui duas verrumas de turbulência à montante 46 e à jusante 48 coaxiais ligadas à montante a meios de centralização e de guia da cabeça do injetor, e à jusante a uma tigela misturadora 50 que é montada axialmente na abertura da parede de fundo da câmara 22.

[0038] As verrumas 46, 48 incluem, cada uma, uma série de pás que se estendem radialmente em torno do eixo da verruma e são repartidos regularmente em torno de tal eixo para gerar um fluxo de ar que gira à jusante da cabeça de injeção.

[0039] As verrumas 46, 48 são separadas uma da outra por uma parede radial 52 ligada em sua extremidade radialmente interna a um venturi 54 que se estende axialmente na direção jusante para o interior da verruma à jusante e que separa os fluxos de ar que saem das verrumas à montante 46 e à jusante 48. Uma primeira coluna anular de fluxo de ar é formada no interior do venturi 54 e uma segunda coluna anular de fluxo de ar é formada no exterior do venturi 54.

[0040] A tigela misturadora 50 inclui uma parede significativamente em formato de tronco de cone 56 alargada à jusante e ligada em sua extremidade à jusante a uma borda cilíndrica 58 se estendendo na direção à montante e montada axialmente na abertura da parede de fundo da câmara 22 com um defletor anular 60. A extremidade à montante da parede em formato de tronco de cone da tigela é fixa por uma peça anular intermediária 62 à verruma à jusante.

[0041] A parede em formato de tronco de cone 56 da tigela inclui uma série anular de orifícios 64 de injeção de ar repartidos regularmente em torno do eixo 70 da tigela. O ar que passa pelos orifícios e o ar que flui nas colunas no interior e no exterior do venturi 54 se misturam ao combustível pulverizado pelo injetor para formar uma camada girante de mistura de ar e combustível possuindo uma forma significativamente em formato de tronco de cone 66 se alargando à jusante. Os eixos 68 de cada um dos orifícios 64 de injeção de ar na tigela são inclinados em relação ao eixo 70 da tigela e convergem em sua direção à jusante.

[0042] Uma segunda série anular de orifícios 72 é formada na junção entre a extremidade à montante da borda cilíndrica 58 e a parede em formato de tronco de cone 56. Estes segundos orifícios 72 garantem uma ventilação da face à jusante do defletor 60 e limitam o aquecimento do fundo de câmara 22.

[0043] Em funcionamento, as verrumas à montante 46 e à jusante 48 do sistema de injeção induzem uma rotação do fluxo de ar e de combustível pulverizado e os orifícios de injeção de ar 64 da parede em formato de tronco de cone 56 da tigela 50 realizam um cisalhamento da mistura ar/combustível. Assim, quanto maior for o diâmetro dos orifícios de injeção de ar 64 da tigela 50, mais o fluxo de ar que passa pelos orifícios é significativo, o que diminui o ângulo de abertura 74 da camada em formato de tronco de cone da mistura ar/combustível.

[0044] A fim de garantir uma boa propagação circunferencial da chama de combustão entre os sistemas de injeção, a configuração e o número de sistemas de injeção são determinados de modo a que as camadas de combustível dos sistemas de injeção adjacentes se interceptem ou se cruzem em direção circunferencial à montante dos orifícios primários 44 de diluição de modo a formar uma nuvem de mistura ar/combustível contínuo circunferencialmente.

[0045] A figura 3 representa dois sistemas de injeção adjacentes S1 e S2 e os traços pontilhados representam as camadas em formato de tronco de cone de combustível pulverizados pelos sistemas de injeção S1 e S2, respectivamente. A figura 4 representa um corte de camadas de combustível N1 e N2 dos sistemas de injeção S1 e S2, respectivamente, conforme um plano transversal 76 que passa pelos orifícios primários de diluição.

[0046] Constata-se que, quando o número de sistemas de injeção é reduzido e a distância circunferencial entre dois sistemas de injeção adjacentes S1 e S2 aumenta, ela torna-se muito significativo para que as camadas de combustível N1 e N2 se interceptem circunferencialmente à montante dos orifícios primários de diluição, o que leva a dificuldades de propagação circunferencial da chama de combustão.

