EP1818614B1 - Annular combustion chamber of a turbomachine with alternating mountings - Google Patents
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Description
La présente invention se rapporte au domaine général des chambres de combustion annulaires pour turbomachine munies d'un carénage monobloc de protection des systèmes d'injection de carburant.The present invention relates to the general field of turbomachine annular combustion chambers provided with a one-piece fairing protection of fuel injection systems.
Une chambre de combustion annulaire de turbomachine est généralement formée de deux parois longitudinales de révolution (une paroi externe et une paroi interne) qui sont reliées en amont par une paroi transversale formant fond de chambre.An annular turbomachine combustion chamber is generally formed of two longitudinal walls of revolution (an outer wall and an inner wall) which are connected upstream by a transverse wall forming a chamber bottom.
La présente invention vise plus particulièrement les chambres de combustion qui comportent également un carénage monobloc monté en amont du fond de chambre. Le carénage permet notamment de protéger les systèmes d'injection de carburant qui sont montés sur le fond de chambre.The present invention relates more particularly to combustion chambers which also comprise a monobloc fairing mounted upstream of the chamber bottom. The fairing allows in particular to protect the fuel injection systems that are mounted on the chamber floor.
L'assemblage de ces différents éléments de la chambre de combustion s'effectue au moyen de boulonnages montés au niveau des parois interne et externe. De façon plus précise, le fond de chambre et le carénage comportent chacun une bride interne et une bride externe sur lesquelles sont fixées par boulonnage respectivement la paroi interne et la paroi externe de la chambre de combustion, ces parois longitudinales étant intercalées entre le carénage et le fond de chambre. Ainsi, un même boulonnage traverse à la fois l'une des parois longitudinales, le fond de chambre et le carénage de la chambre de combustion. On pourra se référer par exemple au document
En pratique, ce type d'architecture de chambre de combustion pose de nombreux problèmes. Notamment, les différents éléments de la chambre de combustion ont des tolérances de fabrication importantes, ce qui conduit à un empilage des tolérances ayant pour conséquence un mauvais accostage entre ces éléments lors du montage de la chambre de combustion, ce qui engendre une perte au niveau du serrage transitant entre les brides. En effet, la part du serrage qui est utilisée pour déformer la chambre est soustraite de l'effort de réactions entre ses composants. Lorsque cet effort de réaction diminue, l'effort nécessaire pour faire glisser les pièces entre elles est donc moindre. Un couple de serrage supplémentaire est donc nécessaire pour rattraper les jeux provenant des tolérances de fabrication des composants et ainsi garder le bon effort de serrage pour le passage des efforts de glissement transitant dans la liaison. De ce fait, en fonctionnement, les vibrations causées par la combustion des gaz à l'intérieur de la chambre de combustion entraînent la formation de criques au niveau des boulonnages sur le carénage et/ou le fond de chambre. De telles criques sont particulièrement préjudiciables à la durée de vie de la chambre de combustion.In practice, this type of combustion chamber architecture poses many problems. In particular, the various elements of the combustion chamber have significant manufacturing tolerances, which leads to a stack of tolerances resulting in poor docking between these elements during assembly of the combustion chamber, which causes a loss in clamping passing between the flanges. Indeed, the part of the clamping which is used to deform the chamber is subtracted from the reaction force between its components. When this reaction force decreases, the effort required to slide the pieces together is therefore less. An extra tightening torque is therefore necessary to make up for the games coming from manufacturing tolerances of the components and thus keep the proper tightening force for the passage of sliding forces passing through the connection. Therefore, in operation, the vibrations caused by the combustion of the gases inside the combustion chamber cause the formation of cracks in the bolting on the shroud and / or the chamber bottom. Such cracks are particularly detrimental to the life of the combustion chamber.
La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant une architecture de chambre de combustion annulaire de montage facilité et ayant une souplesse suffisante pour éviter la formation de criques tout en gardant une efficacité de serrage utile.The main object of the present invention is therefore to overcome such disadvantages by proposing an annular combustion chamber architecture which is easy to mount and has sufficient flexibility to prevent the formation of cracks while maintaining a useful clamping efficiency.
