FR2505401A1 - IMPROVED ANNULAR COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE - Google Patents

IMPROVED ANNULAR COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE Download PDF

Info

Publication number
FR2505401A1
FR2505401A1 FR8207800A FR8207800A FR2505401A1 FR 2505401 A1 FR2505401 A1 FR 2505401A1 FR 8207800 A FR8207800 A FR 8207800A FR 8207800 A FR8207800 A FR 8207800A FR 2505401 A1 FR2505401 A1 FR 2505401A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
combustion chamber
air
annular
upstream end
walls
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR8207800A
Other languages
French (fr)
Inventor
Anthony Pidcock
Desmond Close
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce PLC
Original Assignee
Rolls Royce PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce PLC filed Critical Rolls Royce PLC
Publication of FR2505401A1 publication Critical patent/FR2505401A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/12Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour characterised by the shape or arrangement of the outlets from the nozzle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE CHAMBRE DE COMBUSTION ANNULAIRE POUR MOTEUR A TURBINE A GAZ DIMINUANT LES EMISSIONS NUISIBLES DU MOTEUR AUX REGIMES FAIBLES COMME AUX REGIMES FORTS. PLUSIEURS POTS 56 D'ANGLE TRES OUVERT VERS L'AVAL, COMPORTANT CHACUN UN INJECTEUR 58 ENTOURE D'UN GENERATEUR DE TURBULENCE 60, EQUIPENT LA PAROI AMONT DE LA CHAMBRE 32 ET ENGENDRENT UN FORT VORTEX DOUBLE A, B OCCUPANT TOUTE LA ZONE PRIMAIRE DE LA CHAMBRE ET MAINTENANT LE COURANT D'AIR EN CONTACT AVEC LES POTS. LE CARBURANT TENDANT A PASSER DANS LES COURANTS D'AIR REFRIGERANT 70, 72 EST RAMENE DANS LE VORTEX PAR L'AIR PENETRANT PAR LES ORIFICES 68, ASSURANT LE BALAYAGE DE TOUTE LA SURFACE INTERNE DE LA ZONE PRIMAIRE DE LA CHAMBRE PAR UN COURANT D'AIR EMPECHANT L'ACCUMULATION DE CARBONE ET MAINTENANT AU MINIMUM LA TEMPERATURE DES SURFACES A REFROIDIR.THE INVENTION RELATES TO AN ANNULAR COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE WHICH DECREASES DAMAGING EMISSIONS FROM THE ENGINE AT LOW OR HIGH SPEEDS. SEVERAL CORNER POTS 56 VERY OPEN TOWARDS DOWNSTREAM, EACH INCLUDING AN INJECTOR 58 SURROUNDED BY A TURBULENCE GENERATOR 60, EQUIPPED THE UPSTREAM WALL OF CHAMBER 32 AND GENERATE A STRONG VORTEX DOUBLE A, B OCCUPYING THE ENTIRE PRIMARY ZONE OF THE BEDROOM AND NOW THE AIR FLOW IN CONTACT WITH THE POTS. THE FUEL TENDING TO PASS THROUGH REFRIGERANT AIR CURRENTS 70, 72 IS RETURNED INTO THE VORTEX BY THE AIR ENTERING THROUGH ORIFICES 68, ENSURING THE SWEEPING OF THE ENTIRE INTERNAL SURFACE OF THE PRIMARY ZONE OF THE CHAMBER BY A CURRENT OF ' AIR PREVENTS THE ACCUMULATION OF CARBON AND KEEPING THE TEMPERATURE OF THE SURFACES TO BE COOLED AT MINIMUM.

Description

ii

la présente invention concerne les chambres de combus-  the present invention relates to combustion chambers

tion du type annulaire pour moteurs à turbine à gaz  annular type for gas turbine engines

et vise en particulier à réaliser une chambre de com-  and aims in particular to build a bedroom

bustion annulaire diminuant les émissions nuisibles du moteur L'entrée en vigueur d'une législation concernant la pollution de l'environnement, en particulier aux Btats Unis d'Amérique, a amené les constructeurs de moteurs à turbine à gaz à faire des efforts considérables pour diminuer les émissions nuisibles des moteurs à turbine  annular bustion reducing harmful engine emissions The entry into force of environmental pollution legislation, particularly in the United States of America, has caused gas turbine engine manufacturers to make considerable efforts to reduce harmful emissions from turbine engines

à gaz Ces émissions sont constituées par des carbu-  gas These emissions consist of fuels

rants incomplètement brtlés et par de l'oxyde de car-  rants incompletely burnt and by car- bon oxide

bone habituellement engendré aux faibles puissances  bone usually generated at low powers

de fonctionnement du moteur et par des oxydes nitri-  the engine and by nitrous oxides

ques et des fumées engendrés aux fortes puissances de fonctionnement du moteur La ma trise de toutes ces  ques and fumes generated at high engine operating powers Control of all these

