FR2947035A1 - Combustion chamber for use in gas turbine engine of vehicle i.e. aerial vehicle, has central part assembled with external annular ferrule, and cooling air inlet openings distributed on surface of central part - Google Patents

Combustion chamber for use in gas turbine engine of vehicle i.e. aerial vehicle, has central part assembled with external annular ferrule, and cooling air inlet openings distributed on surface of central part Download PDF

Info

Publication number
FR2947035A1
FR2947035A1 FR0954067A FR0954067A FR2947035A1 FR 2947035 A1 FR2947035 A1 FR 2947035A1 FR 0954067 A FR0954067 A FR 0954067A FR 0954067 A FR0954067 A FR 0954067A FR 2947035 A1 FR2947035 A1 FR 2947035A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
central part
combustion chamber
chamber
cooling air
gas turbine
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.)
Granted
Application number
FR0954067A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2947035B1 (en
Inventor
Jean Pierre Badet
Lorenzo Hernandez
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.)
Safran Helicopter Engines SAS
Original Assignee
Turbomeca SA
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 Turbomeca SA filed Critical Turbomeca SA
Priority to FR0954067A priority Critical patent/FR2947035B1/en
Publication of FR2947035A1 publication Critical patent/FR2947035A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2947035B1 publication Critical patent/FR2947035B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • F23R3/18Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants
    • 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
    • F23R3/002Wall structures
    • 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
    • F23R3/06Arrangement of apertures along the flame tube
    • 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
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00005Preventing fatigue failures or reducing mechanical stress in gas turbine components
    • 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
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00017Assembling combustion chamber liners or subparts
    • 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
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03041Effusion cooled combustion chamber walls or domes
    • 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
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03042Film cooled combustion chamber walls or domes
    • 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

The chamber has an external annular ferrule (11) provided with openings (11r) for supplying cooling air. A central part (16b) is curved towards an axis of the chamber. An annular metal band is welded with an internal wall of the external ferrule by the curved central part. The openings are opened at right side of lateral parts (16a, 16c). The welded central part is assembled with the ferrule, and cooling air inlet openings (16b1) are distributed on a surface of the central part.

Description

La présente invention concerne les moteurs à turbine à gaz et plus particulièrement les chambres de combustion de ces moteurs. Un moteur à turbine à gaz comprend au moins un ensemble, le rotor, tournant autour d'un axe et une chambre de combustion généralement annulaire. Le rotor est formé d'au moins un compresseur rotatif comprimant l'air admis dans le moteur et alimentant la chambre de combustion en air comprimé. L'air comprimé est mélangé à un carburant en entrée de la chambre pour alimenter un foyer de combustion. L'énergie produite par la combustion est récupérée au moins en partie dans les étages de turbine situés en aval de la chambre, dans lesquels le gaz est amené à se détendre. Un des étages de turbine est relié par un arbre au compresseur qu'il entraîne. Ce type de moteur est appliqué aussi bien dans l'industrie que pour la propulsion de véhicules, notamment aériens. Selon les applications le moteur est susceptible de comprendre une turbine libre. The present invention relates to gas turbine engines and more particularly the combustion chambers of these engines. A gas turbine engine comprises at least one assembly, the rotor rotating about an axis and a generally annular combustion chamber. The rotor is formed of at least one rotary compressor compressing the air admitted into the engine and supplying the combustion chamber with compressed air. The compressed air is mixed with a fuel entering the chamber to feed a combustion chamber. The energy produced by the combustion is recovered at least in part in the turbine stages located downstream of the chamber, in which the gas is allowed to relax. One of the turbine stages is connected by a shaft to the compressor that it drives. This type of engine is applied both in industry and for the propulsion of vehicles, including air. Depending on the applications the engine is likely to include a free turbine.

La chambre de combustion est disposée entre la section de compression et la section de turbine. Selon l'architecture du moteur, le flux de gaz est amené à subir des changements de direction plus ou moins importants entre la sortie du compresseur et l'entrée du premier étage de turbine. The combustion chamber is disposed between the compression section and the turbine section. According to the architecture of the engine, the gas flow is caused to undergo more or less significant changes of direction between the compressor outlet and the inlet of the first turbine stage.