A cet effet, il est prévu une chambre de combustion annulaire de turbomachine formée de parois longitudinales interne et externe reliées en amont par un fond de chambre transversal et comportant un carénage monobloc couvrant ledit fond de chambre, les parois longitudinales étant chacune insérée entre des brides correspondantes du fond de chambre et du carénage, caractérisée en ce que les parois longitudinales, le fond de chambre et le carénage sont assemblés entre eux par l'intermédiaire d'une pluralité de premières fixations uniquement entre les parois longitudinales et le fond de chambre alternant avec une pluralité de secondes fixations distinctes des premières fixations uniquement entre les parois longitudinales et le carénage.For this purpose, there is provided an annular turbomachine combustion chamber formed of internal and external longitudinal walls connected upstream by a transverse chamber bottom and comprising a one-piece fairing covering said chamber bottom, the longitudinal walls being each inserted between flanges. corresponding components of the chamber bottom and the fairing, characterized in that the longitudinal walls, the chamber base and the fairing are assembled together by means of a plurality of first fasteners only between the longitudinal walls and the alternating chamber bottom with a plurality of second distinct fastenings of the first fasteners only between the longitudinal walls and the fairing.
Alterner la fixation des parois longitudinales sur le fond de chambre et le carénage de la chambre de combustion permet de réduire l'empilage des tolérances de fabrication de ces éléments d'un tiers. Il en résulte une rigidité moindre de l'assemblage et ainsi un meilleur accostage entre ces éléments lors du montage de la chambre et une réduction des risques de formation de criques.Alternating the fixing of the longitudinal walls on the chamber bottom and the fairing of the combustion chamber makes it possible to reduce the stacking of manufacturing tolerances of these elements by one third. This results in less rigidity of the assembly and thus a better docking between these elements during assembly of the chamber and a reduction of the risk of formation of cracks.
Par ailleurs, une solution consistant simplement à réduire les tolérances de fabrication des éléments de la chambre de combustion s'avèrerait beaucoup plus coûteuse à réaliser que la mise en oeuvre de la présente invention.Moreover, a solution consisting simply of reducing the manufacturing tolerances of the elements of the combustion chamber would be much more expensive to achieve than the implementation of the present invention.
Selon une disposition avantageuse de l'invention, il est prévu Autant de premières fixations entre les parois longitudinales et le fond de chambre que de secondes fixations entre les parois longitudinales et le carénage.According to an advantageous arrangement of the invention, there are provided as many first fastenings between the longitudinal walls and the bottom of chamber that seconds fastenings between the longitudinal walls and the fairing.
Selon une autre disposition avantageuse de l'invention, les premières fixations entre la paroi longitudinale interne et le fond de chambre sont situées en vis-à-vis des secondes fixations entre la paroi longitudinale externe et le carénage, et les secondes fixations entre la paroi longitudinale interne et le carénage sont situées en vis-à-vis des premières fixations entre la paroi longitudinale externe et le fond de chambre. Cette disposition permet d'éviter toute dissymétrie cyclique des souplesses et rigidités azimutales et donc de prévenir tout phénomène d'endommagement que peuvent générer les sollicitations vibratoires de la chambre de combustion lors de son fonctionnement.According to another advantageous arrangement of the invention, the first fasteners between the inner longitudinal wall and the chamber bottom are located vis-à-vis the second fastenings between the outer longitudinal wall and the fairing, and the second fastenings between the wall internal longitudinal and the fairing are located vis-à-vis the first fasteners between the outer longitudinal wall and the chamber bottom. This arrangement makes it possible to avoid any cyclic dissymmetry of the azimuthal flexibilities and rigidities and thus to prevent any phenomenon of damage that can be generated by the vibratory stresses of the combustion chamber during its operation.
Les brides du fond de chambre comportent de préférence des encoches pratiquées au niveau des secondes fixations entre les parois longitudinales et le carénage. De même, les brides du carénage comportent avantageusement des encoches pratiquées au niveau des premières fixations entre les parois longitudinales et le fond de chambre. La présence d'encoches permet ainsi de faciliter l'assemblage de la chambre de combustion.The flanges of the chamber bottom preferably comprise notches made at the second fastenings between the longitudinal walls and the shroud. Similarly, the flanges of the fairing advantageously comprise notches made at the first fasteners between the longitudinal walls and the bottom chamber. The presence of notches thus facilitates the assembly of the combustion chamber.
