FR2622634A1 - Ensemble injecteur de carburant pour une machine rotative a flux axial et procede de protection du carburant s'ecoulant dans un passage de cet ensemble - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un ensemble d'injecteur de carburant pour une machine qui est adaptée de manière à s'étendre dans un circuit d'écoulement de gaz constituant un fluide de travail. Cet ensemble est caractérisé en ce qu'il comprend un support 42 pour l'injecteur de carburant comportant un orifice d'entrée 94 et un passage 48 pour le carburant, lequel s'étend à partir de l'orifice d'entrée 94, à travers le support 42, un blindage thermique externe 50 espacé du support 42 afin de délimiter entre eux un intervalle isolant externe 52, à l'extérieur d'au moins une partie du passage 48, et un blindage thermique interne 98 qui est disposé dans le passage 48 et qui est espacé radialement par rapport au support 42 en délimitant entre eux un intervalle isolant interne 102 qui est superposé, dans le sens longitudinal, à l'intervalle isolant externe 52 et qui s'étend en direction de l'orifice d'entrée 94 du support d'injecteur de carburant 42.
Description
i La présente invention concerne un appareil pour l'alimentation en
carburant d'une- chambre de combustion et plus particulièrement un injecteur de carburant pour une machine rotative à flux axial. Bien que cette invention ait été développée dans le domaine des moteurs à turbine à gaz comportant un circuit d'écoulement pour des gaz de travail, elle peut également s'appliquer à n'importe quelle machine
comportant un circuit d'écoulement pour des gaz très chauds.
Une machine à rotative à flux axial, telle qu'un moteur à turbine à gaz pour un aéronef, est un exemple d'une machine
comportant un circuit d'écoulement pour des gaz très chauds.
Un tel moteur comporte habituellement une section de compression, une section de combustion et une section de turbine. Un circuit d'écoulement annulaire pour des gaz de travail s'étend axialement à travers les différentes sections du moteur. Un carter de moteur s'étend axialement à travers le moteur et circonférentiellement autour du circuit d'écoulement, afin de délimiter le circuit d'écoulement du
fluide de travail.
Lorsque les gaz constituant le fluide de travail s'écoulent le long du circuit d'écoulement, ces gaz sont comprimés dans la section de compression, ce qui amène la température et la pression des gaz à s'élever. La température des gaz peut dépasser 540 C. Les gaz chauds sous pression sont brûlés avec le carburant dans la section de combustion afin d'ajouter de l'énergie aux gaz. Ces gaz chauffés se détendent à travers la section de turbine afin de produire un travail
utile et une poussée.
La section de combustion comporte une chambre de combustion et une pluralité d'injecteurs de carburant afin d'alimenter en carburant la chambre de combustion. Cette chambre de combustion a une forme annulaire et elle comprend une extrémité amont qui est adaptée, au moyen d'ouvertures, de manière à recevoir la plus grande partie des gaz très chauds constituant le fluide de travail qui sont déchargés à partir de la section de compression. Les gaz sont mélangés avec le carburant (typiquement un fluide combustible tel que le "JP4") et les gaz et le carburant sont allumés afin de produire des
gaz dont la température peut dépasser 1370 C.
Une plus petite portion des gaz constituant le fluide de travail déchargés à partir de la section de compression ne s'écoule pas à travers la chambre de combustion. Ces gaz passent autour de cette chambre de combustion. Etant donné que ces gaz ne sont pas brilés avec le carburant, ils sont relativement froids comparativement aux gaz sortant de la
chambre de combustion et pénétrant dans la section de turbine.
Ces gaz relativement froids sont utilisés pour refroidir des éléments dans la section de turbine. Néanmoins, comme il a été indiqué précédemment, la température de ces gaz peut dépasser
5400C.
Par suite de la température relativement élevée de ces gaz de refroidissement par rapport au carter du moteur, de la chaleur est transmise par rayonnement et par convection au carter du moteur environnant et aux composants qui sont fixés au carter. Ces composants comprennent des composants utilisés pour amener le carburant à l'injecteur de combustible, tel que le conduit d'alimentation en carburant, le support d'injecteur de carburant et un connecteur d'entrée qui adapte le support de l'injecteur de carburant au conduit d'alimentation en carburant. Les composants qui assurent la liaison entre chaque conduit d'alimentation en carburant et un injecteur de carburant associé sont des éléments de liaison critiques dans
l'ensemble du système d'alimentation en carburant du moteur.
Chaque composant doit être supporté rigidement à partir du carter afin d'assurer que les vibrations ne provoquent pas des fuites à l'interface entre des composants adjacents. Par ailleurs les composants doivent être isolés vis-à-vis des gaz très chauds afin d'éviter des températures élevées qui favorisent la formation de carbone (couramment appelé "coke") dans le carburant. Ce carbone ou coke peut bloquer des
passages étroits dans le système d'alimentation en carburant.