L'invention s'adresse plus particulièrement aux chambres de combustion dont le flux est inversé. A l'intérieur de la chambre, les gaz de combustion s'écoulent dans une direction opposée à celle du flux d'air issu du compresseur. Les gaz de combustion sortant du tube à flamme subissent à nouveau un changement de direction pour être guidés vers l'entrée de la turbine. On trouve ce type de chambre de combustion dans les moteurs, par exemple utilisés pour l'entraînement des rotors d'hélicoptère, à compression axialo-radiale. II s'agit de moteurs compacts de relativement faible taille, pour lesquels on compense l'encombrement radial par une longueur axiale réduite. The invention is more particularly directed to combustion chambers whose flow is reversed. Inside the chamber, the combustion gases flow in a direction opposite to that of the air flow from the compressor. The combustion gases leaving the flame tube undergo a change of direction again to be guided towards the inlet of the turbine. This type of combustion chamber is found in motors, for example used for driving helicopter rotors with axial-radial compression. These are compact motors of relatively small size, for which the radial space is compensated by a reduced axial length.

Ce type de chambre de combustion comprend généralement un tube à flamme de forme annulaire autour de l'axe du moteur; la chambre est disposée dans une enveloppe sensiblement cylindrique avec laquelle la paroi extérieure du tube à flamme ménage un espace annulaire pour la circulation de l'air à admettre dans la chambre. L'air de dilution et de combustion est admis dans la chambre à travers des orifices prévus le long des parois, extérieure et intérieure, et par les injecteurs de carburant. Ces derniers, selon le modèle de chambre, sont disposés sur la paroi extérieure du tube à flamme ou sur la paroi transversale en aval, dite dôme, fermant l'espace annulaire entre les deux viroles annulaires du tube à flamme. This type of combustion chamber generally comprises an annular flame tube around the axis of the engine; the chamber is disposed in a substantially cylindrical casing with which the outer wall of the flame tube provides an annular space for the flow of air to be admitted into the chamber. The dilution and combustion air is admitted into the chamber through holes provided along the walls, outer and inner, and by the fuel injectors. The latter, depending on the chamber model, are arranged on the outer wall of the flame tube or on the downstream transverse wall, called the dome, closing the annular space between the two annular rings of the flame tube.

Pour le refroidissement des parois, afin d'assurer une circulation convenable de l'air le long de leurs faces internes et former un film d'air froid, il est connu de disposer des déflecteurs au droit d'orifices, réalisés par micro perçage, pour dévier et guider l'air parallèlement à la paroi soit vers l'amont soit vers l'aval. For the cooling of the walls, in order to ensure a suitable circulation of the air along their internal faces and to form a film of cold air, it is known to dispose of the baffles at the right of orifices, made by micro-drilling, to deflect and guide the air parallel to the wall either upstream or downstream.

Pour simplifier la fabrication de la chambre, il est connu pour réaliser le déflecteur dans la zone située immédiatement en aval du foyer de combustion de souder une lame de métal, sur la virole extérieure du tube à flamme. Cette lame est conformée de manière à former deux languettes annulaires à bord libre. L'une est tournée vers l'amont, l'autre tournée vers l'aval pour guider deux films d'air de refroidissement opposés le long de la face interne de la virole extérieure. Ce déflecteur présente en coupe axiale une section incurvée en forme sensiblement d'oméga majuscule, avec une partie centrale incurvée vers l'axe du tube à flamme et une partie latérale en forme de languette de part et d'autre de la partie centrale. Elle est s soudée par sa partie centrale à la virole. La température à laquelle les pièces sont soumises influant sur leur durée de vie, on cherche dans la mesure du possible à maintenir celle-ci aussi faible que possible compte tenu des conditions de fonctionnement. Cependant la maîtrise de la température des languettes du déflecteur 10 présenté ci-dessus est délicate au niveau de la zone soudée sur la virole de la chambre. La faible taille des moteurs du type considéré induit des ouvertures pour les perçages et les épaisseurs de film de petites dimensions, avec une maîtrise des flux difficile à réaliser. Cette maîtrise est difficile à obtenir en particulier en chaudronnerie qui est le mode de 15 fabrication courant de ces pièces pour son coût relativement faible. On a par exemple déjà réalisé des ouvertures radiales de relativement grand diamètre, éventuellement inclinées tangentiellement, à travers la partie soudée centrale du déflecteur pour alimenter la zone de la chambre située entre les deux lames en air de refroidissement. Les résultats ne sont pas 20 suffisants en termes de limitation d'échauffement de la paroi. L'objet de l'invention est d'améliorer la durée de vie des chambres de combustion présentant un déflecteur en forme d'oméga assurant le guidage de l'air de refroidissement. To simplify the manufacture of the chamber, it is known to make the deflector in the area immediately downstream of the combustion chamber to weld a metal plate on the outer shell of the flame tube. This blade is shaped so as to form two annular tabs free edge. One is facing upstream, the other facing downstream to guide two opposing cooling air films along the inner face of the outer shell. This deflector has in axial section a substantially omega-shaped curved section, with a central portion curved towards the axis of the flame tube and a lateral portion in the form of a tongue on either side of the central portion. It is welded by its central part to the shell. The temperature to which the parts are subjected affecting their life, we try as far as possible to keep it as low as possible given the operating conditions. However, the control of the temperature of the tongues of the deflector 10 presented above is delicate at the welded zone on the shell of the chamber. The small size of the engines of the type in question induces openings for holes and film thicknesses of small dimensions, with flow control difficult to achieve. This control is difficult to obtain especially in boilermaking which is the current manufacturing mode of these parts for its relatively low cost. For example, radial openings of relatively large diameter, possibly inclined tangentially, have already been made through the central welded part of the deflector to supply the zone of the chamber situated between the two blades with cooling air. The results are not sufficient in terms of limiting the heating of the wall. The object of the invention is to improve the service life of the combustion chambers having an omega-shaped deflector for guiding the cooling air.

