FR2691235A1

FR2691235A1 - Chambre de combustion comprenant un ensemble séparateur des gaz.

Info

Publication number: FR2691235A1
Application number: FR9205771A
Authority: FR
Inventors: Ansart Denis; Sandelis Denis
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1993-11-19
Anticipated expiration: 2012-05-13
Also published as: US5311743A; FR2691235B1

Abstract

L'invention est relative à une chambre de combustion comportant deux types d'injecteurs de carburant et un séparateur (16) des zones de combustion. Selon l'invention, le séparateur comprend deux cloisons (20, 21) parallèles aux parois de la chambre, réalisant entre elles des passages d'admission (H) de comburant, des entretoises (24) en forme de V reliant les cloisons (20, 21) en ayant la pointe (25) de leur V orientée vers le fond, les lisières (27, 28) des cloisons étant échancrées à l'intérieur du V de chaque entretoise (24) de manière à constituer des cheminées radiales (29). Une application est la réalisation de chambres de combustion à plusieurs régimes de fonctionnement, tous satisfaisants.

Description

GB-A-2 010 408 représente une chambre de combustion comportant deux parois

annulaires mutuellement écartées, réunies par un fond et délimitant avec celui-ci une enceinte de combustion; un axe de sensible symétrie desdites parois annulaires; des injecteurs de carburant répartis en deux groupes distincts, les injecteurs de carburant d'un premier groupe étant destinés à l'alimentation en carburant lors d'un premier mode de fonctionnement, tel que le régime de ralenti, et les injecteurs de carburant du deuxième groupe étant destinés à l'alimentation en carburant lors d'un deuxième mode de fonctionnement, tel que le régime de plein gaz; des passages d'admission de comburant ménagés dans ledit fond; et, un ensemble séparateur des gaz, fixé sur ledit fond et interposé

entre les injecteurs de carburant des deuxdits groupes.

Le dessin de l'ensemble séparateur constitue un élément critique de la conception de la chambre de combustion, car de lui dépend l'obtention, ou l'absence d'un fonctionnement satisfaisant, notamment en ce qui concerne les échanges thermiques à l'intérieur

de l'enceinte de combustion.

Les ensembles séparateurs connus à ce jour présentent quelques inconvénients parmi lesquels l'existence de zones mortes dans lesquelles les échanges thermiques sont inexistants ou insuffisants, notamment ceux engendrés par convection En outre, certains ensembles séparateurs constituent des proéminences importantes à l'intérieur des enceintes de combustion, leurs extrémités formant alors des points chauds générateurs de

perturbations de la combustion.

L'invention, en proposant un nouveau type d'ensemble séparateur, entend remédier aux inconvénients précités, notamment en améliorant les échanges thermiques par convection et en éliminant lesdits

points chauds.

A cet effet, selon l'invention, l'ensemble séparateur comprend deux cloisons qui s'étendent, dans la zone de combustion, sensiblement parallèlement auxdites parois, en étant fixées sur le fond entre lesdites parois et en étant écartées l'une de l'autre, réalisant entre elles lesdits passages d'admission de comburant, et qui sont délimitées par des lisières écartées dudit fond, cependant que des premières entretoises, ayant des sections transversales en forme de V, relient les deux cloisons et sont disposées sensiblement radialement par rapport audit axe de symétrie, en ayant la pointe de leur V orientée vers le fond, les lisières desdites cloisons étant en outre échancrées à l'intérieur du V de chaque première entretoise de manière à constituer des cheminées

sensiblement radiales de l'ensemble séparateur.

Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées: des deuxièmes entretoises relient les deux cloisons et sont disposées sensiblement radialement par rapport à l'axe de symétrie, leur section ayant la forme d'un V, dont la pointe est orientée dans la direction opposée audit fond, cependant que le V de chaque deuxième entretoise est disposé entre les V de deux premières entretoises et que, réciproquement, le V de chaque première entretoise est disposé entre les V de deux deuxièmes entretoises de manière que soient constitués entre deux quelconques entretoises adjacentes, un conduit orienté de comburant; les deuxdites cloisons ne sont pas échancrées à l'intérieur

des V des deuxièmes entretoises.

L'avantage principal d'une chambre de combustion conforme à l'invention réside dans la création de cheminées de convection permettant des échanges thermiques efficaces par convection Par ce même moyen, les points chauds sont éliminés Enfin, selon l'une de ses variantes, l'invention prévoit des orientations et des conformations particulières des conduits d'admission de comburant, qui contribuent à l'obtention, à tous les régimes, de combustions

satisfaisantes.