[0047] Para mitigar esta inconveniência, o aumento do ângulo de abertura das camadas de combustível não é desejável, pois isto conduziria a pulverizar uma quantidade maior de combustível na direção das paredes anulares interna 18 e externa 20, o que provocaria a formação de pontos quentes nas paredes anulares interna 18 e externa 20 da câmara de combustão. O aumento do número de sistemas de injeção não é mais desejável, pois isto conduziria a um aumento do tamanho da turbomáquina e a um aumento do consumo de combustível.

[0048] A invenção traz uma solução para este problema, assim como para os citados anteriormente realizando uma repartição e um dimensionamento dos orifícios das tigelas dos sistemas de injeção de modo a alargar localmente em direção circunferencial as camadas de combustível a fim de que interceptem à montante dos orifícios primários de diluição as camadas de combustível produzidas pelos sistemas de injeção adjacentes.

[0049] Em uma primeira modalidade da invenção representada na figura 5, a figura misturadora 78 vista da jusante inclui uma série de orifícios 80 regularmente repartidos em torno do eixo 82 da tigela. A tigela 78 inclui um setor angular 84 cujos orifícios 86 têm um diâmetro inferior ao diâmetro dos outros orifícios 80 da tigela 78.

[0050] Quando a mistura ar/combustível penetra no interior da tigela 78, o fluxo de ar que passa pelos orifícios 86 do setor 84 é mais fraco do que o fluxo de ar que passa pelos outros orifícios 80 da tigela 78. Segue-se que as partículas de ar e de combustível que passam na vizinhança de tal setor 84 da tigela 78 saem da tigela 78 com uma trajetória mais alargada que as das partículas que passam na vizinhança dos outros orifícios 80 da tigela 78. Resulta-se um alargamento local da camada de combustível pulverizada.

[0051] Como indicado anteriormente, a camada de mistura ar/combustível que sai de cada sistema de injeção gira por conta da rotação imposta pelas verrumas à montante e à jusante. Assim, cada partícula de ar e de combustível da camada ar/combustível segue uma trajetória significativamente helicoidal em formato de tronco de cone. O alargamento local assume uma forma correspondente a estas trajetórias helicoidais em formato de tronco de cone.

[0052] Uma vez que as verrumas à montante e à jusante produzem um fluxo de ar que gira no sentido inverso dos ponteiros de um relógio quando se observa a tigela a partir da jusante, entende-se que o setor 84 da tigela 78 deve ser deslocado angularmente em um ângulo α no sentido inverso de rotação da mistura ar/combustível, isto é, no sentido dos ponteiros de um relógio, em relação a um plano 87 que contém o eixo 82 da tigela 78 e perpendicular a um plano radial 89 que contém o eixo 82 da tigela 78 e o eixo da câmara de combustão. Na figura 5, os planos 87 e 89 são representado por linhas e são perpendiculares ao plano da folha. O ângulo α é medido a partir do meio do setor da tigela 78 que inclui os orifícios 86 de diâmetro reduzido. Este ângulo α determina a posição (seta A) de alargamento da camada de combustível que virá circunferencialmente interceptar a camada de combustível de um sistema de injeção adjacente.

[0053] A figura 6 representa dois sistemas de injeção adjacentes dos quais um S1 é idêntico àquele do estado da técnica anterior descrito em referência à figura 3 e o outro S3 corresponde ao sistema de injeção descrito em referência à figura 5. Os traços pontilhados representam os formatos de tronco de cone das camadas de combustível N1, N3 produzidas por cada um dos sistemas de injeção S1 e S3. O alargamento 88 da camada N3 de combustível do sistema de injeção S3 intercepta circunferencialmente a camada de combustível N1 do sistema de injeção S1 à montante dos orifícios primários de injeção de ar. A figura 7 representa um corte das camadas de combustível N1 e N3 dos sistemas de injeção S1 e S3, respectivamente, conforme um plano transversal 76 que passa pelos orifícios primários de diluição. Nesta figura, observa-se que o alargamento local 88 da camada de mistura ar/combustível N3 do sistema de injeção S3 intercepta circunferencialmente a camada N1 do sistema de injeção S1.

[0054] A extensão angular do setor 84 da tigela 78 determina a extensão angular do alargamento em torno do eixo 82 da tigela 78.