L'objet de l'invention, est plus particulièrement d'améliorer le refroidissement de la paroi de chambre dans la zone concernée par les déflecteurs en forme d'oméga. Conformément à l'invention on parvient au résultat visé avec une chambre de combustion de moteur à turbine à gaz comportant une virole annulaire externe, percée d'orifices pour l'alimentation en air de refroidissement de ladite chambre et une bande métallique annulaire à section axiale en oméga formant un déflecteur avec une partie centrale et deux parties latérales, la partie centrale du déflecteur étant incurvée vers l'axe et les parties latérales étant en forme de languette, ledit déflecteur étant soudé à la paroi interne de la virole par sa partie centrale incurvée, des premiers orifices percés dans la virole débouchant au droit des languettes pour l'alimentation de films de refroidissement opposés. La chambre est caractérisée par le fait que ladite partie centrale du déflecteur est percée ensemble avec la virole extérieure de seconds orifices d'admission d'air de refroidissement entre les dits deux films opposés, en multiperçage. Comme cela est connu dans le domaine des turbomachines, les orifices formant un multiperçage sont de faible diamètre et sont répartis de manière régulière sur la surface à refroidir. Leur diamètre et leur espacement étant définis par le taux de perméabilité de la paroi souhaité. Le diamètre des trous est généralement plus faible que l'espace entre les trous. Grâce au multi perçage on supprime les points chauds et les gradients de température axiaux et azimutaux. Ainsi en fonctionnement on a constaté que la température de paroi dans la zone considérée était plus faible de plus de 100°C par rapport à une chambre refroidie selon la technique de l'art antérieur. La réduction des gradients thermiques conduit à une réduction des contraintes thermo mécaniques génératrices de criques situées sur l'enveloppe extérieure du tube à flamme. La durée de vie du composant s'en trouve accrue. Conformément à une autre caractéristique, les seconds orifices sont des microperçages de diamètre compris entre 0,3 et 0,8 mm, de préférence entre 0,3 et 0,6 mm, le nombre de perçages par unité de surface étant déterminé pour obtenir la perméabilité souhaitée. Conformément à une caractéristique particulièrement avantageuse, les microperçages sont inclinés tangentiellement d'un angle compris entre 50° et 70°, de préférence de 60° par rapport à la normale de la paroi. Plus particulièrement et conformément à un second aspect de l'invention les perçages sont inclinés dans le même sens que la giration des gaz engendrée par la rotation du compresseur. Cela a pour effet de créer un film d'air giratoire en proche paroi. Ce film d'air vient protéger du rayonnement de la flamme, l'intérieur de la paroi de l'enveloppe et du déflecteur intérieur. En outre l'inclinaison des perçages a pour effet de doubler l'épaisseur de matière traversée par l'air ce qui augmente d'autant la surface d'échange par convection. L'invention concerne également le moteur à turbine à gaz comportant une chambre de combustion ainsi définie. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicatrice, détaillée, qui suit d'un mode de réalisation non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue en coupe axiale, schématique, d'un moteur à turbine à gaz sur lequel s'applique l'invention, La figure 2 montre en demi-coupe axiale la chambre de combustion du moteur à turbine à gaz de la figure 1, La figure 3 est une vue agrandie de la zone de formation des films de refroidissement de la virole extérieure de la chambre de la figure 2, La figure 4 est une vue en coupe A-A de la partie centrale de la zone de formation des films de refroidissement, percée de trous conformément à l'invention. En référence à la figure 1, on voit un moteur à turbine à gaz à turbine libre réalisé en deux parties, une première partie comportant l'ensemble des éléments constituant le générateur de gaz et une seconde partie regroupant les éléments constituant la turbine libre et la boîte de transmission principale. La première partie comprend un compresseur 3, représenté ici sous la forme d'un compresseur axialo centrifuge dans lequel l'air pénètre au travers d'une buse d'aspiration 2 et qui rejette l'air comprimé dans une volute de sortie 3'. La volute est disposée en couronne autour du compresseur avec une section continûment croissante pour recueillir cet air comprimé et l'envoyer par l'intermédiaire d'une canalisation amont de transfert 4 dans une chambre de combustion annulaire 10 où il participe à la combustion d'un carburant injecté par un ou plusieurs injecteurs 6. La chambre est contenue dans une enveloppe 5. The object of the invention is more particularly to improve the cooling of the chamber wall in the area concerned by the omega-shaped deflectors. According to the invention, the desired result is achieved with a gas turbine engine combustion chamber comprising an outer annular shroud, pierced with orifices for supplying cooling air to said chamber and an annular metal strip with axial section. omega forming a deflector with a central portion and two side portions, the central portion of the deflector being curved towards the axis and the side portions being tongue-shaped, said deflector being welded to the inner wall of the ferrule by its central portion curved, first orifices pierced in the ferrule opening to the right of the tabs for supplying opposing cooling films. The chamber is characterized in that said central portion of the deflector is pierced together with the outer shell of second cooling air intake ports between said two opposite films, in multi-piercing. As is known in the field of turbomachines, the orifices forming a multi-piercing are of small diameter and are evenly distributed over the surface to be cooled. Their diameter and their spacing being defined by the rate of permeability of the desired wall. The diameter of the holes is generally smaller than the space between the holes. Multi drilling eliminates hot spots and axial and azimuth temperature gradients. Thus, in operation, it has been found that the wall temperature in the zone considered was lower by more than 100 ° C. compared with a cooled chamber according to the technique of the prior art. The reduction of the thermal gradients leads to a reduction of thermomechanical stress generating cracks located on the outer casing of the flame tube. The lifetime of the component is increased. According to another characteristic, the second orifices are micro-drills with a diameter of between 0.3 and 0.8 mm, preferably between 0.3 and 0.6 mm, the number of bores per unit area being determined to obtain the desired permeability. According to a particularly advantageous characteristic, the micro-holes are inclined tangentially at an angle of between 50 ° and 70 °, preferably 60 ° relative to the normal of the wall. More particularly and in accordance with a second aspect of the invention the bores are inclined in the same direction as the gyration of gases generated by the rotation of the compressor. This has the effect of creating a film of gyratory air close to the wall. This film of air comes to protect the radiation of the flame, the inside of the wall of the envelope and the inner baffle. In addition, the inclination of the bores has the effect of doubling the thickness of material traversed by the air, which accordingly increases the convective exchange surface. The invention also relates to the gas turbine engine comprising a combustion chamber thus defined. The invention will be better understood and other objects, details, features and advantages thereof will appear more clearly in the explanatory description, detailed, which follows of a non-limiting embodiment with reference to the accompanying drawings, on FIG. 1 is a schematic axial sectional view of a gas turbine engine to which the invention applies. FIG. 2 shows in axial half-section the combustion chamber of the gas turbine engine. FIG. 3 is an enlarged view of the zone for forming the cooling films of the outer shell of the chamber of FIG. 2; FIG. 4 is a sectional view AA of the central portion of the zone of FIG. forming the cooling films, pierced with holes according to the invention. Referring to Figure 1, we see a gas turbine engine free turbine made in two parts, a first part comprising all the elements constituting the gas generator and a second part comprising the elements constituting the free turbine and the main gearbox. The first part comprises a compressor 3, shown here in the form of a centrifugal axial compressor in which the air enters through a suction nozzle 2 and which rejects the compressed air in an outlet volute 3 '. The volute is arranged in a ring around the compressor with a continuously increasing section to collect this compressed air and send it through an upstream transfer pipe 4 into an annular combustion chamber 10 where it participates in the combustion of a fuel injected by one or more injectors 6. The chamber is contained in an envelope 5.