émissions par un seul et même type de chambre de com-  emissions by one and the same type of control chamber

bustion s'est révélée très difficile, même avec des  bustion has proven to be very difficult even with

chambres de combustion à système d'injection à plu-  combustion chambers with multiple injection system

sieurs étages Ceci est dé à ce que la solution du problème aux régimes faibles a tendance à aggraver ce problème aux régimes forts et vice-versa La présente invention vise à réaliser une chambre de combustion dans laquelle les émissions se produisant aux faibles puissances et les fumées apparaissant aux régimes forts seront complètement maltrisées tandis que l'émission d'oxydes nitriques le sera au moins en partie Pour atteindre ces objectifs, la chambre de combustion selon la présente invention est basée sur la maîtrise très poussée des processus aérodynamiques et thermodynamiques se déroulant dans la zone primaire de la chambre de combustion:  This is due to the fact that the solution of the problem at low speeds tends to aggravate this problem at high speeds and vice versa. The present invention aims to provide a combustion chamber in which the emissions occurring at low powers and the fumes appearing at high speeds will be completely maltreated while the emission of nitric oxides will be at least partially. To achieve these objectives, the combustion chamber according to the present invention is based on very advanced control of the aerodynamic and thermodynamic processes taking place in the primary zone of the combustion chamber:

la présente invention réalise une chambre de combus-  the present invention provides a combustion chamber

tion annulaire pour moteur à turbine à gaz, cette chambre comprenant une partie annulaire définie par des parois annulaires interne et externe et par une paroi d'extrémité amont, lesdites parois interne et  annular tion for a gas turbine engine, this chamber comprising an annular part defined by internal and external annular walls and by an upstream end wall, said internal walls and

externe possédant une pluralité d'ouvertures permet-  external having a plurality of openings allows

tant à l'air de pénétrer dans ladite partie annulaire,  both to the air entering said annular part,

ladite paroi d'extrémité amont possédant une plurali-  said upstream end wall having a plurali-

té d'ouvertures équidistantes, un pot tronconique à  tee of equidistant openings, a tapered pot to

base aval béante étant fixé à ladite paroi d'extrémi-  a gaping downstream base being fixed to said end wall.

té amont coaxialement à chacune desdites ouvertures de celle-ci, l'angle inclus de chaque pot se situant dans la gamme de 309 à 90 e, un injecteur de carburant  upstream tee coaxially to each of said openings thereof, the included angle of each pot being in the range from 309 to 90 e, a fuel injector

et un générateur de turbulence étant placés dans l'ex-  and a turbulence generator being placed in the former

trémité amont de chaque pot, ledit générateur de tur-  upstream end of each pot, said tur-

bulence étant placé entre l'injecteur de carburant et  bulence being placed between the fuel injector and

la paroi du pot, chaque générateur de turbulence com-  the wall of the pot, each turbulence generator

portant une pluralité d'aubes incurvées pouvant dé-  bearing a plurality of curved blades which can

vier un courant d'air d'un angle pouvant atteindre  deflect a draft of up to an angle

652, une partie au moins des ouvertures desdites pa-  652, at least part of the openings of said pa-

rois annulaires interne et externe étant disposées de façon à diriger un courant d'air sur la face aval de ladite paroi d'extrémité amont  internal and external annular kings being arranged so as to direct an air current on the downstream face of said upstream end wall

L'invention est décrite ci-après en détail en se ré-  The invention is described below in detail in detail.

férant à quelques exemples préférés, non limitatifs, de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels:  referring to some preferred, nonlimiting examples of embodiment shown in the accompanying drawings in which:

la figure 1 est une coupe longitudinale d'un turbo-  Figure 1 is a longitudinal section of a turbo-

réacteur à soufflante canalisée, équipé d'une cham-  ducted fan reactor, equipped with a

bre de combustion annulaire selon la présente in-  annular combustion bre according to this in-

vention; la figure 2 est une coupe longitudinale schématique et à plus grande échelle de la chambre de combustion du turboréacteur de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale schématique, et à bien plus grande échelle encore, de l'extrémité amont de la chambre de combustion de la figure 2;  vention; Figure 2 is a schematic longitudinal section on a larger scale of the combustion chamber of the turbojet engine of Figure 1; Figure 3 is a schematic longitudinal section, and on a much larger scale, of the upstream end of the combustion chamber of Figure 2;

la figure 4 est une vue identique à celle de la fi-  FIG. 4 is a view identical to that of FIG.

gure 3 montrant une variante de l'invention; la figure 5 est une coupe, analogue à celle de la  gure 3 showing a variant of the invention; Figure 5 is a section similar to that of

figure 2, montrant une seconde variante de l'inven-  Figure 2, showing a second variant of the invention

tion; la figure 6 est une vue dans le sens de la flèche A de la figure 5 la figure 7 est une vue de détail de la partie de la figure 5 entourée d'un cercle B;  tion; Figure 6 is a view in the direction of the arrow A in Figure 5 Figure 7 is a detail view of the part of Figure 5 surrounded by a circle B;

la figure 8 est une coupe longitudinale d'un injec-  FIG. 8 is a longitudinal section of an injector

teur de carburant à nébulisation par air, utilisable avec les chambres de combustion des figures 3, 4 et , 6, 7; et la figure 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la figure 8 La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un turboréacteur à soufflante canalisée 10 comprenant une soufflante avant unique 12 entraînée par une turbine basse pression 14, un compresseur moyenne pression 16 entratné par une turbine moyenne pression 18, un compresseur haute pression 20 entralné par une  air nebulized fuel burner, usable with the combustion chambers of Figures 3, 4 and, 6, 7; and Figure 9 is a section along line 9-9 of Figure 8 Figure 1 shows, in longitudinal section, a ducted fan turbojet 10 comprising a single front fan 12 driven by a low pressure turbine 14, a medium pressure compressor 16 driven by a medium pressure turbine 18, a high pressure compressor 20 driven by a

turbine haute pression 22, et un appareillage de com-  high pressure turbine 22, and a switchgear