La présente invention a également pour objet une turbomachine ayant une chambre de combustion annulaire telle que définie précédemment.The present invention also relates to a turbomachine having an annular combustion chamber as defined above.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
- la
figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une chambre de combustion de turbomachine selon l'invention ; - la
figure 2 est une vue partielle et en perspective de la chambre de combustion de lafigure 1 avant son assemblage ; - la
figure 3 est une vue partielle et en perspective de la chambre de combustion de lafigure 2 après son assemblage ; et - la
figure 4 est une vue schématique de la chambre de combustion de lafigure 1 montrant l'emplacement des différentes fixations entre les éléments la constituant.
- the
figure 1 is a longitudinal sectional view of a turbomachine combustion chamber according to the invention; - the
figure 2 is a partial view in perspective of the combustion chamber of thefigure 1 before assembly; - the
figure 3 is a partial view in perspective of the combustion chamber of thefigure 2 after assembly; and - the
figure 4 is a schematic view of the combustion chamber of thefigure 1 showing the location of the various fasteners between the constituent elements.
Les
Une telle turbomachine, par exemple aéronautique, comporte notamment une section de compression (non représentée) dans laquelle de l'air est comprimé avant d'être injecté dans un carter de chambre 2, puis dans une chambre de combustion 4 montée à l'intérieur de celui-ci.Such a turbomachine, for example aeronautical, comprises in particular a compression section (not shown) in which air is compressed before being injected into a chamber housing 2, then into a combustion chamber 4 mounted inside. of it.
L'air comprimé est introduit dans la chambre de combustion et mélangé à du carburant avant d'y être brûlé. Les gaz issus de cette combustion sont alors dirigés vers une turbine haute-pression 5 disposée en sortie de la chambre de combustion.Compressed air is introduced into the combustion chamber and mixed with fuel before being burned. The gases resulting from this combustion are then directed to a high-
La chambre de combustion 4 est de type annulaire. Elle est formée d'une paroi annulaire interne 6 et d'une paroi annulaire externe 8 qui sont réunies en amont (par rapport au sens d'écoulement des gaz de combustion dans la chambre de combustion) par une paroi annulaire transversale 10 formant fond de chambre.The combustion chamber 4 is of annular type. It is formed of an inner
La chambre de combustion comporte également un carénage annulaire et monobloc 12 (c'est-à-dire réalisé en une seule et même pièce) couvrant le fond de chambre 10.The combustion chamber also comprises an annular and monoblock fairing 12 (that is to say made in one and the same piece) covering the
Les parois longitudinales 6, 8 de la chambre de combustion s'étendent selon un axe longitudinal X-X qui peut être légèrement incliné par rapport à l'axe longitudinal Y-Y de la turbomachine comme représenté sur la
Bien entendu, la présente invention s'applique également aux chambres de combustion dont les parois longitudinales ne sont pas inclinées par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine.Of course, the present invention also applies to combustion chambers whose longitudinal walls are not inclined relative to the longitudinal axis of the turbomachine.
