FR2889732A1 - Chambre de combustion a tenue thermique amelioree - Google Patents

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Abstract

Cette chambre de combustion (4) comporte des parois annulaires interne (4a) et externe (4b) réunies par une paroi transversale (30) formant un fond de chambre (30) comportant des perçages (32) d'alimentation en air pour refroidir, par impact, une coupelle de protection (48). La coupelle (48), comporte des extrémités recourbées en languettes (50), agencées à proximité et sensiblement en parallèle aux extrémités amonts (14a, 14b) des parois annulaires interne (4a) et externe (4b), de sorte que la coupelle (30) constitue un déflecteur adapté à générer un film d'air le long de la partie amont des parois internes (14a, 14b). Les parois annulaires interne (4a) et externe (4b) comportent une pluralité de perforations (42) débouchant en vis-à-vis desdites languettes (50) pour refroidir ces languettes (50) par impact.

Description

2889732 1
Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des chambres de combustion de turbomachines. Elle s'intéresse plus particulièrement au problème du refroidissement des extrémités d'une coupelle de protection du fond de la chambre de combustion.
Le document US 5,329,761 décrit une chambre de combustion 10 de turbomachine dont le fond est protégé par une coupelle refroidie par des perçages pratiqués sur ce fond de chambre.
Le passage défini entre la coupelle et le fond de chambre permet ainsi de créer un film d'air refroidissant les extrémités de la coupelle, encore appelées languettes, ainsi que les zones des parois de la chambre se trouvant en vis-à-vis.
Malheureusement, ce film d'air peut s'avérer insuffisant pour refroidir ces zones. Ceci est dû au fait que la fixation entre le fond de chambre, la coupelle, et les parois de la chambre est réalisée par des liaisons boulonnées. Ce type de fixation impose un empilement de tolérances susceptible d'entraîner une mauvaise maîtrise de la hauteur utile du film, correspondant aux jeux 31 et 32, représentés sur l'unique figure, existant entre une extrémité de la coupelle et la paroi de la chambre située en vis-à-vis. Or l'efficacité du film d'air est directement liée à la valeur de ces jeux. Dans certains cas défavorables, le refroidissement des extrémités de la coupelle ainsi que des parois de la chambre peut être quasi inexistant et ainsi entraîner une dégradation des extrémités de la coupelle et une augmentation de la température des zones des parois de la chambre situées en vis-à-vis, cette augmentation se répercutant sur toute la longueur des parois et pouvant elle aussi entraîner des dégradations.
Objet et résumé de l'invention L'invention permet de résoudre ces inconvénients et de garantir, quelle que soit l'efficacité du film d'air et donc la valeur des jeux J1 et 32, un refroidissement satisfaisant des extrémités de la coupelle ainsi que des zones des parois de la chambre situées en vis-à-vis. Elle permet de plus de diminuer favorablement la température de ces zones, cette diminution se répercutant sur toute la longueur des parois.
A cet effet, elle concerne une chambre de combustion de turbomachine comportant une paroi annulaire interne et une paroi annulaire externe réunies par une paroi transversale formant fond de chambre, une coupelle de protection dudit fond de chambre de la flamme de combustion, le fond de chambre comportant des perçages d'alimentation en air pour refroidir ladite coupelle par impact, la coupelle comportant des extrémités recourbées en languettes agencées à proximité et sensiblement en parallèle aux parties amonts des parois annulaires interne et externe, de sorte que la coupelle constitue un déflecteur adapté à générer, à partir de l'air collecté en sortie des perçages, un film d'air le long des parties amonts des parois internes, la chambre de combustion étant caractérisée en ce que les parois annulaire interne et externe comportent une pluralité de perforations débouchant en vis-à-vis desdites languettes, pour refroidir ces languettes par impact.
Ainsi, conformément à la présente invention, les extrémités en languettes de la coupelle sont refroidies d'une part par le film d'air sous coupelle et par l'impact d'air acheminé par les perforations des parois annulaires internes en vis-à-vis de ces languettes.
Dans un mode préféré de réalisation, les perforations sont constituées par des trous dont le diamètre est compris entre 0,3 et 1 mm.
Dans un mode préféré de réalisation, dans lequel les parois interne et externe s'étendent selon un axe longitudinal, les perforations sont constituées par des trous dont l'axe forme, avec l'axe longitudinal, un angle compris entre -70 et +70 .
Cet angle permet avantageusement d'améliorer le refroidissement des languettes et des parties amont des parois annulaires interne et externe par giration de l'air introduit dans la chambre de combustion.
Dans un mode préféré de réalisation, l'épaisseur des zones des parois annulaires interne et externe où sont réalisées les perforations est comprise entre 0,8 et 3,5mm.
Ces valeurs préférées de diamètre, d'angle et d'épaisseur sont choisies pour répondre à des contraintes de production en série des parois annulaires interne et externe précitées.
L'invention vise aussi une turbomachine comportant une chambre de combustion telle que mentionnée ci-dessus.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence à l'unique figure qui en illustre un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif.
Description détaillée d'un mode de réalisation
Cette figure est une demi-vue en coupe longitudinale d'une chambre de combustion de turbomachine conforme à l'invention.