bustion 24 L'air mis en mouvement par la soufflante 12 s'écoule par un conduit de dérivation 26 et s'échappe par une tuyère propulsive 28 tandis que les gaz sortant des turbines 14, 18 et 22 s'échappent par une seconde tuyère propulsive 30 L'appareillage de combustion 24, représenté plus en  bustion 24 The air set in motion by the blower 12 flows through a bypass duct 26 and escapes through a propellant nozzle 28 while the gases leaving the turbines 14, 18 and 22 escape through a second propellant nozzle 30 The combustion apparatus 24, shown more in

détail sur la figure 2, comprend une chambre de com-  detail in Figure 2, includes a com-

bustion annulaire 32 définie par une paroi annulaire interne 34 et par une paroi annulaire externe 36, une paroi d'extrémité amont 38, et, à son extrémité aval, une pluralité d'aubes de guidage de sortie 40 - Cette chambre de combustion est renfermée dans un carter annulaire 42 constitué par une enveloppe interne 44, une enveloppe externe 46, et, à son extrémité amont, par un capuchon 48 Ce carter annulaire 42 reçoit un courant d'air sous pression venant du compresseur haute pression 20 et pénétrant par une série d'aubes  annular bust 32 defined by an internal annular wall 34 and by an external annular wall 36, an upstream end wall 38, and, at its downstream end, a plurality of outlet guide vanes 40 - This combustion chamber is enclosed in an annular casing 42 constituted by an internal casing 44, an external casing 46, and, at its upstream end, by a cap 48 This annular casing 42 receives a stream of pressurized air coming from the high pressure compressor 20 and penetrating by a series of blades

de guidage 50 et par un diffuseur de décharge 52-  guide 50 and by a discharge diffuser 52-

La paroi d'extrémité amont 38 est percée d'une plura-  The upstream end wall 38 is pierced with a plura-

lité d'ouvertures 54, équidistantes et disposées cir-  a number of openings 54, equidistant and arranged in a circle

conférentiellement, coaxiâlement à chacune desquelles est monté un pot 56, fixé à ladite paroi amont 38, et  conference, coaxially to each of which is mounted a pot 56, fixed to said upstream wall 38, and

présentant un angle inclus, de 909 en principe, s'ou-  having an inclusive angle, 909 in principle, opens

vrant vers l'aval Un injecteur de carburant 58 est  downstream A fuel injector 58 is

monté à l'extrémité amont de chaque pot, et un géné-  mounted at the upstream end of each pot, and a gener-

rateur de tourbillons d'air 60 est inséré entre l'in-  The air vortex generator 60 is inserted between the

jecteur 58 et le pot 56 Un couvercle en forme de couronne hémi-toroldale 62 ferme l'extrémité amont de la chambre de combustion  nozzle 58 and the pot 56 A cover in the shape of a semi-toroidal crown 62 closes the upstream end of the combustion chamber

32; ce couvercle est percé d'une pluralité d'ouver-  32; this cover is pierced with a plurality of openings

tures 64 permettant la pénétration de l'air dans la zone primaire de la chambre de combustion et dans l'injecteur de carburant, ainsi que le montage de chaque injecteur dans son pot respectif De préférence, chaque injecteur sera du type à nébu-  tures 64 allowing the penetration of air into the primary zone of the combustion chamber and into the fuel injector, as well as the mounting of each injector in its respective pot Preferably, each injector will be of the nebulous type.

lisation par air, dans lequel un courant d'air à hau-  air flow, in which a high air flow

te pression et à grande vitesse vient frapper un un  pressure and at high speed comes hit a one

courant de carburant en forme de nappe ou de jets in-  fuel flow in the form of a sheet or jet

dividuels pour nébuliser ce carburant La figure 3 montre que le générateur de tourbillons  dividends to nebulize this fuel Figure 3 shows that the vortex generator

d'air 60 comprend un aubage dont les aubes sont in-  of air 60 includes a blade whose vanes are

curvées de façon à pouvoir dévier le courant d'air d'un angle d'environ 652  curved so that the air flow can be deflected at an angle of about 652

L Ia paroi interne 34 et la paroi externe 36 sont per-  The inner wall 34 and the outer wall 36 are per-

cées de conduits 66 pour l'entrée d'air de dilution,  ducts 66 for the dilution air inlet,

et d'orifices d'entrée 68, 70 et 72 pour la pénétra-  and inlet ports 68, 70 and 72 for the penetration of

tion de l'air principalement destiné au refroidisse-  tion of air mainly intended for cooling

ment des parois de la chambre de combustion Ces o-  walls of the combustion chamber These o-

rifices d'entrée 68, 70 et 72 sont constitués, essen-  inlet ports 68, 70 and 72 are formed, essen-

tiellement, par une pluralité de trous très rappro-  tially, by a plurality of very close holes

chés les uns des autres, percés sous un angle déter-  each other, drilled at a specific angle

miné pour assurer l'écoulement de l'air réfrigérant dans la direction requise Le courant d'air pénétrant  mined to ensure the flow of refrigerant air in the required direction The incoming air stream

par les orifices 68 assume, outre sa fonction de re-  through the orifices 68 assumes, in addition to its function of re-

froidissement de la paroi d'extrémité amont 38, une  cooling of the upstream end wall 38, a

fonction régulatrice d'écoulement, comme on le décri-  flow regulating function, as described

ra plus loin N les caractéristiques individuelles du dispositif sont établies et assemblées de façon à produire les effets  ra further N the individual characteristics of the device are established and assembled so as to produce the effects