Un dispositif utilisé pour protéger le carburant à l'égard d'une température élevée est constitué par un blindage
externe qui est espacé du support de l'injecteur de carburant.
Ce blindage intercepte le transfert de chaleur par rayonnement à partir des gaz très chauds en direction du support de l'injecteur de carburant. Ce blindage assure également un intervalle isolant pour le support de l'injecteur de carburant, afin de réduire l'importance du transfert de
chaleur par convection.
D'autres dispositifs ont été utilisés pour protéger le carburant à l'égard de l'environnement à haute température du moteur. Par exemple la figure 3 est un dessin simplifié d'un ensemble 54 d'injecteur de carburant comportant un connecteur d'entrée amélioré 56. Cet ensemble 54 d'injecteur de carburant a été fourni il y a un peu plus d'un an avec des moteurs vendus par la demanderesse. L'ensemble 54 d'injecteur de carburant comporte un injecteur de carburant 46 (non représenté), un support 42 pour l'injecteur de carburant et un passage 48 pour le carburant, ce passage s'étendant à travers le support de l'injecteur de carburant. Le connecteur d'entrée 54, un tube de transfert 58 et un filtre de carburant 62 sont disposés dans le passage. Le connecteur d'entrée est brasé au support de l'injecteur de carburant. Le filtre de carburant est supporté par un élément d'étanchéité conique 64 qui est en
contact avec le connecteur d'entrée.
Le tube de transfert 58 est un organe cylindrique comportant deux joints d'étanchéité toriques 66 en élastomère, l'un de ces joints étant en contact avec le connecteur d'entrée tandis que l'autre est en contact avec le conduit d'alimentation en carburant. Le tube de transfert établit un pont entre le conduit d'alimentation en carburant et le connecteur d'entrée afin d'empêcher la fuite du carburant à
cette interface.
Le conduit d'alimentation en carburant est adapté, au moyen d'une surface conique 68, de manière à être en contact avec le connecteur d'entrée 56, afin de constituer un second tube en parallèle avec le tube de transfert, pour empêcher la fuite de carburant à partir des points o le tube de transfert est en contact avec le connecteur et avec le conduit d'alimentation en carburant. Un écrou 72 de l'injecteur de carburant presse l'un contre l'autre le conduit d'alimentation en carburant et le connecteur, afin d'assurer, que les
surfaces d'étanchement soient appliquées l'une contre l'autre.
Le connecteur d'entrée amélioré comporte en outre un blindage thermique 74 formant une seule pièce avec le connecteur d'entrée et qui est espacé vers l'intérieur du support de l'injecteur de carburant afin de constituer un intervalle isolant interne 76. Cet intervalle isolant interne est superposé à l'intervalle isolant externe 52 entre le blindage thermique 50 et le support de l'injecteur de
carburant. L'extrémité aval 78 de l'ensemble connecteur-
blindage thermique est en contact à glissement avec le support de l'injecteur de carburant et elle comporte un orifice 82 disposé dans le blindage afin de contrôler l'écoulement du
carburant en direction de l'injecteur de carburant.
Indépendamment du perfectionnement précité, les scientifiques et ingénieurs sous la direction de la demanderesse ont travaillé pour améliorer les ensembles d'injecteur de carburant et plus particulièrement les composants se trouvant entre le conduit d'alimentation en carburant et l'injecteur de carburant, afin de réduire la formation de coke tout en assurant une connexion empêchant la fuite de carburant sans augmenter le profil radial de
l'ensemble d'entrée.
La présente invention est basée sur la reconnaissance du fait que le transfert de chaleur à partir des gaz constituant le fluide de travail, à travers le carter et le support de l'injecteur de carburant, augmente d'une manière appréciable les températures de paroi dans le connecteur d'entrée. Cette situation est particulièrement marquante dans des conditions qui apparaissent lorsque l'écoulement du carburant se trouve décroître rapidement alors que la température du carter demeure élevée, comme cela est le cas pendant la brève période de temps durant laquelle le moteur
est décéléré à partir d'un régime à puissance élevée.
Suivant l'invention un ensemble d'injecteur de carburant, comprenant un passage pour le carburant et un blindage thermique externe, comporte un blindage thermique interne, disposé dans le passage du carburant, lequel est espacé vers l'intérieur par rapport au support en laissant entre eux un intervalle isolant interne qui est superposé au blindage externe et qui s'étend vers l'orifice d'entrée du passage du carburant, afin d'empêcher le transfert de chaleur à partir du support d'injecteur de carburant et en direction
du carburant.