Les gaz issus de cette combustion sont guidés par le canal 4', de manière à être déviés à 180°, et détendus en premier lieu dans une turbine 7, concentrique par rapport à la chambre de combustion annulaire et reliée au compresseur 3 par un arbre moteur, puis recueillis dans un collecteur annulaire 8 pour passer dans la seconde partie du moteur. Les pièces tournantes du générateur de gaz qui nécessitent une lubrification telles que les roulements et les engrenages sont contenues dans un carter moteur 9. La figure 2 montre en demi-coupe axiale la chambre de combustion seule 10. Celle-ci est formée d'une virole annulaire extérieure 11, d'une virole intérieure annulaire 12 les deux étant reliées par une virole 13 en forme de portion de tore. Cette dernière constitue le dôme dans lequel sont disposés des injecteurs de carburant 14. Ces éléments forment le tube à flamme de forme annulaire d'axe coaxial à celui du moteur. L'air de combustion est admis par des ouvertures pratiquées dans les parois du tube, telles que les ouvertures radiales 11d et 12d dans les viroles annulaires et les ouvertures axiales dans le dôme 13 et les injecteurs 14. Les gaz de combustion produits dans le tube sont guidés en aval par une paroi 17 torique vers la turbine, non visible sur la figure 2. Les parois sont refroidies par des films d'air qui sont générés le long du tube. Le dôme est ainsi refroidi par un film formé par un déflecteur 13a s'étendant axialement sur une partie du dôme à faible distance de la paroi. Le film est alimenté par des perçages multiples, non représentés, de la paroi 13 qui débouchent au droit du déflecteur 13a. L'air est ainsi dévié pour former un film le long de la paroi interne du dôme. Le tube comprend une pluralité d'autres films tels que ceux en aval, 12a et 12b, formés par les déflecteurs 13b, entre le dôme et la virole interne 12. La virole extérieure est refroidie au moyen d'un déflecteur en forme de double languette 16, que l'on voit agrandi, aussi sur la figure 3. Ce déflecteur à double languette est constitué d'une bande métallique annulaire 16 qui a été déformé de manière à prendre en section axiale une forme d'oméga majuscule, dite forme oméga. On distingue une partie centrale 16b soudée à la paroi, avec, ici, une partie rectiligne terminée de part et d'autre par une partie de raccordement incurvée 16b'. Les deux parties de raccordement 16b' se prolongent chacune d'une portion rectiligne, 16a et 16c respectivement, formant languette. Les deux languettes sont parallèles à la virole 11, avec un espacement suffisant pour permettre la formation d'un film d'air le long de la paroi du tube à flamme. Le déflecteur 16 est soudé à la virole 11 le long de sa partie centrale 16b. Selon la technique usuelle, il s'agit d'un soudage à la molette. Des microperçages 11r sont ménagés dans la paroi 11 pour le passage d'air de refroidissement depuis le canal extérieur à la chambre, formé entre la chambre et le carter du moteur. L'air passant par les perçages 11r est dévié par la languette 16a respectivement 16c, dans des directions opposées, et forme deux films de refroidissement de paroi, l'un vers l'amont l'autre vers l'aval. Selon l'art antérieur des orifices sont prévus au travers de l'épaisseur constituée par la partie centrale 16b du déflecteur 16 et la virole 11. Cet air assure l'alimentation de la chambre en air de dilution en aval de la zone de combustion primaire située entre le déflecteur 16 et le dôme, à l'amont. The gases resulting from this combustion are guided by the channel 4 ', so as to be deflected at 180 °, and firstly relaxed in a turbine 7, concentric with the annular combustion chamber and connected to the compressor 3 by a shaft motor, then collected in an annular manifold 8 to pass into the second part of the engine. The rotating parts of the gas generator that require lubrication such as bearings and gears are contained in a crankcase 9. Figure 2 shows in axial half-section the combustion chamber only 10. This is formed of a outer annular shell 11, an annular inner ring 12 both being connected by a ferrule 13 in the form of toroidal portion. The latter constitutes the dome in which fuel injectors 14 are arranged. These elements form the annular flame tube of axis coaxial with that of the engine. The combustion air is admitted through openings in the walls of the tube, such as the radial openings 11d and 12d in the annular ferrules and the axial openings in the dome 13 and the injectors 14. The combustion gases produced in the tube are guided downstream by a wall 17 to the turbine, not visible in Figure 2. The walls are cooled by air films that are generated along the tube. The dome is thus cooled by a film formed by a deflector 13a extending axially on a portion of the dome a short distance from the wall. The film is fed by multiple holes, not shown, of the wall 13 which open to the right of the deflector 13a. The air is thus deflected to form a film along the inner wall of the dome. The tube comprises a plurality of other films such as those downstream, 12a and 12b, formed by the deflectors 13b, between the dome and the inner ferrule 12. The outer ferrule is cooled by means of a deflector in the form of a double tongue 16, which is enlarged, also in FIG. 3. This double tongue deflector is constituted by an annular metal strip 16 which has been deformed so as to take in axial section a form of omega capital, called omega form . There is a central portion 16b welded to the wall, with here a straight portion terminated on both sides by a curved connecting portion 16b '. The two connecting portions 16b 'each extend from a rectilinear portion 16a and 16c respectively forming a tongue. The two tabs are parallel to the shell 11, with a spacing sufficient to allow the formation of a film of air along the wall of the flame tube. The deflector 16 is welded to the shell 11 along its central portion 16b. According to the usual technique, it is a welding wheel. Microfoils 11r are formed in the wall 11 for the passage of cooling air from the outer channel to the chamber, formed between the chamber and the motor housing. The air passing through the holes 11r is deflected by the tongue 16a respectively 16c, in opposite directions, and forms two wall cooling films, one upstream the other downstream. According to the prior art openings are provided through the thickness formed by the central portion 16b of the deflector 16 and the shell 11. This air ensures the supply of the dilution air chamber downstream of the primary combustion zone located between the deflector 16 and the dome, upstream.