suivants: un puissant vortex double occupant essen-  following: a powerful double occupant vortex essen-

tiellement tout le volume de la zone primaire de com-  the entire volume of the primary zone of com-

bustion, c'est à dire l'enceinte située en amont des conduits 66; un moyen d'emp Bcher l'entra Inement du carburant dans le courant d'air de refroidissement des parois, essentiellement un balayage de toutes les  bustion, that is to say the enclosure located upstream of the conduits 66; a means of blocking the entrainment of fuel in the air stream for cooling the walls, essentially a sweep of all the

surfaces métalliques par un courant d'air rapide er-  metal surfaces by a rapid air stream er-

péchant l'accumulation de carbone et diminuant lié-  fishing carbon buildup and diminishing bound-

tendue des surfaces à refroidir Le puissant vortex double est engendré par les pots 56, grâce à leur grand angle inclus, et l'adhérence du courant aux pots est assurée par les générateurs de tourbillonnement 60 qui peuvent dévier ce courant d'un angle de 602 ou plus Le courant d'air rabattu vers l'intérieur, pénétrant par les orifices 68, et qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chambre de combustion, empêche le carburant contenu  stretched surfaces to cool The powerful double vortex is generated by the pots 56, thanks to their wide angle included, and the adhesion of the current to the pots is ensured by the swirl generators 60 which can deflect this current by an angle of 602 or more The flow of air, drawn inwards, penetrating through the orifices 68, and which is perpendicular to the longitudinal axis of the combustion chamber, prevents the fuel contained

dans le double vortex de s'en séparer et d'être en-  in the double vortex to separate from it and be

trainé dans les courants d'air réfrigérant contigus aux parois 34 et 36 de la chambre de combustion  dragged in the refrigerant air streams adjacent to the walls 34 and 36 of the combustion chamber

En ce qui concerne les surfaces de la chambre de com-  With regard to the surfaces of the

bustion, l'intérieur des pots est balayé par l'air  bustion, the interior of the pots is swept by the air

sortant en tourbillonnant des générateurs de turbu-  swirling out of turbulent generators

lence 60, la paroi d'extrémité amont 38 est balayée  lence 60, the upstream end wall 38 is scanned

par l'air pénétrant par les orifices 68, et les pa-  by the air penetrating through the orifices 68, and the pa-

rois 34 et 36 sont balayées par l'air pénétrant par  kings 34 and 36 are swept by the air penetrating by

les orifices 70 et 72 -orifices 70 and 72 -

Outre la production du puissant vortex double recher-  In addition to the production of the powerful double vortex sought-

ché, l'emploi des pots de grand angle 56 présente en outre l'avantage de réduire l'étendue des surfaces à refroidir Lorsque le turboréacteur fonctionne, le carburant par- vient à l'injecteur 58 et l'air traverse cet injecteur 58, les aubes du générateur de turbulence 60, et les orifices d'entrée d'air 66, 68, 70 et 72 Un courant  ché, the use of wide-angle pots 56 also has the advantage of reducing the extent of the surfaces to be cooled When the turbojet engine is running, the fuel reaches the injector 58 and the air passes through this injector 58, the blades of the turbulence generator 60, and the air inlet orifices 66, 68, 70 and 72 A current

vortex toroldal très énergique, indiqué par les flè-  very energetic toroldal vortex, indicated by arrows

ches A et B, prend naissance dans la zone primaire de  ches A and B, originates in the primary zone of

la chambre de combustion sous l'action des pots d'an-  the combustion chamber under the action of the pots-

gle très ouvert 56 et des aubes de turbulence 60 Il se produit un mélange très rapide de l'air et du carburant, même aux régimes de faible puissance o, du fait de la pression et de la vitesse relativement faibles de l'air dans l'injecteur, l'effet nébulisant de cet air se trouve réduit Tout carburant tendant  very open gle 56 and turbulence vanes 60 A very rapid mixing of air and fuel occurs, even at low power speeds o, due to the relatively low pressure and speed of the air in the injector, the nebulizing effect of this air is reduced Any fuel tending

à s'échapper du courant principal du vortex pour pas-  to escape from the main current of the vortex to pass-

ser dans le courant de refroidissement des parois est capturé par le courant d'air entrant par les orifices  ser in the cooling current of the walls is captured by the air flow entering through the orifices

68 et maintenu dans le vortex Pratiquement, la to-  68 and maintained in the vortex Practically, the to-

talité du carburant prend donc part au processus de combustion, en particulier aux faibles puissances, ce qui diminue les émissions d'hydrocarbones non brûlés et d'oxyde de carbone dans ces conditions de régime  Fuel quality therefore takes part in the combustion process, in particular at low power, which reduces emissions of unburned hydrocarbons and carbon monoxide under these operating conditions.