L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la

description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple.

Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés

qu'à titre indicatif et non limitatif.

Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une coupe axiale d'une chambre de combustion conforme à l'invention; la figure 2 est une vue perspective d'un détail de réalisation de la chambre de combustion de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant III-III de la figure 1 la figure 4 est une vue suivant flèche F de la figure 1 la figure 5 est une vue perspective d'une variante de réalisation conforme à l'invention d'une chambre de combustion, et est analogue à la vue de la figure 2; et, la figure 6 est une coupe, analogue à celle de la figure 3, du

détail de réalisation représenté sur la figure 5.

La chambre de combustion représentée sur la figure 1 comprend une paroi interne 1, annulaire, d'axe 2; une paroi externe 3, annulaire, d'axe 2; un fond 4, qui relie les parois interne 1 et externe 3 et qui délimite avec ces parois une enceinte de combustion 5; une enveloppe interne 6 et une enveloppe externe 7, annulaires, d'axe 2, qui délimitent entre elles un espace 8 dans lequel est admis (flèche G) un comburant sous pression, généralement mis sous pression par un compresseur hélicoïdal; un injecteur de carburant 9, pour l'admission de carburant au régime de ralenti, et, un injecteur de carburant 10, pour l'admission de carburant au régime de plein gaz, tous deux reliés à une rampe 11 contenant du carburant, et traversant le fond 4 par des orifices 12, 13, dont est muni ledit fond des orifices 14 d'admission de comburant primaire et 15 d'admission de comburant de dilution, qui traversent les parois interne 1 et externe 3 et relient l'enceinte de combustion 5 à l'espace 8; et, un ensemble séparateur 16, qui est disposé à l'intérieur de l'enceinte de combustion 5, en étant situé entre les jets 17, 18 des mélanges carburant-comburant injectés par les injecteurs de carburant 9, 10, respectivement, l'ensemble séparateur 16 s'étendant axialement approximativement jusqu'à la zone transversale contenant les axes des orifices 14 d'admission de

comburant primaire et étant fixé (soudures 19) sur le fond 4.

Une première réalisation de l'ensemble séparateur 16 est représentée en regard des figures 2 à 4 Cet ensemble comprend deux cloisons 20, 21, annulaires d'axe 2, qui s'étendent sensiblement parallèlement aux parois interne 1 et externe 3, fixées sur le fond 4, un espace 22 étant ménagé entre elles, traversant le fond 4, et communiquant avec l'espace 8 par l'intermédiaire d'une chambre 23 située entre le fond 4 et ledit espace 8; des premières entretoises 24, dont les sections transversales ont la forme d'un V, relient les cloisons 20, 21, en étant disposées sensiblement radialement par rapport à l'axe 2, et donc aussi sensiblement perpendiculairement aux cloisons 20, 21, la pointe de chaque V étant orientée vers l'amont, c'est-à-dire vers

le fond 4 de la chambre de combustion.

Chaque première entretoise 24 est disposée sensiblement symétriquement par rapport à un plan radial contenant l'axe 2 et passant par l'arête 25 du V, et est espacée des premières entretoises voisines, d'une distance D non nulle Par ailleurs, les arêtes d'extrémités 26 de chaque première entretoise passent par les lisières 27, 28 des deux cloisons 20, 21, respectivement, qui sont écartées du fond 4 et sont échancrées à l'intérieur de chaque première entretoise, de sorte que, dans la zone des lisières 27, 28, l'ensemble séparateur comprend de petites cheminées radiales 29, qui le traversent entièrement Entre deux premières entretoises successives 24, un conduit 30 est ménagé, en communication, d'une part, en amont des premières entretoises 24, avec l'espace 22, d'autre part, en aval de ces premières entretoises, avec l'enceinte de combustion 5, susceptible de constituer un conduit d'admission H

de comburant primaire provenant de la chambre 23 et de l'espace 22.

La réalisation des figures 5 et 6 reprend entièrement les dispositions des figures 1 à 4, en les complétant de la manière suivante: des deuxièmes entretoises 31, ayant des sections transversales en forme de V, sont interposées entre les cloisons , 21, auxquelles elles sont fixées par soudage Disposées sensiblement radialement par rapport l'axe 2, symétriquement par rapport à un plan radial passant par l'axe 2 et l'arête 32 du V, chaque deuxième entretoise s'étend axialement entre les lisières 27, 28, et les arêtes 25 de deux premières entretoises 24, adjacentes, ménageant entre elle-même et ces deux premières entretoises adjacentes 24 des conduits d'admission convergents J de comburant primaire provenant de la chambre 23 et de l'espace 22 De manière complémentaire, une première entretoise 24 est disposée entre deux deuxièmes entretoises adjacentes 31 Les cloisons 20, 21 sont pleines, non échancrées dans la zone de chaque deuxième entretoise 31, et ne forment donc pas de cheminées Par contre, ces cloisons 20, 21 ont leurs lisières 27, 28 échancrées à l'intérieur du V de chaque première entretoise 24, formant aussi une cheminée Enfin, il convient de noter que, compte tenu des ouvertures angulaires des branches, d'une part, des premières entretoises 24, d'autre part, des deuxièmes entretoises 31, les directions des admissions J (figure 6) sont inclinées par rapport à la direction A amont-aval de l'enceinte de combustion 5 Au contraire, les directions des admissions H de la réalisation des figures 1 à 4 sont sensiblement parallèles à la

direction A (figure 3).

Bien entendu, si, dans la coupe axiale de la figure 1, seuls deux injecteurs de carburant 9, 10 sont visibles, la chambre de combustion, de type annulaire, comprend plusieurs injecteurs de carburant de chaque type, formant deux groupes, répartis sur deux couronnes annulaires d'axe 2, et régulièrement espacés sur chaque couronne. Dans les deux réalisations décrites, les cheminées 29 permettent une certaine circulation de gaz, notamment par convection, entre les zones de combustion 17 et 18, évitant des zones sans circulation, en particulier à proximité des lisières 27, 28, ce qui supprime le risque de création de points chauds non refroidis Par ailleurs, l'admission de comburant primaire directement à partir du fond 4 de l'enceinte de combustion 5 (H, J) permet de raccourcir axialement la chambre de combustion, même si une partie du

comburant primaire est admis latéralement.

L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être

apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit.

Claims

REVENDICATIONS

1 Chambre de combustion comportant: deux parois annulaires ( 1, 3) mutuellement écartées, réunies par un fond ( 4) et délimitant avec celuici une enceinte de combustion ( 5); un axe ( 2) de sensible symétrie desdites parois annulaires; des injecteurs de carburant ( 9, 10) répartis en deux groupes distincts, les injecteurs de carburant ( 9) d'un premier groupe étant destinés à l'alimentation en carburant lors d'un premier mode de fonctionnement, tel que le régime de ralenti, et les injecteurs de carburant ( 10) du deuxième groupe étant destinés à l'alimentation en carburant lors d'un deuxième mode de fonctionnement, tel que le régime de plein gaz; des passages ( 22) d'admission de comburant ménagés dans ledit fond ( 4); et, un ensemble ( 16) séparateur des gaz, fixé sur ledit fond ( 4) et interposé entre les injecteurs de carburant ( 9 et 10) des deuxdits groupes; caractérisée en ce que l'ensemble séparateur ( 16) comprend deux cloisons ( 20, 21) qui s'étendent, dans la zone de combustion, sensiblement parallèlement auxdites parois ( 1, 3), en étant fixées sur le fond ( 4) entre lesdites parois et en étant écartées l'une de l'autre, réalisant entre elles lesdits passages ( 22) d'admission de comburant, et qui sont délimitées par des lisières ( 27, 28) écartées dudit fond, cependant que des premières entretoises ( 24), ayant des sections transversales en forme de V, relient les deux cloisons ( 20, 21) et sont disposées sensiblement radialement par rapport audit axe de symétrie ( 2), en ayant la pointe de leur V orientée vers le fond ( 4), les lisières ( 27, 28) desdites cloisons étant en outre échancrées à l'intérieur du V de chaque première entretoise de manière à constituer des cheminées ( 29) sensiblement

radiales de l'ensemble séparateur.

2 Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que des deuxièmes entretoises ( 31) relient les deux cloisons ( 20, 21) et sont disposées sensiblement radialement par rapport à l'axe de symétrie ( 2), leur section ayant la forme d'un V, dont la pointe est orientée dans la direction opposée audit fond ( 4), cependant que le V de chaque deuxième entretoise ( 31) est disposé entre les V de deux premières entretoises ( 24) et que, réciproquement, le V de chaque première entretoise ( 24) est disposé entre les V de deux deuxièmes entretoises ( 31), de manière que soient constitués entre deux quelconques entretoises adjacentes, un

conduit orienté (J) de comburant.

3 Chambre de combustion selon la revendication 2, caractérisée en ce que les deuxdites cloisons ( 20, 21) ne sont pas échancrées à

l'intérieur des V des deuxièmes entretoises ( 31).