Cependant, on constate avec cette réalisation de l'art antérieur que le refroidissement de la paroi et des languettes 16b et 16c ne permet pas d'éviter une surchauffe locale des pièces. Conformément à un premier aspect de l'invention, on a remplacé, dans la partie centrale du déflecteur, les orifices de relativement gros diamètre par des multiperçages. II s'agit de perçages (16b1) de faible diamètre répartis dans la zone centrale. Le diamètre est compris entre 0,3 et 0,8 mm, de préférence entre 0,3 et 0,5 mm et plus particulièrement dans le cadre d'un exemple de chambre de combustion de perçages de 0,4 mm de diamètre. Les perçages sont répartis régulièrement sur toute la surface de la zone centrale selon un motif formé de rangées, sur la circonférence, perpendiculaires à l'axe de la chambre, l'écartement entre les orifices étant avantageusement compris entre 1 et 10 mm. Par la multiplication des orifices, on a obtenu un refroidissement plus homogène dans cette zone. Le nombre, le diamètre et la répartition des perçages sont déterminés de manière à assurer un débit suffisant d'air de refroidissement et l'évacuation de la chaleur dans la paroi tout en réduisant les gradients thermiques axiaux et longitudinaux. However, it is found with this embodiment of the prior art that the cooling of the wall and the tabs 16b and 16c does not prevent local overheating parts. According to a first aspect of the invention, the orifices of relatively large diameter have been replaced in the central part of the baffle by multi-drilling operations. These are holes (16b1) of small diameter distributed in the central zone. The diameter is between 0.3 and 0.8 mm, preferably between 0.3 and 0.5 mm and more particularly in the context of an example of a combustion chamber of 0.4 mm diameter bores. The holes are evenly distributed over the entire surface of the central zone in a pattern formed of rows, circumferentially, perpendicular to the axis of the chamber, the spacing between the orifices being advantageously between 1 and 10 mm. By the multiplication of the orifices, a more homogeneous cooling has been obtained in this zone. The number, the diameter and the distribution of the bores are determined so as to ensure a sufficient flow of cooling air and the evacuation of heat in the wall while reducing the axial and longitudinal thermal gradients.