Les conditions aérodynamiques et thermodynamiques en-  The aerodynamic and thermodynamic conditions in-

gendrées dans la zone primaire de la chambre de com-  gendrés in the primary area of the com-

bustion y créent en outre un mélange plus riche, tant aux régimes de faible que de grande puissance Aux régimes faibles, un mélange plus riche est tolérable du fait de l'amélioration du rendement de la combustion tandis qu'aux régimes de forte puissance, ce mélange plus riche tend à diminuer les émissions de NO bien que la production de fumée puisse augmenter mais pas jusqu'à un niveau inacceptable Dans la variante de l'invention représentée à la fi- gure 4, chacune des parois annulaires 34 et 36 de la chambre de combustion présente une gorge annulaire de refroidissement 74, de section transversale en forme de V, possédant chacune un orifice d'entrée d'air 76 dirigé vers l'amont et un orifice d'entrée d'air 78 dirigé vers l'aval L'air pénétrant par ces orifices est destiné à refroidir les parois de la chambre de combustion, mais l'air pénétrant par les orifices 76 sert en outre à renforcer le courant d'air passant par les orifices 68 pour empocher l'entraînement du carburant par le courant d'air réfrigérant Tout carburant venant à se mélanger au courant d'air réfrigérant brle difficilement du fait que le taux de mélange et la température seront faibles  bustion also creates a richer mixture, both at low and high power regimes At low regimes, a richer mixture is tolerable due to the improvement in combustion efficiency while at high power regimes, this richer mixture tends to decrease NO emissions although smoke production may increase but not to an unacceptable level In the variant of the invention shown in Figure 4, each of the annular walls 34 and 36 of the combustion chamber has an annular cooling groove 74, of V-shaped cross section, each having an air inlet port 76 directed upstream and an air inlet port 78 directed downstream The air entering through these orifices is intended to cool the walls of the combustion chamber, but the air entering through the orifices 76 also serves to reinforce the air current passing through the orifices 68 to pocket the entrainment of the fuel. by the neck rant of refrigerant air Any fuel which mixes with the stream of refrigerant air hardly burns because the mixing rate and the temperature will be low

La figure 8 montre un injecteur de carburant à nébu-  Figure 8 shows a nebulized fuel injector

lisation par air 58 comprenant un corps 80 et une buse 82 définissant entre eux un conduit de venturi 84 se terminant par un orifice circulaire de giclage 86 Cet injecteur est monté au centre de la couronne d'aubes 60 du générateur de turbulence et comporte un  air intake 58 comprising a body 80 and a nozzle 82 defining between them a venturi duct 84 terminating in a circular spraying orifice 86 This injector is mounted in the center of the crown of blades 60 of the turbulence generator and comprises a

distributeur de carburant 88 communiquant avec le con-  fuel distributor 88 communicating with the

duit de venturi 84 par des orifices d'entrée de carbu-  venturi line 84 through fuel inlet ports

rant 90 perpendiculaires ou obliques De préférence, les aubes génératrices de turbulence comprennent une série d'aubes incurvées, contrairement  rant 90 perpendicular or oblique Preferably, the turbulence-generating vanes comprise a series of curved vanes, unlike

aux aubes rectilignes inclinées, habituellement uti-  with straight inclined blades, usually used

lisées, sujettes au décrochage des filets d'air et à un fonctionnement partiellement vide d'air lorsqu'el- les dévient ce dernier d'un grand angle, par exemple de plus de 452 Comme le montre la figure 9, les aubes du générateur de turbulence sont disposées de façon à dévier l'air selon des angles allant jusqu'à 652, chacune d'elles ayant une partie d'entrée d'air alignée sur la direction d'arrivée de l'air et allant  smooth, subject to the stall of the air streams and to a partially empty operation of air when they deflect the latter by a wide angle, for example more than 452 As shown in FIG. 9, the blades of the generator turbulence are arranged to deflect the air at angles up to 652, each of them having an air inlet portion aligned with the direction of air arrival and going

épouser la partie restante de l'aube inclinée à l'an-  marry the remaining part of the dawn inclined to the an-

gle voulu de sortie d'air De préférence, les passa-  gle desired air outlet Preferably, the

ges de sortie constitués par les intervalles séparant  exit ges constituted by the intervals separating

les aubes 60 seront assez longs pour que l'air quit-  the vanes 60 will be long enough for the air to leave

tant le générateur de turbulence le fasse sous l'angle voulu et non sous un angle inférieur Bn se reportant maintenant aux figures 5, 6 et 7, dans lesquelles les éléments identiques à ceux des figures  as the turbulence generator does it at the desired angle and not at a lower angle Bn now referring to Figures 5, 6 and 7, in which the elements identical to those of the figures

précédentes portent les m Omes chiffres, on voit l'ap-  previous ones have the same figures, we see the ap-

pareillage de combustion 24, sur toute sa longueur,  combustion lining 24, over its entire length,

enfermé dans l'enveloppe 92 d'un moteur Deux cou-  enclosed in the casing 92 of a two-neck motor

ronnes de garnissage 94 et 96 sont placées, respecti-  packing lines 94 and 96 are placed, respectively

vement, entre la paroi interne 34 de la chambre de  between the internal wall 34 of the

combustion et l'enveloppe interne 44 du carter annu-  combustion and the internal casing 44 of the annular casing

laire 42, et entre la paroi externe 36 de ladite chambre de combustion et l'enveloppe externe 46 dudit  area 42, and between the outer wall 36 of said combustion chamber and the outer casing 46 of said

carter Ces couronnes de garnissage servent à mal-  crankcase These packing rings are used to

triser la vitesse de l'air s'écoulant entre elles et les parois de la chambre de combustion  monitor the speed of the air flowing between them and the walls of the combustion chamber