Par ailleurs, le fond de chambre 10 et le carénage 12 de la chambre de combustion sont chacun pourvus d'une pluralité d'ouvertures, respectivement 14 et 16, pour le passage de systèmes d'injection de carburant 18.Furthermore, the
Les composants principaux de la chambre de combustion (à savoir ; les parois longitudinales 6, 8, le fond de chambre 10 et le carénage 12) sont assemblés entre eux à l'aide d'une pluralité de systèmes de fixation 20 régulièrement répartis sur toute la circonférence de la chambre de combustion et formés chacun d'une vis 20a et d'un écrou de serrage 20b.The main components of the combustion chamber (i.e. the
De façon plus précise, comme représenté sur les
De même, le carénage monobloc 12 comprend une bride interne 26 et une bride externe 28 qui s'étendent longitudinalement vers l'aval et qui sont chacune munie de trous, respectivement 26a et 28a, pour le passage des vis de fixation 20a.Similarly, the one-
Quant aux parois longitudinales 6, 8 de la chambre de combustion, elles sont également percées à leur extrémité amont d'une pluralité de trous, respectivement 6a et 8a, pour le passage des vis de fixation 20a.As for the
L'assemblage de ces composants de la chambre de combustion s'effectue en intercalant les parois longitudinales 6, 8 entre les brides respectives du fond de chambre 10 et du carénage 12 comme représenté sur les
Selon l'invention, les parois longitudinales 6, 8, le fond de chambre 10 et le carénage 12 sont assemblés alternativement deux par deux par les systèmes de fixation 20.According to the invention, the
En d'autres termes, comme représenté par la
Ainsi, chacun des systèmes de fixation 20', 20" appartenant à ces groupes ne traverse que deux des éléments constituant la chambre de combustion, à savoir soit l'une des parois longitudinales 6, 8 et la bride 22, 24 correspondante du fond de chambre 10, soit l'une des longitudinales 6, 8 et la bride 26, 28 correspondante du carénage 12.Thus, each of the
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention illustrée sur la
Par ailleurs, on notera que pour obtenir une alternance de systèmes de fixation 20', 20" appartenant à chaque groupe qui soit uniforme sur toute la circonférence de la chambre de combustion, il est nécessaire d'avoir un nombre pair de systèmes de fixation.Furthermore, it will be noted that in order to obtain an alternation of fixing
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention également illustrée sur la
Par l'expression « situés en vis-à-vis », on entend que les systèmes de fixation sont alignés selon une même direction radiale définie par rapport à l'axe longitudinal Y-Y de la turbomachine comme illustré sur la
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la bride interne 22 et la bride externe 24 du fond de chambre 10 comportent des encoches, respectivement 30 et 32, qui sont pratiquées au niveau des systèmes de fixation 20" entre les parois longitudinales 6, 8 et le carénage 12.According to yet another advantageous characteristic of the invention, the
De même, la bride interne 26 et la bride externe 28 du carénage 12 comportent de préférence des encoches, respectivement 34 et 36, qui sont pratiquées au niveau des systèmes de fixation 20' entre les parois longitudinales 6, 8 et le fond de chambre 10.Similarly, the
La présence de telles encoches 30 à 36 sur les brides du fond de chambre et du carénage a pour avantage de faciliter l'assemblage de ces deux éléments de la chambre de combustion. Bien entendu, de telles encoches sont de dimensions suffisantes pour permettre le passage des vis 20a et des écrous 20b des systèmes de fixation.The presence of
Claims (6)
- Turbine engine annular combustion chamber made up of inner (6) and outer (8) longitudinal walls connected upstream by a transverse chamber bottom (10) and comprising a single-piece cowling (12) covering said chamber bottom, the longitudinal walls (6, 8) each being inserted between corresponding flanges (22, 24; 26, 28) of the chamber bottom (10) and of the cowling (12), characterised in that the longitudinal walls (6, 8), the chamber bottom (10) and the cowling (12) are assembled together by means of a plurality of first fixings (20') only between the longitudinal walls (6, 8) and the chamber bottom (10) alternating with a plurality of second fixings (20") distinct from the first fixings (20') only between the longitudinal walls (6, 8) and the cowling (12).
- Chamber according to Claim 1, comprising as many first fixings (20') between the longitudinal walls (6, 8) and the chamber bottom (10) as second fixings (20") between the longitudinal walls and the cowling (12).
- Chamber according to one of Claims 1 and 2, wherein the first fixings (20') between the inner longitudinal wall (6) and the chamber bottom (10) are situated opposite the second fixings (20") between the outer longitudinal wall (8) and the cowling (12), and the second fixings (20") between the inner longitudinal wall (6) and the cowling (12) are situated opposite the first fixings (20') between the outer longitudinal wall (8) and the chamber bottom (10).
- Chamber according to any one of Claims 1 to 3, wherein the flanges (22, 24) of the chamber bottom (10) comprise notches (30, 32) made in the region of the second fixings (20") between the longitudinal walls (6, 8) and the cowling (12).
- Chamber according to any one of Claims 1 to 4, wherein the flanged (26, 28) of the cowling (12) comprise notches (34, 36) made in the region of the first fixings (20') between the longitudinal walls (6, 8) and the chamber bottom (10).
- Turbine engine, characterised in that it comprises an annular combustion chamber (4) according to any one of Claims 1 to 5.
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