Conformément à un deuxième aspect de l'invention, la protection était encore améliorée avec des perçages inclinés tangentiellement selon un angle compris entre 50 et 70° plus particulièrement de 60°, comme on le voit sur la figure 4, dans le sens de la rotation des gaz produite par le compresseur. On crée ainsi un film de refroidissement proche de la paroi qui la protège des flux chauds. According to a second aspect of the invention, the protection was further improved with bores tilted tangentially at an angle of between 50 and 70 ° more particularly 60 °, as seen in Figure 4, in the direction of rotation gases produced by the compressor. This creates a cooling film close to the wall that protects it from hot flows.

Cette protection accrue résulte d'une amélioration de la répartition des températures sur la circonférence de cette zone centrale. On a procédé à des essais sur une chambre de combustion du type de celui utilisé sur le moteur de la figure 1. La virole extérieure du tube à flamme a une épaisseur de l'ordre de 0,8 mm pour un diamètre de 360 mm. On a percé trois rangées circulaires, chacune de 340 perçages de 0,4 mm de diamètre, de manière à avoir une répartition uniforme de ces derniers. L'inclinaison était de 60°. On a constaté que la température maximale mesurée sur la zone centrale était diminuée de 200°C et que le gradient axial de température était divisé par trois par rapport à une chambre sans inclinaison des perçages. Dans la mesure où la corrosion et la détérioration des parois de la chambre sont essentiellement fonction de la tenue du matériau à la température d'utilisation. La température maximale de la paroi dans cette zone étant plus faible, les incidences liées à la corrosion et l'oxydation sont réduites. Par rapport à la solution avec des multiperçages radiaux, l'inclinaison ne pénalise pas le fonctionnement du moteur en termes de débit et de perte de charge, en particulier la marge au pompage dans tout le domaine de vol est conservée. This increased protection results from an improvement in the temperature distribution on the circumference of this central zone. Tests were carried out on a combustion chamber of the type used on the engine of FIG. 1. The outer shell of the flame tube has a thickness of the order of 0.8 mm for a diameter of 360 mm. Three circular rows were drilled, each 340 holes 0.4 mm in diameter, so as to have a uniform distribution of the latter. The inclination was 60 °. It was found that the maximum temperature measured on the central zone was decreased by 200 ° C and that the axial temperature gradient was divided by three compared to a chamber without inclination of the bores. Insofar as the corrosion and deterioration of the walls of the chamber are essentially a function of the resistance of the material to the temperature of use. The maximum temperature of the wall in this zone is lower, the incidences related to corrosion and oxidation are reduced. Compared to the solution with radial multi-drills, the inclination does not penalize the operation of the engine in terms of flow rate and pressure drop, in particular the pumping margin throughout the flight range is retained.