L'extrémité amont de la chambre de combustion est im-  The upstream end of the combustion chamber is im-

mobilisée au moyen d'une série de broches 98 portées  mobilized by means of a series of 98 pins carried

chacune par l'injecteur 58 correspondant et s'enga-  each by the corresponding injector 58 and engages

geant dans un alésage ménagé dans une plaque 100 fi-  giant in a bore made in a plate 100 fi-

xée au couvercle 62attached to cover 62

Les figures 6 et 7 en particulier, montrent la fixa-  Figures 6 and 7 in particular show the fixing

tion des pots 56 à la paroi d'extrémité amont 38 de la chambre, et à un écran thermique annulaire fait de segments contigus 102 percés chacun d'une ouverture circulaire 104 correspondant au diamètre de la partie aval du pot 56 correspondant  tion of the pots 56 to the upstream end wall 38 of the chamber, and to an annular heat shield made of contiguous segments 102 each pierced with a circular opening 104 corresponding to the diameter of the downstream part of the pot 56 corresponding

Les segments constituant l'écran thermique sont ali-  The segments constituting the heat shield are ali-

mentés en air réfrigérant par des orifices 106 ménagés dans une bride 56 a de chaque pot L'air réfrigérant pénètre dans une enceinte 108 formée entre le segment de l'écran thermique et la bride 56 a, et s'échappe par un interstice annulaire 110 entre ce segment et le pot Bien que l'angle inclus de chaque pot 56 doive, de  mented in refrigerant air through orifices 106 formed in a flange 56 a of each pot The refrigerant air enters a chamber 108 formed between the segment of the heat shield and the flange 56 a, and escapes through an annular gap 110 between this segment and the pot Although the included angle of each pot 56 should be

préférence, être d'environ 902 pour engendrer une in-  preferably be around 902 to generate an in-

version énergique de l'écoulement dans la zone pri-  energetic version of flow in the primary zone

maire de la chambre de combustion et pour diminuer la surface de la paroi d'extrémité amont 38, il peut être nécessaire de réduire cet angle pour maintenir  mayor of the combustion chamber and to decrease the surface of the upstream end wall 38, it may be necessary to reduce this angle to maintain

cet écoulement au contact du pot dans toutes les cir-  this flow in contact with the pot in all circuits

constances La durée de service des éléments compo-  The service life of the components

sants pourra être augmentée de cette façon au prix  health can be increased in this way at the cost

d'une augmentation de la surface à refroidir qui né-  an increase in the area to be cooled which

cessiterait un courant d'air réfrigérant plus impor-  would stop a greater flow of cooling air

tantso much

Claims (6)