La turbomachine comporte une section de compression non représentée dans laquelle de l'air est comprimé avant d'être injecté par un conduit annulaire de diffusion dans un carter de chambre 2 puis dans une chambre de combustion 4 montée à l'intérieur de celui-ci.
L'air comprimé est introduit dans la chambre de combustion et mélangé à du carburant avant d'y être brûlé.
Les gaz issus de cette combustion sont alors dirigés vers une turbine haute pression disposée en sortie de la chambre de combustion 4.
La chambre de combustion 4, qui est de type annulaire, est formée d'une paroi annulaire interne 4a et d'une paroi annulaire externe 4b qui sont réunies par une paroi transversale 30 formant fond de chambre.
Les parois interne 4a et externe 4b s'étendent selon un axe longitudinal X-X légèrement incliné par rapport à l'axe de la turbomachine.
Le fond de chambre 30 est pourvu d'une pluralité d'ouvertures dans lesquelles sont montés des injecteurs de carburant 10.
Le carter de chambre 2, qui est formé d'une enveloppe interne 2a et d'une enveloppe externe 2b, ménage avec la chambre de combustion 4 un espace annulaire 12 dans lequel est admis l'air comprimé destiné à la combustion, à la dilution et au refroidissement de la chambre 4.
La chambre 4 se divise en une zone primaire (ou zone de 35 combustion) et une zone secondaire (ou zone de dilution) située en aval de la zone primaire.
2889732 4 L'air qui alimente les zones primaire et secondaire de la chambre de combustion 4 est introduit par une ou plusieurs rangées de perçages 24, 26 pratiquées respectivement dans les parois interne 4a et externe 4b de la chambre 4.
Les parois interne 4a et externe 4b de la chambre 4 se prolongent à leur extrémité aval par des brides annulaires non représentées ici fixées sur les enveloppes interne 2a et externe 2b du carter de chambre 2. Elles ont pour fonction de maintenir en position la chambre de combustion 4 dans le carter de chambre 2.
La chambre de combustion 4 comporte une coupelle 48 adaptée notamment à protéger le fond de chambre 30 de la flamme de combustion.
Le fond de chambre 30 comporte des perçages 32 adaptés à refroidir par impact d'air la coupelle 48, cet air provenant du conduit de diffusion précité.
Avantageusement, la coupelle 48 comporte des extrémités recourbées en languettes 50, la coupelle étant agencée dans la chambre de combustion 4 de sorte que ces extrémités en languettes 50 se trouvent à proximité et sensiblement parallèle aux extrémités amont 14a et 14b des parois annulaires interne 4a et externe 4b de la chambre 4.
La coupelle 48 définit, avec le fond de chambre 30, un passage étroit pour l'air collecté en sortie des perçages 32 du fond de chambre 30.
La forme recourbée des languettes 50 et leur positionnement par rapport aux parois annulaires 4a et 4b de la chambre 4 permettent de générer un film d'air F, en sortie du passage précité, ce film s'écoulant le long de la partie amont 14a, 14b des parois annulaires interne 4a et externe 4b.
Conformément à l'invention, les parois annulaires interne 4a et externe 4b de la chambre de combustion 4 comportent une pluralité de perforations 42 débouchant en vis-à-vis des languettes 50.
Ces perforations 42 permettent de générer un flux d'air supplémentaire qui vient refroidir les languettes 50 par impact, ce refroidissement s'ajoutant au refroidissement par le film d'air F en sortie du passage défini entre la coupelle 48 et le fond de chambre 30.
Les perforations 42 permettent de plus de diminuer la température des zones des parois annulaires situées en vis-à-vis des languettes, cette diminution de température se répercutant ensuite sur toute la longueur des parois.
On obtient ainsi un refroidissement bien plus efficace que celui obtenu par le seul film d'air F du type de celui de l'agencement décrit dans 5 le document US 5,329,761 introduit précédemment.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1. Chambre de combustion (4) de turbomachine comportant une paroi annulaire interne (4a) et une paroi annulaire externe (4b) réunies par une paroi transversale (30) formant fond de chambre, une coupelle (48) de protection dudit fond de chambre (30) de la flamme de combustion, le fond de chambre (30) comportant des perçages (32) d'alimentation en air pour refroidir ladite coupelle (48) par impact, ladite coupelle (48) comportant des extrémités recourbées en languettes (50) agencées à proximité et sensiblement en parallèle aux parties amonts (14a, 14b) desdites parois annulaires interne (4a) et externe (4b), de sorte que ladite coupelle (30) constitue un déflecteur adapté à générer, à partir de l'air collecté en sortie desdits perçages (32), un film d'air (F) le long des parties amonts desdites parois internes (14a, 14b), ladite chambre de combustion étant caractérisée en ce que lesdites parois annulaire interne (4a) et externe (4b) comportent une pluralité de perforations (42) débouchant en vis-à-vis desdites languettes (50), pour refroidir lesdites languettes (50) par impact.
2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites perforations (42) sont constituées par des trous dont le diamètre est compris entre 0,3 et 1 mm.
3. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdites parois interne (4a) et externe (4b) s'étendent selon un axe longitudinal, caractérisée en ce que lesdites perforations (42) sont constituées par des trous dont l'axe forme, avec ledit axe longitudinal, un angle compris entre -70 et +70 .
4. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'épaisseur des zones des parois annulaires interne (4a) et externe (4b) où sont réalisées lesdites perforations (42) est comprise entre 0,8 et 3,5mm.
5. Turbomachine comportant une chambre de combustion selon
l'une quelconque des revendications 1 à 4.
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