Suivant la présente invention un connecteur d'entrée est en contact avec le support d'injecteur de carburant et il comprend une section médiane qui assure la mise en position d'une extrémité du blindage thermique; cette section médiane a une aire et un volume de section droite réduits et elle s'étend longitudinalement au-delà du support d'injecteur de carburant jusqu'en un emplacement o elle est refroidie extérieurement par l'air s'écoulant sur le connecteur et intérieurement par le carburant s'écoulant à travers le connecteur. L'invention a également pour objet un procédé pour protéger le carburant s'écoulant à travers un passage dans un ensemble d'injecteur de carburant, ce procédé comportant les étapes consistant à protéger le courant de carburant au moyen d'un intervalle isolant situé à l'extérieur du passage et à protéger le passage au moyen d'un intervalle isolant interne qui est superposé longitudinalement à l'intervalle externe et qui s'étend longitudinalement jusqu'à l'entrée dans le passage. Une première caractéristique de la présente invention est constituée par un ensemble d'injecteur de carburant qui comporte un injecteur de carburant et un support pour cet injecteur de carburant. Un passage pour le carburant s'étend à travers le support d'injecteur de carburant, à partir d'un orifice d'entrée dans le support. Un blindage thermique externe est espacé du support d'injecteur de carburant en laissant entre eux un intervalle isolant. Une autre caractéristique essentielle est constituée par un blindage thermique interne qui est superposé, dans le sens longitudinal, au blindage thermique externe. Une autre caractéristique de l'invention est constituée par un connecteur d'entrée qui est fixé au support d'injecteur de carburant. Le connecteur d'entrée comporte un passage communiquant avec le passage prévu dans le support d'injecteur
de carburant.
Dans une forme d'exécution de l'invention le blindage thermique interne s'étend vers et dans le passage du connecteur d'entrée et il est espacé du connecteur d'entrée et du support d'injecteur de carburant en laissant entre eux un intervalle isolant interne qui s'étend jusqu'à l'orifice
d'entrée du carburant du support d'injecteur de carburant.
Dans une forme d'exécution particulière le connecteur d'entrée a une section de base, une section médiane et une section d'entrée. La section médiane est en contact avec une extrémité du blindage thermique interne. La section médiane à une aire de section droite réduite comparativement à la section de base. Le blindage thermique est supporté, à une extrémité, en étant en contact à glissement avec la section médiane. Le blindage thermique est supporté, à son autre extrémité, en étant fixé d'une manière intégrale au support d'injecteur de carburant et un orifice de commande du débit est prévu à cette extrémité du blindage thermique. Une autre caractéristique est constituée par un ensemble d'une pièce formant tube de transfert et filtre qui comporte un premier siège conique empêchant la fuite de carburant à partir d'un point situé en aval du filtre. Un second siège conique prévu dans le connecteur d'entrée, en amont du premier siège conique, empêche additionnellement la fuite de carburant à partir de
l'injecteur de carburant.
Un avantage principal de la présente invention est le rendement du moteur qui résulte de la répartition régulière du carburant à travers les passages en direction de la chambre de combustion. L'obstruction de ces passages est réduite par suite de la réduction de la formation de coke dans le carburant tandis que ce carburant passe à travers l'ensemble d'injecteur de carburant. En particulier le profil de température de la paroi délimitant l'écoulement du carburant dans le connecteur d'entrée et dans le support d'injecteur de carburant est diminué comparativement à des constructions qui ne comportent pas un intervalle d'air s'étendant vers l'orifice d'entrée du support d'injecteur de carburant. Dans une forme d'exécution un avantage obtenu est le profil de température de la paroi qui résulte de l'augmentation de la résistance thermique du trajet de conduction vers le carburant dans le connecteur d'entrée, par suite de la réduction de l'aire de transfert thermique et de la continuité du trajet vers le carburant avec un contact à glissement entre le blindage thermique et le connecteur. Le profil de température est en outre amélioré, dans des conditions de fonctionnement du moteur dans lesquelles un faible débit de carburant est accompagné d'une température élevée du gaz constituant le fluide de travail, en supportant le blindage thermique au moyen de la section médiane du connecteur qui a une capacité thermique relativement petite comparativement à la section de base, et en assurant un refroidissement externe. Un autre avantage de la présente invention est la contrainte réduite apparaissant à l'interface entre le connecteur d'entrée et le support d'injecteur de carburant, laquelle résulte de la diminution de la contrainte unitaire et du gradient thermique dans la section de base du connecteur due à l'agrandissement de la section de base du connecteur d'entrée qui est en
contact avec le support d'injecteur de carburant.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation d'une machine rotative à flux axial montrant un circuit d'écoulement, représenté en tirets, pour des gaz constituant un fluide de travail, une partie du carter du moteur étant arrachée afin de montrer une chambre de combustion annulaire et un ensemble
d'injecteur de carburant.
La figure 2 est une vue en élévation à plus grande échelle d'une partie de la figure 1, montrant un conduit d'alimentation en carburant et un ensemble d'injecteur de
carburant suivant l'invention.
La figure 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie d'un ensemble- d'injecteur de carburant
suivant la technique antérieure.
La figure 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de l'ensemble d'injecteur de carburant représenté sur la figure 2, montrant d'une manière plus détaillée le conduit d'alimentation en carburant, le
connecteur d'entrée et le support d'injecteur de carburant.
La figure i est une vue en élévation d'un moteur à turbine à gaz 10 à flux axial du type turbofan. Le moteur a un axe A. Une section de compression 12, une section de combustion 14 et une section de turbine 16 sont disposées circonférentiellement autour de l'axe A. Un circuit d'écoulement annulaire 18 pour des gaz constituant un fluide de travail primaire s'étend circonférentiellement autour de l'axe A et vers l'arrière, à travers les différentes sections
du moteur. Le circuit d'écoulement est représenté en tirets.
Un stator 22 comporte un carter externe 24. Ce carter externe s'étend circonférentiellement autour du circuit d'écoulement et vers l'arrière, à travers le moteur, afin de délimiter 'le circuit d'écoulement du fluide de travail. Un circuit d'écoulement annulaire 26 pour des gaz constituant un fluide de travail, appelé couramment le circuit d'écoulement secondaire ou de dérivation, est situé vers l'extérieur, dans le sens radial, par rapport au circuit d'écoulement primaire et il s'étend vers l'arrière autour des sections de combustion
et de turbine.
La sortie de la section de compression 12 du moteur comporte une zone de diffuseur 28 qui se trouve immédiatement en amont de la section de combustion 14. Une chambre de combustion annulaire 30, présente dans la section de combustion, s'étend circonférentiellement autour de l'axe du moteur, en aval de la région du diffuseur. La chambre de combustion est adaptée, au moyen d'ouvertures (non représentées) de manière à recevoir des gaz sous pression très chauds en provenance de la région du diffuseur de la section de compression. Une pluralité d'ensembles d'injecteur de carburant, tels que représentés par le seul ensemble 32 d'injecteur de carburant, s'étendent radialement vers l'intérieur, en travers du circuit 18 d'écoulement du fluide de travail, en direction de la section de combustion annulaire. Une partie des gaz constituant le fluide de travail, provenant de la zone du diffuseur, sont dérivés, autour de la section de combustion, le long d'un circuit d'écoulement 34 pour de l'air de refroidissement. Cette air de refroidissement s'écoule vers l'aval en direction de la section de turbine, le long du circuit d'écoulement de l'air de refroidissement, afin de refroidir des composants de la
section de turbine.
La figure 2 est une vue à plus grande échelle du carter du moteur 24 et de l'ensemble d'injecteur de carburant 32 représentés sur la figure 1. Un conduit d'alimentation en carburant 36 qui est relié à une source de carburant (non représentée), est raccordé à l'ensemble d'injecteur de carburant. Cet ensemble d'injecteur de carburant comporte un connecteur d'entrée 38 qui est relié au conduit d'alimentation en carburant. Un support 42 d'injecteur de carburant est adapté de manière à être en contact avec le connecteur d'entrée. Le support d'injecteur de carburant est fixé, au moyen de boulons 44, au carter du moteur et il s'étend vers l'intérieur, à partir du carter, suivant une direction généralement radiale. Un injecteur de carburant 46 est fixé au support d'injecteur de carburant et il s'étend dans une direction généralement axiale. L'injecteur de carburant est adapté, au moyen d'ouvertures non représentées, de manière à décharger du carburant et à mélanger ce carburant avec les gaz constituant le fluide de travail, afin de constituer un mélange combustible. Le support d'injecteur de carburant est adapté, au moyen d'un passage 48 représenté en tirets, de manière -à établir une communication entre l'injecteur de carburant et le conduit d'alimentation en carburant. Un blindage thermique externe 50 est disposé autour du support d'injecteur de carburant afin de protéger une partie du support d'injecteur de carburant à l'égard des gaz très chauds constituant le fluide de travail. Le blindage thermique est espacé transversalement du support d'injecteur de carburant afin délimiter entre eux un intervalle isolant externe 52. Ce blindage thermique est formé en un alliage à base de nickel, tel que l'alliage AMS (Aerospace Material Specifications) 5512. La figure 3 représente la construction de la technique antérieure dont il a été question dans le préambule de la présente demande. La figure 4 est une vue en coupe à-plus grande échelle d'une partie de l'ensemble d'injecteur de carburant de la figure 2 et elle montre d'une façon plus détaillée le conduit d'alimentation en carburant 36, le connecteur d'entrée 38 et le support d'injecteur de carburant 42. Ce support d'injecteur de carburant comprend une première extrémité 90 représenté sur la figure 2 et qui assure la mise en position de l'injecteur de carburant. Le support comprend une seconde.extrémité 92 qui est adaptée, au moyen d'un orifice 94, de manière à laisser passer le carburant. Cette seconde extrémité comprend une région de l'orifice d'entrée 96 s'étendant autour de l'orifice d'entrée et longitudinalement à partir de cet orifice. Le passage 48 pour le carburant s'étend à partir de l'orifice d'entrée 94 du support d'injecteur de carburant 42, à travers ce support, dans la direction longitudinale du support, afin d'établir une communication entre l'injecteur de carburant et
une source de carburant.
Un blindage thermique interne 98 est disposé dans le passage 48. Ce blindage thermique est réalisé en un alliage d'acier inoxydable tel que l'alliage AMS (Aérospace Material Specifications) 5645. Le blindage thermique est espacé du connecteur d'entrée et du support d'injecteur de carburant 42 en délimitant entre eux un intervalle isolant interne 102. Un bouchon 104, percé d'un orifice 106, est disposé dans le blindage thermique 98. Le support d'injecteur de carburant comprend une région 108 de l'orifice de sortie s'étendant autour du bouchon percé d'un orifice. Une région 112 de l'intervalle isolant s'étend à partir de l'orifice d'entrée 94, sur la longueur de la région d'entrée 96 et entre cette région de l'orifice d'entrée 96 et la région de l'orifice de sortie 108, et enfin sur la longueur de cette région de
l'orifice de sortie 108.
Le passage 48 a un premier diamètre D1 et une première aire de section droite associée dans la région de l'orifice d'entrée 96 qui permet au support de recevoir le connecteur d'entrée 38. Le passage 48 a un second diamètre D2 et une seconde aire de section droite associée, dans la région de l'intervalle isolant 112, qui sont respectivement plus petits que le premier diamètre D1 et la première aire de section droite. Le connecteur d'entrée 38 est relié au support d'injecteur de carburant 42 de manière à former une seule pièce. Le connecteur d'entrée a une section d'entrée 114, une
section médiane 116 de diamètre D3 et une section de base 118.
Cette section de base 118 a un grand diamètre D1, une grande aire de section droite A1 et une grande aire superficielle comparativement au reste du connecteur. La section de base est disposée dans la région 96 de l'orifice d'entrée du support d'injecteur de carburant et elle est fixée à ce support, par exemple par brasage. La section médiane 116 s'étend à partir de la section d'entrée jusqu'à la section de base et elle a un diamètre réduit D3 et une aire de section droite réduite A3, comparativement à l'aire de section droite A1 de la section de base, ce diamètre D3 étant toutefois supérieur au diamètre D2 du passage en aval. La section médiane est espacée du support d'injecteur de carburant sur au moins une portion de la circonférence de la section médiane et elle est exposée à l'air de refroidissement dans la zone de la nacelle du moteur
sur la totalité de la surface de la section médiane.
Un passage 122 pour le carburant s'étend à travers le connecteur d'entrée 38 et il établit une communication entre le connecteur d'entrée et le passage 48 pour le carburant dans le support d'injecteur de carburant, et il est également en
communication avec le conduit d'alimentation en carburant 36.
Le connecteur d'entrée comprend un siège d'étanchéité conique 124, tourné vers l'extérieur, qui s'étend autour de l'intérieur du passage. Le connecteur d'entrée comprend un second siège d'étanchéité conique 126, tourné vers l'extérieur, qui s'étend autour de l'extérieur du connecteur d'entrée. Les sièges d'étanchéité 124,126 assurent l'adaptation du connecteur d'entrée de manière qu'ils constituent des
joints d'étanchéité avec des éléments correspondants en butée.
Par exemple le conduit d'alimentation en carburant 36 comprend uhe pièce d'extrémité effilée 128 présentant une surface conique 132 qui est en contact avec le siège d'étanchéité 126, tourné vers l'extérieur, s'étendant autour de l'extérieur du connecteur d'entrée. Un fil de blocage 134 et un écrou 136 sont en contact avec l'extrémité du conduit d'alimentation en carburant afin de presser la surface conique de ce conduit d'alimentation en carburant contre le siège conique du
connecteur d'entrée.
De la même façon un ensemble 138 de tube de transfert
est disposé dans le passage 122 du connecteur d'entrée.
L'ensemble de tube de transfert comporte un tube de transfert 142 ayant une surface conique 144 qui est en contact avec le siège d'étanchéité interne 124 du connecteur d'entrée. Le tube de transfert présente un passage 146 pour permettre au carburant de s'écouler à partir du conduit d'alimentation en carburant, vers le passage 122 dans le connecteur d'entrée. Le tube de transfert 142 présente une bride 148 à une extrémité qui s'étend à partir du connecteur. Cette bride présente une gorge d'étanchéité 152 s'étendant autour de l'extérieur du tube. Un joint d'étanchéité 154 en élastomère, tel qu'un joint torique, permet au tube de transfert 142 d'être en contact avec l'intérieur de l'élément d'alimentation en carburant en
l'occurrence du conduit 36.
L'ensemble 138 du tube de transfert comporte un filtre de carburant 156 qui est fixé d'une seule pièce au tube de transfert 142 par brasage. Ce filtre qui est disposé dans le passage 122 du connecteur d'entrée, établit une communication entre le passage 146 dans le tube de transfert 142 et les passages 122,48 dans le connecteur d'entrée et le support d'injecteur de carburant 42, tout en éliminant du carburant
des agents contaminants de grande dimension.
Le blindage thermique interne 98 est disposé dans le passage 122 du connecteur d'entrée et dans le passage 48 qui s'étend à travers le support d'injecteur de carburant. Le blindage thermique interne 98 est fixé, par exemple par brasage, à l'extrémité aval du support d'injecteur de carburant. Ceci permet de changer le bouchon à orifice en dévissant le bouchon existant et en introduisant un nouveau
bouchon.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, le blindage interne 98 est espacé du support d'injecteur de carburant 42 et du connecteur d'entrée 38 dans la région comprise entre la section médiane 116 du connecteur et la région de l'orifice de sortie 108 du support d'injecteur de carburant. Ceci laisse l'intervalle isolant interne 102 entre le blindage et le support d'injecteur de carburant. Cet intervalle isolant s'étend à travers la région de l'orifice d'entrée 96, jusqu'à l'orifice d'entrée 94 du support d'injecteur de carburant, et à travers la région de l'intervalle isolant 112, en amont de -la région de l'orifice de sortie 108. Comme on peut le voir, le blindage thermique interne et son intervalle isolant sont superposés, dans le sens longitudinal, à l'intervalle isolant externe 52 et ils s'étendent dans le sens longitudinal jusqu'à l'orifice d'entrée 94 du support d'injecteur de carburant. Le blindage thermique interne est en contact à glissement avec la section médiane 116 du connecteur d'entrée afin de permettre des différences de dilatation thermique relative entre le blindage thermique et le connecteur d'entrée et entre le
blindage thermique et le support d'injecteur de carburant.
Pendant le fonctionnement du moteur à turbine à gaz représenté sur la figure 1, les gaz constituant le fluide de travail s'écoulent le long du circuit d'écoulement 18 du fluide de travail. Lorsque les gaz sortent de la section de compression 12 et passent à travers la région du diffuseur 28, ces gaz se trouvent être comprimés et ils peuvent
atteindre des températures dépassant 540 C. Tandis que les gaz très chauds passent le long du carter 24 et par dessus
la partie tournée vers l'intérieur du support d'injecteur de carburant 42, le blindage thermique externe 50 empêche que les gaz très chauds ne viennent en contact avec une partie appréciable du support d'injecteur de carburant. Néanmoins de la chaleur est transmise à partir des gaz vers le carter, ce qui entraine des températures de 260 C ou supérieures dans le carter et dans la portion du carter du support d'injecteur de carburant. De la chaleur est transmise, par l'intermédiaire du carter et à travers le support d'injecteur de carburant, vers le connecteur d'entrée 38. De la chaleur est perdue à partir du connecteur par rayonnement, par convection en direction de l'air entourant le moteur et par convection en direction du carburant s'écoulant à travers le connecteur d'entrée. Il en résulte qu'un gradient de température est établi dans le connecteur d'entrée. L'effet de ce gradient de température à l'endroit o le connecteur d'entrée est fixé au support d'injecteur de carburant (principalement des contraintes thermiques), est réduit par la grande aire de section droite et l'aire superficielle
importante de la section de base 118 du connecteur d'entrée.
Dans le connecteur d'entré 38 de la chaleur est transmise par conduction à partir de la section de base 118 vers la section médiane 116 et à partir de celle-ci vers l'extrémité amont du blindage thermique 98. Tandis que le carburant s'écoule à travers le connecteur d'entrée, il est en contact avec les parois du tube de transfert 142, la section médiane du connecteur d'entrée et le blindage thermique sur sa longueur. L'intervalle isolant 102 empêche que le carburant s'écoulant ne soit directement en contact avec le support d'injecteur de carburant dans des zones de ce support o les gaz très chauds constituant le fluide de travail sont directement en contact avec le support d'injecteur de carburant. Il empêche également que le carburant ne soit en contact avec la section de base 118 du connecteur d'entrée 38 qui reçoit de la chaleur à partir de ces régions du support d'injecteur de carburant 42. Le seul trajet direct pour le transfert de chaleur en direction du carburant à partir du support d'injecteur de carburant, à travers le connecteur d'entrée, se trouve à travers la section médiane du eonnecteur d'entrée. Par suite de l'aire réduite de la section médiane et de la liaison à glissement entre la section médiane et le blindage thermique la résistance thermique le long de ce trajet de transfert de la chaleur est supérieure à celle obtenue dans le cas o le blindage thermique est en contact avec la section de base 118 du connecteur d'entrée. Il en résulte que la température de la paroi est notablement réduite comparativement aux cas o la chaleur peut passer directement à partir du carter, à travers le support d'injecteur de carburant, vers le connecteur d'entrée et de la à travers la section de base et le blindage thermique en direction du carburant. Un second avantage résulte de l'espacement de la zone de contact entre le blindage thermique 98 et la section médiane 116, par rapport au support d'injecteur de carburant 42. Dans certaines conditions de fonctionnement de l'aéronef le débit de carburant est rapidement réduit, comme cela est le cas lorsque la manette des gaz du moteur est déplacée d'un réglage à haute puissance à un réglage à faible puissance. La diminution du débit de carburant est presque instantanée alors que la température du carter suit beaucoup plus lentement par suite de la capacité thermique du carter. Il en résulte que le carter demeure très chaud tandis que le débit de carburant qui refroidit le connecteur d'entrée et le blindage thermique, est notablement réduit. Par suite de l'aire et du volume réduits de la section médiane, la capacité thermique de la section médiane est relativement faible. Par conséquent cette section médiane est refroidie plus rapidement par le carburant afin de réduire au minimum tout effet néfaste que le débit de carburant réduit pourrait avoir sur la température de la section médiane dans les conditions de fonctionnement
transitoires du moteur.
Finalement, même si du carburant pénètre dans l'intervalle isolant 102 entre le blindage thermique 98 et le support d'injecteur de carburant 42, ce carburant a un coefficient de conductibilité thermique plus faible que le métal du connecteur d'entrée ou du support d'injecteur de carburant et il assure de ce fait encore un effet d'isolation à l'égard du carburant s'écoulant à travers l'ensemble
d'injecteur de carburant.
Claims (8)
1.- Ensemble d'injecteur de carburant pour une machine qui est adaptée de manière à s'étendre dans un circuit d'écoulement de gaz constituant un fluide de travail, caractérisé en ce qu'il comprend un injecteur de carburant (32), un support (42) pour l'injecteur de carburant (32), comportant un orifice d'entrée (94) et un passage (48) pour le carburant, lequel s'étend à partir de l'orifice d'entrée (94), à travers le support (42), un blindage thermique externe (50) espacé du support (42) afin de délimiter entre eux un intervalle isolant externe (52), à l'extérieur d'au moins une partie du passage (48), et un blindage thermique interne (98) qui est disposé dans le passage (48) et qui est espacé radialement par rapport au support (42) en délimitant entre eux un intervalle isolant interne (102) qui est superposé, dans le sens longitudinal, à l'intervalle isolant externe (52) et qui s'étend en direction de l'orifice d'entrée (94) du
support d'injecteur de carburant (42).
2.- Ensemble injecteur de carburant suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur d'entrée qui est fixé d'une seule pièce au support d'injecteur de carburant (42), qui présente un passage (122) pour le carburant lequel communique avec le passage (48) prévu dans le support d'injecteur de carburant (42), et qui comporte une section médiane (116) adaptée de manière à maintenir en position une extrémité du blindage thermique interne (98), dans une région de la section médiane (116) qui est espacée du support d'injecteur de carburant (42), et en ce que le blindage thermique interne (98) s'étend au-delà de l'extrémité aval du connecteur d'entrée (38), dans le passage (122) du connecteur, vers la section médiane (116) et il est en contact
avec cette section médiane (116).
3.- Ensemble injecteur de carburant suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la section médiane (116) est en contact à glissement avec le blindage thermique
interne (98).
4.- Ensemble injecteur de carburant suivant l'une
quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que
l'extérieur de la section médiane (116) du connecteur d'entrée
(38) est entouré par de l'air de refroidissement.
5.- Ensemble injecteur de carburant suivant l'une
quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que
le connecteur d'entrée (38) a une section de base (118) qui s'étend à partir de la section médiane (116) et qui est en contact avec le support d'injecteur de carburant (42) et en ce que la section médiane (116) a une aire de section droite qui est plus petite que l'aire de la section droite de la section
de base (118).
6.- Ensemble injecteur de carburant suivant l'une
quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que le
connecteur d'entrée (38) comporte une section d'entrée (114) qui s'étend à partir de la section médiane (116) et qui comprend un siège conique (124) s'étendant autour de l'intérieur de la section d'entrée (114), en ce que l'ensemble d'injecteur de carburant comporte un ensemble d'une seule pièce (138) comprenant un tube de transfert (142) et un filtre (156) et en ce que le tube de transfert (142) est disposé dans le passage (122) prévu dans le connecteur d'entrée (38) et il est en contact avec le connecteur d'entrée (38) à l'endroit du
siège conique (124), dans la section d'entrée (114).
7.- Ensemble d'injecteur de carburant pour une machine rotative qui est adaptée de manière à s'étendre dans un circuit d'écoulement de gaz très chauds constituant un fluide de travail, caractérisé en ce qu'il comprend un injecteur de carburant (32), comportant une première extrémité (90) pour la mise en position de l'injecteur de carburant (46), et une seconde extrémité (92) qui est adaptée, au moyen d'un orifice d'entrée (94), pour laisser passer le carburant, cette seconde extrémité (92) comportant une région de l'orifice d'entrée (96), une région d'orifice de sortie (108) et une région (112) d'un intervalle isolant s'étendant entre la région de l'orifice d'entrée (96) et la région de l'orifice de sortie (108), un passage (48) pour le carburant s'étendant à partir de l'orifice d'entrée (94), à travers le support (42), afin de faire communiquer l'injecteur de carburant (46) avec une source de carburant, le passage (48) s'étendant longitudinalement à travers la seconde extrémité, le passage (48) ayant une première aire de section droite dans la région de l'orifice d'entrée (96) qui adapte le support (42) pour lui permettre de recevoir un connecteur d'entrée (38), ce passage (48) ayant une seconde aire de section droite dans la région (112) de l'intervalle isolant qui est plus petite que la première aire de section droite, un connecteur d'entrée (38) ayant un passage (122) pour le carburant, lequel communique avec le passage (48) dans le support (42), le connecteur d'entrée comportant en outre une section de base (118) ayant une aire de section droite (A1), qui est disposée dans la région de l'orifice d'entrée (96) du support (42) et qui est fixée à ce support (42), une section d'entrée (114) qui est espacée du support (42), qui comporte un siège d'étanchéité (124) tourné vers l'extérieur, s'étendant autour de l'intérieur du passage (122), et un siège d'étanchéité (126), tourné vers l'extérieur, s'étendant autour- de l'extérieur du connecteur d'entrée (38), et une section médiane (116) qui s'étend entre la section d'entrée (114) et la section de base (118) et qui a- une aire de section droite (A2) qui est plus petite que l'aire de section droite (Ai), un ensemble de tube (138) comportant un tube (142) traversé par un passage et qui est disposé dans le passage (122) du connecteur d'entrée (38), ce tube ayant un siège d'étanchéité (144) qui est en contact avec le siège d'étanchéité interne (124) du connecteur d'entrée (38), le tube (142) comportant une bride (148) à une extrémité laquelle s'étend à partir du connecteur (38), cette bride (148) présentant une gorge d'étanchéité (152) s'étendant autour de l'extérieur du tube (142) et qui adapte le tube de manière qu'il soit en contact avec l'intérieur d'un élément d'alimentation en carburant (36), et un filtre (156) qui est fixé à l'autre extrémité de l'ensemble de tube (138) et qui est disposé dans le passage (122) du connecteur d'entrée (38) en établissant une communication entre le passage (146) dans le tube (142) et les passages (122,48) dans le connecteur d'entrée (38) et le support (42), un blindage externe (50) qui s'étend autour de l'extérieur du support (42) et qui est espacé de ce support en délimitant entre eux un intervalle isolant (52) qui est superposé, dans le sens longitudinal, à la région (112) de l'intervalle isolant interne (102), et un blindage interne (98) disposé dans le passage (122) du connecteur d'entrée (38) et dans le passage (48) du support (42), ce blindage interne (98) comportant un orifice (106) disposé dans la région (108) de l'orifice de sortie du support (42), le blindage interne (98) étant espacé du connecteur d'entrée (38) -et du support (42) en délimitant entre eux un
24 2622634
intervalle isolant interne (102) en amont de la région (108) de l'orifice de sortie, le blindage interne (98) étant superposé, dans le sens longitudinal, à la région de l'intervalle isolant externe (52) et s'étendant longitudinalement vers l'orifice d'entrée (94) du support (42), le blindage interne (98) étant fixé au support (42) dans la région (108) de l'orifice de sortie et étant en contact à glissement avec la section médiane (116) du connecteur
d'entrée (38).
8.- Procédé pour protéger le carburant s'écoulant à travers un passage dans un ensemble d'injecteur de carburant d'un moteur à turbine à gaz, ce moteur comportant un support (42) pour un injecteur de carburant (46) qui est fixé au carter (24) du moteur et qui comporte un orifice d'entrée (94) pour ce passage (48), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à proteger le courant de carburant au moyen d'un intervalle isolant (52) situé à l'extérieur du passage (48) et à protéger le passage (48) avec un intervalle isolant interne (102) situé à l'intérieur du passage (48) et qui est superposé, dans le sens longitudinal, à l'intervalle isolant externe (52) et qui s'étend longitudinalement en direction de
l'orifice d'entrée du passage.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20080930 |