REVENDICATIONS 1 Chambre de combustion annulaire pour moteur à tur-  1 annular combustion chamber for turbo engine bine à gaz, caractérisée en ce qu'elle comprend  gas bine, characterized in that it comprises une partie annulaire définie par des parois annu-  an annular part defined by annular walls laires interne ( 34) et externe ( 36) et par une paroi d'extrémité amont ( 38), lesdites parois in-  internal (34) and external (36) walls and by an upstream end wall (38), said walls terne et externe possédant une pluralité d'ouver-  dull and external with a plurality of openings tures ( 66, 68, 70, 72) permettant à l'air de pé-  tures (66, 68, 70, 72) allowing the air to nétrer dans ladite partie annulaire ( 32), ladite  entering into said annular part (32), said paroi d'extrémité amont ( 38) possédant une plura-  upstream end wall (38) having a plurality of lité d'ouvertures équidistantes ( 54), un pot tron-  a set of equidistant openings (54), a jar conique ( 56) à base aval béante étant fixé à la-  conical (56) with a gaping downstream base being fixed to the dite paroi d'extrémité amont ( 38) coaxialement à chacune desdites ouvertures ( 54) de ladite paroi ( 38), l'angle inclus de chaque pot ( 56) se situant  said upstream end wall (38) coaxial to each of said openings (54) of said wall (38), the included angle of each pot (56) being dans la gamme de 302 à 900, un injecteur de carbu-  in the range from 302 to 900, a fuel injector rant ( 58) et un générateur de turbulence ( 60) étant placés dans l'extrémité amont de chaque pot ( 56), ledit générateur de turbulence ( 60) étant placé entre l'injecteur de carburant ( 58) et la paroi du  rant (58) and a turbulence generator (60) being placed in the upstream end of each pot (56), said turbulence generator (60) being placed between the fuel injector (58) and the wall of the pot ( 56), chaque générateur de turbulence ( 60) com-  pot (56), each turbulence generator (60) comprises portant une pluralité d'aubes incurvées pouvant  bearing a plurality of curved blades which can dévier un courant d'air d'un angle pouvant attein-  deflect a current of air up to an angle dre 652, une partie au moins des ouvertures des-  dre 652, at least part of the openings dites parois annulaires interne ( 34) et externe ( 36)étant orientées de façon à diriger un courant d'air sur la face aval de ladite paroi d'extrémité amont ( 38)  said internal (34) and external (36) annular walls being oriented so as to direct an air current on the downstream face of said upstream end wall (38) 2 Chambre de combustion annulaire selon la Revendi-  2 Annular combustion chamber according to the Claim- cation 1, caractérisée en ce que l'injecteur de  cation 1, characterized in that the injector of carburant est constitué par un injecteur à nébuli-  fuel consists of a nebulizer injector sation par air ( 58) comportant un conduit annulai-  air station (58) comprising an annulai- re de venturi ( 84) se terminant par un orifice de giclage ( 86) pour l'injection d'un mélange d'air  re venturi (84) ending with a spray hole (86) for the injection of an air mixture et de carburant dans la zone primaire de la cham-  and fuel in the primary area of the bre de combustioncombustion bre 3 Chambre de combustion annulaire selon la Revendi-  3 Annular combustion chamber according to the Claim- cation 1, caractérisée en ce qu'une partie des ou-  cation 1, characterized in that part of the vertures ( 68) des parois annulaires ( 34, 36) diri-  grooves (68) of the annular walls (34, 36) direct gent un courant d'air sur lesdites parois en direc-  gent a flow of air on said walls in direction tion amont pour renforcer le courant d'air sur la face aval de la paroi d'extrémité amont ( 38)  upstream to reinforce the air flow on the downstream face of the upstream end wall (38) 4 Chambre de combustion annulaire selon la Revendi-  4 Annular combustion chamber according to the Claim- cation 1, caractérisée en ce que la paroi d'extré-  cation 1, characterized in that the end wall mité amont ( 38) de la chambre de combustion com-  upstream half (38) of the combustion chamber porte un écran thermique annulaire fait d'une plu-  wears an annular heat shield made of a ralité de segments contigus ( 102) fixés à ladite paroi ( 38) et percée d'ouvertures circulaires ( 104) correspondant au diamètre de la partie aval des pots tronconiques ( 56) Chambre de combustion annulaire selon la Revendi- cation 4, caractérisée en ce que chaque segment ( 102) constituant l'écran thermique est alimenté en air réfrigérant par un interstice annulaire ( 110)  reality of contiguous segments (102) fixed to said wall (38) and pierced with circular openings (104) corresponding to the diameter of the downstream part of the frustoconical pots (56) Annular combustion chamber according to Claim 4, characterized in that that each segment (102) constituting the heat shield is supplied with cooling air through an annular gap (110) entre le segment ( 102) et le pot correspondant ( 56).  between the segment (102) and the corresponding pot (56). 6 Chambre de combustion annulaire selon la Revendi-  6 Annular combustion chamber according to Claim- cation 1, caractérisée en ce qu'elle est renfermée dans une enveloppe annulaire ( 92) parcourue par un  cation 1, characterized in that it is enclosed in an annular envelope (92) traversed by a courant d'air, des parois régulatrices ( 94, 96) é-  air flow, regulating walls (94, 96) é- tant disposées entre les parois de ladite enveloppe ( 92) et de la chambre de combustion pour maîtriser  both disposed between the walls of said casing (92) and of the combustion chamber to control la vitesse de l'air s'écoulant entre lesdites pa-  the speed of the air flowing between said pa- rois régulatrices ( 94, 96) et celles de la chambre de combustion ( 34, 36)  regulating kings (94, 96) and those of the combustion chamber (34, 36) 7 Chambre de combustion annulaire selon la Revendi-  7 Annular combustion chamber according to Claim- cation 1, caractérisée en ce que l'extrémité amont de ladite chambre est immobilisée par une broche  cation 1, characterized in that the upstream end of said chamber is immobilized by a pin ( 98) portée par chaque injecteur ( 58) et s'enga-  (98) carried by each injector (58) and engages geant dans un alésage correspondant ménagé dans une partie de la chambre de combustion située en amont de la paroi d'extrémité amont ( 38) 8 Moteur à turbine à gaz comportant une chambre de  giant in a corresponding bore formed in a part of the combustion chamber located upstream of the upstream end wall (38) 8 Gas turbine engine comprising a combustion annulaire selon une quelconque des Re-  annular combustion according to any of the Re- vendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que l'air alimentant la chambre de combustion, provenant du compresseur haute pression du moteur,  vendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, characterized in that the air supplying the combustion chamber, coming from the high pressure compressor of the engine, parvient à celle-ci par l'intermédiaire d'un dif-  achieves this through a diff- -fuseur de décharge ( 52)- discharge fuser (52)
FR8207800A 1981-05-11 1982-05-05 IMPROVED ANNULAR COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE Withdrawn FR2505401A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8114375 1981-05-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2505401A1 true FR2505401A1 (en) 1982-11-12

Family

ID=10521716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8207800A Withdrawn FR2505401A1 (en) 1981-05-11 1982-05-05 IMPROVED ANNULAR COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS57192729A (en)
DE (1) DE3215641A1 (en)
FR (1) FR2505401A1 (en)
GB (1) GB2099978A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2585770A1 (en) * 1985-08-02 1987-02-06 Snecma EXPANDED BOWL INJECTION DEVICE FOR TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER
US4754600A (en) * 1986-03-20 1988-07-05 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (Snecma) Axial-centripetal swirler injection apparatus
FR3026436A1 (en) * 2014-09-25 2016-04-01 Snecma TURBOMACHINE, SUCH AS A TURBO AIRBORNE OR TURBOPROPULSER

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686823A (en) * 1986-04-28 1987-08-18 United Technologies Corporation Sliding joint for an annular combustor
JP2513191Y2 (en) * 1988-03-30 1996-10-02 大阪瓦斯株式会社 Turbo Combustor
GB9407029D0 (en) * 1994-04-08 1994-06-08 Rolls Royce Plc Gas turbine engine combustion apparatus
JP2986698B2 (en) * 1994-12-28 1999-12-06 シャープ株式会社 Optical coupling device
US6286317B1 (en) * 1998-12-18 2001-09-11 General Electric Company Cooling nugget for a liner of a gas turbine engine combustor having trapped vortex cavity
US8272219B1 (en) 2000-11-03 2012-09-25 General Electric Company Gas turbine engine combustor having trapped dual vortex cavity
FR2856468B1 (en) * 2003-06-17 2007-11-23 Snecma Moteurs TURBOMACHINE ANNULAR COMBUSTION CHAMBER
JP6037338B2 (en) * 2011-06-02 2016-12-07 川崎重工業株式会社 Gas turbine combustor
CN113188153B (en) * 2021-05-10 2023-04-07 中国航发湖南动力机械研究所 Adopt strong shearing oil gas mixture combustion device and use its combustion chamber
CN114526497B (en) * 2022-01-07 2023-02-07 清华大学 Double-necking combined spiral-flow type center-grading high-temperature-rise combustion chamber