[0055] Em uma segunda modalidade da invenção, o setor da tigela que inclui os orifícios de diâmetro reduzido é substituído por um setor 90 sem orifícios de injeção de ar como representado na figura 8. Este setor 90 sem orifícios é igualmente deslocado em um ângulo α em relação ao plano 87. Uma tigela como esta 92 permite obter uma camada de combustível significativamente da mesma forma que aquela obtida com uma tigela 78 que inclui um setor 84 com orifícios 86 de diâmetro reduzido. Apenas a largura do alargamento da camada de combustível é mais significativa, uma vez que nenhum fluxo de ar circula através do setor 90 da tigela 92.

[0056] Em uma realização prática das modalidades representadas nas figuras 5 a 8, o setor 84 da tigela 78 que inclui os orifícios de diâmetro reduzido e o setor 90 da tigela 92 que não possui orifícios se estendem angularmente por cerca de 50° e o ângulo α é da ordem de 120°.

[0057] Em outra modalidade da invenção representada na figura 9, a tigela 94 misturadora inclui dois setores angulares 96, 98 diametralmente opostos um em relação ao outro e desprovidos de orifícios de injeção de ar. As setas B e C ilustram o trajeto percorrido pelas partículas de ar e de combustível que passam na vizinhança dos primeiro 96 e segundo 98 setores da tigela 94.

[0058] A figura 10 representa um sistema de injeção S4 que inclui uma tigela 94 que inclui dois setores supracitados diametralmente opostos. Os primeiro 96 e segundo 98 setores da tigela 94 permitem a formação de um primeiro alargamento 100 e de um segundo alargamento 102 da camada N4 de combustível (figuras 10 e 11). Estes primeiro e segundo alargamentos 100, 102 são diametralmente opostos um em relação ao outro e são destinados a interceptar circunferencialmente as camadas de combustível produzidas pelos sistemas de injeção situados de um lado a outro da tigela 94.

[0059] Em uma realização prática da tigela da figura 9, cada setor 98, 96 se estende angularmente por cerca de 20 a 30° e está deslocado angularmente por um ângulo de cerca de 100° no sentido inverso de rotação da mistura ar/combustível, isto é, no sentido dos ponteiros de um relógio, em relação a um plano 95 que contém o eixo 97 da tigela 94 e perpendicular a um plano radial 99 que contém o eixo 97 da tigela 94 e o eixo da câmara de combustão. Na figura 9, os planos 95 e 99 são representados por linhas e são perpendiculares ao plano da folha.

[0060] Em uma variante da modalidade da tigela da figura 9, os dois setores angulares diametralmente opostos podem incluir orifícios de diâmetro reduzido. É igualmente possível que um dos setores seja desprovido de orifícios e que o outro setor contenha orifícios de diâmetro reduzido.

[0061] Em ainda outra modalidade da invenção representada na figura 12, a tigela misturadora 104 situada o mais próximo da vela de ignição 42 possui dois setores angulares 106, 108 desprovidos de orifícios dos quais um 106 permite a formação de um primeiro alargamento destinado a interceptar circunferencialmente uma camada de combustível adjacente e dos quais o outro 108 permite a formação de um segundo alargamento destinado a interceptar o eixo 110 da vela 42 entre a extremidade interna da vela e um ponto da periferia externa da tigela 104.

[0062] Os primeiro e segundo alargamento são significativamente localizados na camada de combustível a 90° um do outro. As setas D e E ilustram os trajetos percorridos pelas partículas de ar e de combustível que passam pela vizinhança dos primeiros e segundo setores da tigela 104.

[0063] O primeiro setor angular 106 da tigela 104 se estende angularmente por cerca de 50° e o segundo setor angular 108 destinado a realizar uma projeção de combustível o mais próximo da extremidade interna da vela 42 se estende angularmente por cerca de 40°.

[0064] O sistema de injeção situado o mais próximo da vela poderia, ainda, incluir dois setores diametralmente opostos como descrito em referência à figura 10 e destinados a produzir uma propagação circunferencial da chama de combustão e um terceiro setor desprovido de orifícios ou com orifícios de diâmetro reduzido para a projeção de combustível na direção da vela.

[0065] Na descrição acima, o sentido de rotação das verrumas foi dado a título de exemplo e entende-se que o funcionamento seria similar no caso de uma mistura de ar/combustível que gire no sentido dos ponteiros de um relógio. Neste caso, apenas o posicionamento angular dos setores das tigelas desprovidos de orifícios ou com orifícios de diâmetro reduzido deveria ser modificado.

[0066] Na prática, o posicionamento e a extensão angulares do setor que inclui os orifícios de diâmetro reduzido ou desprovido de orifícios são determinados por simulação tridimensional. Uma simulação deste tipo leva em conta diversos parâmetros, tais como a forma e a inclinação das pás das verrumas, o sentido de rotação das verrumas, o fluxo de ar do compressor de alta pressão, o fluxo de combustível dos injetores, etc.

[0067] A tigela misturadora conforme a invenção permite obter-se uma continuidade circunferencial da mistura ar/combustível entre dois injetores antes da introdução do ar pelos orifícios primários de diluição, o que garante uma boa propagação circunferencial da chama de combustão quando o número de sistemas de injeção é reduzido e/ou quando a distância circunferencial entre dois destes sistemas é mais significativa.

Claims (10)

1. Câmara anular de combustão (10) de uma turbomáquina compreendendo duas paredes de revolução coaxiais, respectivamente interna (18) e externa (20), ligadas uma à outra em suas extremidades à montante por uma parede anular de fundo de câmara (22) compreendendo aberturas de montagem de sistemas de injeção compreendendo cada uma pelo menos uma verruma (46, 48) destinada a produzir um fluxo de ar girando à jusante de um injetor (36) de combustível e uma tigela (78, 92, 94, 104) de parede substancialmente troncônica à jusante da verruma e formada por uma série anular de orifícios (80, 86) de injeção de ar, destinados a produzir uma camada substancialmente troncônica e girante de mistura de ar e combustível, a parede de revolução externa compreendendo uma série anular de orifícios (44) primários de diluição, caracterizadapelo fato de que os orifícios (80, 86) das tigelas (78, 92, 94, 104) são repartidos e dimensionados de modo que pelo menos algumas camadas (N3, N4) de mistura ar/combustível apresentem pelo menos um alargamento local (88, 100, 102) que intercepta circunferencialmente uma camada de combustível adjacente à montante dos orifícios (44) primários de diluição.

2. Câmara de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que os orifícios (80, 86) de pelo menos algumas tigelas (78) são repartidos regularmente em torno dos eixos (82) das tigelas (78) e em que os orifícios (86) de cada uma destas tigelas têm um diâmetro mais baixo do que os outros orifícios (80) de tais tigelas, estes orifícios (86) de diâmetro reduzido sendo formados por um setor angular (84) de dimensão e de posição angulares predeterminadas de modo a formar o alargamento local (88) da camada (N3) de combustível.

3. Câmara de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que os orifícios (86) do setor angular supracitado de cada tigela têm um diâmetro inferior de pelo menos 40% do diâmetro dos outros orifícios da tigela.

4. Câmara de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que pelo menos algumas tigelas (92, 104) são desprovidas de orifícios em um setor angular de dimensão e posição angulares predeterminadas de modo a formar o alargamento local da camada de combustível.

5. Câmara de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de que certas tigelas compreendem dois setores angulares (96, 98) diametralmente opostos um ao outro e compreendendo orifícios de diâmetro reduzido e/ou desprovidos de orifícios.

6. Câmara de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que inclui pelo menos uma vela de ignição (42) montada em um orifício da parede de revolução externa (20) e em que os orifícios da tigela (104) do sistema de injeção situado o mais próximo à vela são repartidos e dimensionados de modo que a camada de mistura ar/combustível de tal sistema de injeção apresenta um outro alargamento local que intercepta o eixo da vela entre a extremidade radialmente interna da vela (42) e um ponto da periferia externa de tal tigela (104).

7. Câmara de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que tal tigela situada mais próxima à vela compreende orifícios de diâmetro menor que os outros orifícios de tal tigela, tais orifícios de diâmetro reduzido sendo formados por um setor angular de dimensão e de posição angular predeterminados de modo a formar o alargamento que intercepta o eixo da vela.

8. Câmara de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que tal tigela (104) situada mais próxima à vela é desprovida de orifícios em um setor angular de dimensão e de posição predeterminadas de modo a formar o alargamento que intercepta o eixo (110) da vela (42).

9. Câmara de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, 7 e 8, caracterizada pelo fato de que o ou os setores angulares supracitados (84, 90, 96, 98, 106, 108) se estendem por cerca de 20° a 50°.

10. Turbomáquina, tal como uma turbo-hélice ou um turborreator de avião, caracterizado pelo fato de que compreende uma câmara de combustão do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.

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