Claims (5)

REVENDICATIONS1) Chambre de combustion (10) de moteur à turbine à gaz comportant une virole annulaire externe (11), percée d'orifices pour l'alimentation en air s de refroidissement de ladite chambre et une bande (16) métallique annulaire à section axiale en oméga formant un déflecteur avec une partie centrale (16b) et deux parties latérales (16a, 16c), la partie centrale étant incurvée vers l'axe de la chambre et les parties latérales étant en forme de languette, ladite bande (16) étant soudée à la paroi interne de la virole externe (11) par sa Zo partie centrale incurvée, des premiers orifices (11r) percés dans la virole (11) débouchant au droit des parties latérales (16a, 16c), caractérisée par le fait que ladite partie centrale soudée (16b) est percée, ensemble avec la virole (11), de seconds orifices (16b1) d'admission d'air de refroidissement, en multiperçages répartis sur la surface de la partie centrale. 15 CLAIMS1) Combustion chamber (10) of a gas turbine engine comprising an outer annular shroud (11) pierced with orifices for supplying cooling air to said chamber and an annular metal strip (16) with axial section omega forming a deflector with a central portion (16b) and two side portions (16a, 16c), the central portion being curved toward the axis of the chamber and the side portions being tongue-shaped, said band (16) being welded to the inner wall of the outer shell (11) by its curved central part Zo, first orifices (11r) drilled in the shell (11) opening to the right of the lateral parts (16a, 16c), characterized in that said welded central portion (16b) is pierced, together with the ferrule (11), second orifices (16b1) cooling air intake, in multi-holes distributed on the surface of the central portion. 15 2) Chambre de combustion selon la revendication précédente dont les seconds orifices (16b1) sont des microperçages de diamètre compris entre 0,3 et 0,8mm, de préférence entre 0,3 et 0,5mm. 2) Combustion chamber according to the preceding claim, the second orifices (16b1) are micro-drilled with a diameter between 0.3 and 0.8mm, preferably between 0.3 and 0.5mm. 3) Chambre de combustion selon la revendication précédente dont les microperçages sont inclinés tangentiellement d'un angle compris entre 50 et 20 70°, de préférence de 60°. 3) Combustion chamber according to the preceding claim, the micro-holes are inclined tangentially at an angle of between 50 and 70 °, preferably 60 °. 4) Chambre de combustion selon la revendication précédente dont les gaz de combustion circulent avec un sens de giration autour de l'axe moteur, lesdits micro perçages étant inclinés dans le même sens de giration. 4) Combustion chamber according to the preceding claim wherein the combustion gases flow with a direction of gyration around the motor axis, said micro holes being inclined in the same direction of gyration. 5) Moteur à turbine à gaz comportant une chambre de combustion 25 selon l'une des revendications précédentes. 5) A gas turbine engine comprising a combustion chamber 25 according to one of the preceding claims.
FR0954067A 2009-06-17 2009-06-17 COOLING OF GAS TURBINE ENGINE COMBUSTION CHAMBER WALL COOLING Active FR2947035B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0954067A FR2947035B1 (en) 2009-06-17 2009-06-17 COOLING OF GAS TURBINE ENGINE COMBUSTION CHAMBER WALL COOLING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0954067A FR2947035B1 (en) 2009-06-17 2009-06-17 COOLING OF GAS TURBINE ENGINE COMBUSTION CHAMBER WALL COOLING

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2947035A1 true FR2947035A1 (en) 2010-12-24
FR2947035B1 FR2947035B1 (en) 2011-07-15

Family

ID=41508948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0954067A Active FR2947035B1 (en) 2009-06-17 2009-06-17 COOLING OF GAS TURBINE ENGINE COMBUSTION CHAMBER WALL COOLING

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2947035B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11204169B2 (en) 2019-07-19 2021-12-21 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor of gas turbine engine and method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2241055A1 (en) * 1973-08-16 1975-03-14 Rolls Royce
US5195315A (en) * 1991-01-14 1993-03-23 United Technologies Corporation Double dome combustor with counter rotating toroidal vortices and dual radial fuel injection
US5778676A (en) * 1996-01-02 1998-07-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
DE10158548A1 (en) * 2001-11-29 2003-06-12 Rolls Royce Deutschland Combustor lining with cooling holes for gas turbine, has cooling hole angle decreasing in air flow direction from lining edge region
US6711900B1 (en) * 2003-02-04 2004-03-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor liner V-band design
US6868675B1 (en) * 2004-01-09 2005-03-22 Honeywell International Inc. Apparatus and method for controlling combustor liner carbon formation
US20070062202A1 (en) * 2005-09-16 2007-03-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Cooled support boss for a combustor in a gas turbine engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2241055A1 (en) * 1973-08-16 1975-03-14 Rolls Royce
US5195315A (en) * 1991-01-14 1993-03-23 United Technologies Corporation Double dome combustor with counter rotating toroidal vortices and dual radial fuel injection
US5778676A (en) * 1996-01-02 1998-07-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
DE10158548A1 (en) * 2001-11-29 2003-06-12 Rolls Royce Deutschland Combustor lining with cooling holes for gas turbine, has cooling hole angle decreasing in air flow direction from lining edge region
US6711900B1 (en) * 2003-02-04 2004-03-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor liner V-band design
US6868675B1 (en) * 2004-01-09 2005-03-22 Honeywell International Inc. Apparatus and method for controlling combustor liner carbon formation
US20070062202A1 (en) * 2005-09-16 2007-03-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Cooled support boss for a combustor in a gas turbine engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11204169B2 (en) 2019-07-19 2021-12-21 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor of gas turbine engine and method

Also Published As

Publication number Publication date
FR2947035B1 (en) 2011-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1840028B1 (en) De-icing system for the inlet cone of an aircraft turboengine
CA2475404C (en) Exchanger on turbine ventilation system
EP1881181B1 (en) Turbomachine
CA2416150C (en) Diffuser for terrestrial or aeronautic gas turbine engines
EP2740905B1 (en) Splitter of an axial turbomachine, corresponding compressor and axial turbomachine
FR2965605A1 (en) TURBOMACHINE INCLUDING A MIXTURE TUBE ELEMENT COMPRISING A WHEATBOARD GENERATOR
CA2786232C (en) Multi-bored combustion chamber having counter-rotating tangential flows
EP3390831A1 (en) Electric centrifugal compressor of a turbine engine or aircraft
EP1882826A1 (en) Ventilation system for an upstream cavity of a centrifugal compressor impeller
EP1902948A1 (en) Gas turbine helicopter engine with reduced sound emissions due to acoustic treatment of a jet pump
EP1911936A1 (en) Transition channel between two turbine stages
EP1452695B1 (en) Cooled turbine blade having reduced cooling air leakage
FR3036140B1 (en) AIRCRAFT TURBOMACHINE WITH COANDA EFFECT
FR3111666A1 (en) RECOVERED CYCLE AIRCRAFT TURBOMACHINE
FR2947035A1 (en) Combustion chamber for use in gas turbine engine of vehicle i.e. aerial vehicle, has central part assembled with external annular ferrule, and cooling air inlet openings distributed on surface of central part
FR3064050A1 (en) COMBUSTION CHAMBER OF A TURBOMACHINE
FR3068075B1 (en) CONSTANT VOLUME COMBUSTION SYSTEM COMPRISING A SEGMENTED LIGHTING ROTATING ELEMENT
FR3066783B1 (en) SHIRT FOR OPTIMIZED COOLING TURBINE BLADE
FR3094034A1 (en) VENTILATION TUBULAR SHIRT FOR A TURBOMACHINE DISTRIBUTOR
EP2799666B1 (en) Volute casing with two volumes for gas turbine
FR2961857A1 (en) Cooling air supply tube for high pressure turbine of turbofan engine of aircraft, has wall whose part extends above combustion chamber directly along ferrule so as to thermically be in contact with combustion chamber by conduction
FR3101670A1 (en) Injector for a high pressure turbine
FR2637251A1 (en) Anti-icing device for the intake cowl of an aircraft engine
FR3108661A1 (en) Turbine injector ring
EP3753088B1 (en) Electric machine having a stator grating comprising aerodynamic appendages

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

CD Change of name or company name

Owner name: SAFRAN HELICOPTER ENGINES, FR

Effective date: 20170727

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 16