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2907171A (en) * 1954-02-15 1959-10-06 Lysholm Alf Combustion chamber inlet for thermal power plants
US3121996A (en) * 1961-10-02 1964-02-25 Lucas Industries Ltd Liquid fuel combustion apparatus
DE1951198A1 (en) * 1968-10-16 1970-05-14 United Aircraft Corp Apparatus and method for reducing smoke generation from combustion chambers
US3780529A (en) * 1971-08-05 1973-12-25 Gen Motors Corp Combustion apparatus
US4187674A (en) * 1977-01-21 1980-02-12 Rolls-Royce Limited Combustion equipment for gas turbine engines
GB2043868A (en) * 1979-03-08 1980-10-08 Rolls Royce Gas turbine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2907171A (en) * 1954-02-15 1959-10-06 Lysholm Alf Combustion chamber inlet for thermal power plants
US3121996A (en) * 1961-10-02 1964-02-25 Lucas Industries Ltd Liquid fuel combustion apparatus
DE1951198A1 (en) * 1968-10-16 1970-05-14 United Aircraft Corp Apparatus and method for reducing smoke generation from combustion chambers
US3780529A (en) * 1971-08-05 1973-12-25 Gen Motors Corp Combustion apparatus
US4187674A (en) * 1977-01-21 1980-02-12 Rolls-Royce Limited Combustion equipment for gas turbine engines
GB2043868A (en) * 1979-03-08 1980-10-08 Rolls Royce Gas turbine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2585770A1 (en) * 1985-08-02 1987-02-06 Snecma EXPANDED BOWL INJECTION DEVICE FOR TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER
EP0214003A1 (en) * 1985-08-02 1987-03-11 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation, "S.N.E.C.M.A." Fuel injection nozzle with an enlarged screen for the combustion chamber of a gas turbine
US4766722A (en) * 1985-08-02 1988-08-30 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (Snecma) Enlarged bowl member for a turbojet engine combustion chamber
US4754600A (en) * 1986-03-20 1988-07-05 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (Snecma) Axial-centripetal swirler injection apparatus
FR3026436A1 (en) * 2014-09-25 2016-04-01 Snecma TURBOMACHINE, SUCH AS A TURBO AIRBORNE OR TURBOPROPULSER

Also Published As

Publication number Publication date
JPS57192729A (en) 1982-11-26
GB2099978A (en) 1982-12-15
DE3215641A1 (en) 1982-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2505401A1 (en) IMPROVED ANNULAR COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE
CA2588952C (en) Turbojet engine combustion chamber
EP2539638B1 (en) Injection system for a turbine engine combustion chamber, including air injection means improving the air-fuel mixture
CA2646959C (en) Injection system of a fuel and air mixture in a turbine engine combustion system
FR2626043A1 (en) TURBULENCE-FUEL INJECTOR FORMATION DEVICE FOR A COMBUSTION ASSEMBLY IN A GAS TURBINE
CA2572857A1 (en) Cooling of a multimode injection apparatus for combustion chambers, namely a turbojet engine
CA2572852A1 (en) Multimode injection apparatus for combustion chambers, namely a turbojet engine
FR2682716A1 (en) DEVICE FOR TRANSFERRING COOLING AIR FLOWS IN A GAS TURBINE ENGINE.
EP0099828A2 (en) Apparatus for the combustion of combustible fluids with air induction
EP0222654B1 (en) Gas turbine engine with an afterburner having radially disposed individual atomizers
CA2033366C (en) Industrial oil burner with low nitrogen oxides emission generating multiple elementary flames and use thereof
US6497137B2 (en) Annular after reactor with sound attenuator for use in a jet engine test cell and test stand
FR2741424A1 (en) LOW POLLUTION BURNER FOR OIL WELL TESTING
CA2835353C (en) Tail cone for a microjet rotary turbine engine
FR2519412A1 (en) COMBUSTION CHAMBER FOR GAS TURBINE
FR2958015A1 (en) Air and fuel injecting system for annular combustion chamber of turbomachine of aircraft, has air intake annular space arranged radially and inwardly relative to ejecting units for admission of air flow to mix with fuel in annular channel
CA2237843C (en) Dichotomous reheat system reducing losses in dry operation
EP0543720B1 (en) Device for the introduction of a controlled amount of air at the intersections of the cones of injected fuel in a gas turbine combustor
FR2906838A1 (en) EXHAUST LINE HAVING A FUEL INJECTOR AND MEANS FOR HOMOGENIZING BURNED GASES.
CA2647159C (en) Gas turbine combustion chamber
FR2797321A1 (en) LOW-EMISSION NITROGEN OXIDE SMOKE RECIRCULATION BURNERS AND GAS HEATERS COMPRISING SUCH BURNERS
EP0926434A1 (en) Burner with low nitrogen oxide emission using recycled gas feed
EP4004443B1 (en) Combustion chamber comprising secondary injection systems, and fuel supply method
FR2602271A1 (en) INJECTION DEVICE, FOR TURBOMACHINES, WITH A VARIABLE-CALIBRATION TURBULENCE SPIN
FR2504601A1 (en) IMPROVED BURNER FOR A GAS TURBINE ENGINE

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse