FR2952699A1 - Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection et de melange de deux carburants distincts - Google Patents

Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection et de melange de deux carburants distincts Download PDF

Info

Publication number
FR2952699A1
FR2952699A1 FR0958153A FR0958153A FR2952699A1 FR 2952699 A1 FR2952699 A1 FR 2952699A1 FR 0958153 A FR0958153 A FR 0958153A FR 0958153 A FR0958153 A FR 0958153A FR 2952699 A1 FR2952699 A1 FR 2952699A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
fuel
injection
injector
type
annular
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
FR0958153A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2952699B1 (fr
Inventor
Didier Hippolyte Hernandez
Thomas Olivier Marie Noel
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 Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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 SNECMA SAS filed Critical SNECMA SAS
Priority to FR0958153A priority Critical patent/FR2952699B1/fr
Publication of FR2952699A1 publication Critical patent/FR2952699A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2952699B1 publication Critical patent/FR2952699B1/fr
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
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • 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
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36Supply of different fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • 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
    • 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
    • Y02T50/678Aviation using fuels of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Système d'injection d'air et de carburant (24) pour fond de chambre annulaire de combustion de turbomachine, comprenant au moins un injecteur de carburant (26), des moyens (40, 48, 62) d'alimentation dudit injecteur (26) en un carburant d'un premier type, ainsi que, associé audit injecteur (26), un espace (29) d'écoulement d'un flux d'air, destiné à se mélanger dans ledit système (24) au carburant provenant dudit injecteur (26), et des moyens d'injection (64), dans ledit espace (29) d'écoulement dudit flux d'air, d'un carburant d'un second type distinct dudit premier type.

Description

SYSTEME D'INJECTION POUR CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOMACHINE, COMPRENANT DES MOYENS D'INJECTION ET DE MELANGE DE DEUX CARBURANTS DISTINCTS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapport au domaine des chambres de combustion des turbomachines, en particulier d'aéronef, et concerne plus particulièrement les systèmes d'injection d'air et de carburant dans ces chambres de combustion. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Comme l'illustre la figure 1, une chambre annulaire de combustion 10 dans une turbomachine comprend habituellement deux parois annulaires, respectivement interne 12 et externe 14, qui la délimitent et qui sont raccordées en amont à une paroi annulaire de fond de chambre 16, et en aval respectivement à un carter externe 18 de la turbomachine et à une virole interne 20 reliée à un diffuseur 22 agencé en amont de la chambre de combustion et destiné à diffuser dans cette chambre de l'air comprimé provenant d'un compresseur de la turbomachine (non visible sur la figure 1), de manière bien connue. Le fond de chambre 16 comporte en général des orifices régulièrement répartis autour de l'axe de la chambre et dans lesquels sont montés des systèmes d'injection d'air et de carburant 24, chacun destiné à produire une flamme dans la chambre de combustion. 2 Une chambre de combustion 10 se divise habituellement en une zone amont 10a, dite zone primaire, dédiée à la combustion des flammes issues des systèmes d'injection 24 du fond 16 de la chambre, et une zone aval 10b, dite zone de dilution, dédiée au refroidissement et à la dilution des gaz de combustion dans de l'air frais provenant d'orifices ménagés dans les parois annulaires 12 et 14 délimitant la chambre de combustion.
Comme l'illustre la figure 2, un système d'injection 24 comprend en général un injecteur de carburant 26 formé d'une buse débouchant sur un axe central 28 du système, lequel axe 28 constitue sensiblement un axe de symétrie pour les pièces de révolution composant le système d'injection. L'injecteur de carburant 26 est habituellement associé à deux passages annulaires d'entrée d'air, dont l'un 29, interne, débouche à proximité immédiate de l'injecteur 26 de sorte que le carburant pulvérisé par ledit injecteur puisse être immédiatement mélangé à l'air issu dudit passage, et dont l'autre 30, externe, débouche en aval dans le système d'injection pour permettre un enrichissement ultérieur en air du mélange d'air et de carburant.
Les deux passages d'entrée d'air 29 et 30 précités sont en général traversés par des ailettes obliques 32 et 34 destinées à imprimer au flux d'air les traversant un mouvement de giration autour de l'axe central du système d'injection 24 pour favoriser l'homogénéisation du mélange d'air et de carburant dans le système d'injection. Chacun des deux passages 3 d'air 29 et 30 précités est couramment appelé vrille, et est en général délimité extérieurement par une paroi annulaire à profil convergent-divergent 36, 38, couramment appelée venturi, et destinée à guider une partie du carburant pulvérisé par l'injecteur 26 vers l'aval par effet venturi et à diffuser ce carburant au niveau du bord aval de ladite paroi, de manière bien connue. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, les deux passages d'air 29 et 30, ainsi que les parois annulaires 36 et 38 les délimitant, s'étendent sensiblement selon l'axe 28 du système d'injection. L'injecteur de carburant 26 est habituellement alimenté par un conduit 40 partiellement logé dans un bras 42 porté par le carter externe 18 de la chambre de combustion (figure 1). Pour permettre à la chambre de combustion de fonctionner avec un mélange d'air et de carburant appauvri en carburant, et plus généralement pour une meilleure adaptation de l'injection d'air et de carburant aux différents régimes de fonctionnement de la chambre de combustion, afin de réduire la consommation en carburant et les émissions de polluants, on a développé des systèmes d'injection multipoint, du type représenté sur la figure 2, qui comprennent un second injecteur de carburant périphérique 44, formé par exemple d'une rangée annulaire d'orifices d'injection ménagés dans une extension tronconique amont 46 de la paroi 38 délimitant le passage annulaire externe 30. 4 L'injecteur périphérique 44 communique avec une cavité annulaire de distribution 48, alimentée en carburant par un conduit 50 partiellement logé dans le bras 42.
L'injecteur périphérique 44 est en outre associé à un passage annulaire 52 d'entrée d'air traversé par des ailettes obliques de giration 54. Ce passage d'entrée d'air 52 est délimité intérieurement par la paroi annulaire 38 et extérieurement par un bol mélangeur 56 évasé vers l'aval et portant des moyens 58 de montage du système d'injection 24 dans le fond 26 de la chambre de combustion. Dans un système d'injection de ce type, l'injecteur central 26, couramment appelé injecteur pilote, délivre un débit de carburant sensiblement permanent à tous les régimes de fonctionnement de la chambre de combustion, tandis que l'injecteur périphérique X, communément appelé injecteur principal, délivre un débit de carburant élevé à fort régime et ne délivre pas de carburant à bas régime. La figure 3 décrit partiellement un système d'injection 24 analogue à celui de la figure 2 et conforme aux enseignements de la demande de brevet européen n°2 026 002 Al.
Dans ce système d'injection, le conduit 40 qui alimente en carburant l'injecteur central 26 a une forme en U et est raccordé à une cavité annulaire de distribution 60, elle-même raccordée à un conduit annulaire 62 agencé dans le bras 42 autour du conduit 50 d'alimentation de l'injecteur périphérique 44, les moyens de raccordement de la cavité annulaire de distribution 60 audit conduit annulaire 62 comprenant un conduit non visible sur la figure 3. La cavité annulaire 60 alimentant l'injecteur central 26 s'étend autour de la cavité 5 annulaire 48 alimentant l'injecteur périphérique 44, à la fois intérieurement et extérieurement. Cela permet d'assurer un refroidissement homogène du carburant présent dans le circuit d'alimentation de l'injecteur périphérique, en particulier lorsque ce dernier n'est pas actif. D'une manière générale, il est toutefois souhaitable de réduire davantage les émissions de composés polluants des chambres de combustion, que ce soit à bas ou à haut régime.
De plus, l'appauvrissement en carburant du mélange alimentant les chambres de combustion tend à ralentir la combustion de ce mélange, notamment à bas régime. On résout habituellement ce problème en augmentant le volume interne des chambres de combustion, mais cela induit une augmentation du temps de séjour du mélange dans ces chambres et favorise ainsi la formation d'oxydes d'azote néfastes pour l'environnement. Des composés de ce type se forment en effet à l'issue d'une réaction chimique d'oxydation relativement lente, et favorisée par l'élévation de la température. De plus, l'augmentation du volume des chambres de combustion accroît la masse de ces 30 dernières et éventuellement celle des turbomachines qui 6 en sont équipées, et donc en définitive la consommation de ces dernières en carburant. Les possibilités d'appauvrissement du mélange d'air et de carburant, notamment à haut régime, sont en outre limitées par les risques d'extinction de la flamme. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter au moins certains des inconvénients précités. Elle propose à cet effet un système d'injection d'air et de carburant pour fond de chambre annulaire de combustion de turbomachine, comprenant au moins un injecteur de carburant, des moyens d'alimentation de cet injecteur en un carburant d'un premier type, ainsi que, associé à cet injecteur, un espace d'écoulement d'un flux d'air, destiné à se mélanger dans ledit système au carburant provenant dudit injecteur. Selon l'invention, le système d'injection comprend des moyens d'injection, dans l'espace d'écoulement précité, d'un carburant d'un second type distinct dudit premier type.
L'invention offre ainsi la possibilité d'utiliser un second carburant en complément du premier carburant, et de réaliser un mélange homogène de ces deux carburants avec de l'air au sein du système d'injection, et donc avant l'entrée de ce mélange dans la zone primaire de la chambre de combustion équipée de ce système d'injection. 7 Le carburant du second type peut avantageusement être un carburant plus énergétique que celui du premier type de manière à rendre plus rapides les réactions de combustion du mélange, et de façon générale, pour permettre une réduction efficace des émissions polluantes de la chambre de combustion. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'injection de carburant du second type comprennent une pluralité de canaux d'injection, qui traversent une paroi de révolution délimitant l'espace d'écoulement du flux d'air précité, et qui débouchent dans ledit espace. Les canaux d'injection permettent une bonne répartition du carburant du second type dans le flux gazeux, formé d'air ou d'un mélange d'air et de carburant du premier type, ce qui permet une homogénéisation rapide de ce flux gazeux. Ces canaux d'injection communiquent avantageusement avec une cavité annulaire de distribution de carburant du second type. Cette cavité de distribution permet d'alimenter en carburant du second type les canaux d'injection précités d'une manière bien homogène. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, ladite paroi de révolution est raccordée à des ailettes obliques qui traversent l'espace d'écoulement du flux d'air pour imprimer un mouvement de giration à ce flux, et entre lesquelles débouchent les canaux d'injection précités. 8 L'injection du carburant du second type dans le flux d'air est ainsi réalisée relativement en amont dans l'espace d'écoulement de ce flux. De plus, les ailettes définissant entre elles une pluralité de passages d'admission d'air, chacun de ces passages peut être associé à l'un des canaux d'injection de manière à assurer une homogénéité optimale de l'injection du carburant du second type dans le flux d'air.
En outre, chacun des canaux d'injection précités s'étend de préférence selon un plan de symétrie du passage d'admission d'air correspondant. De cette façon, le carburant de second type peut être injecté dans le flux d'air tangentiellement à ce flux. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, ledit injecteur est positionné sur un axe central dudit système et débouche sur cet axe central, formant ainsi un injecteur central dudit système, du type couramment appelé injecteur pilote. Le carburant du second type peut ainsi être injecté dans l'espace d'écoulement d'air associé à cet injecteur central et parfois appelé zone pilote du système d'injection.
Cela permet en particulier de rendre plus rapide les réactions de combustion dans la chambre de combustion à bas régime, notamment au régime dit de ralenti, régime auquel la vitesse de ces réactions conditionne le dimensionnement de la chambre de combustion. 9 Ainsi, l'invention permet de réduire le volume de la chambre de combustion nécessaire à la complétude des réactions de combustion, en particulier à bas régime, ce qui permet de réduire le temps de séjour de la flamme issue du système d'injection dans la chambre de combustion, et donc de réduire les émissions d'oxydes d'azote polluants à tous les régimes de fonctionnement de la chambre. Préférentiellement, la paroi de révolution précitée délimite aussi un canal central de circulation de carburant du premier type pour l'alimentation dudit injecteur central. Cette caractéristique permet aux canaux d'injection de carburant du second type de déboucher à proximité de l'injecteur central de carburant du premier type, pour permettre un mélange des deux carburants en amont dans le système d'injection, ce qui favorise l'homogénéisation du mélange au sein du système d'injection avant sa pénétration dans la zone primaire de la chambre de combustion. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le système d'injection comprend en outre un injecteur annulaire ou multipoint centré sur l'axe central du système et, associé à cet injecteur annulaire ou multipoint, un espace annulaire d'écoulement d'un flux d'air destiné à se mélanger dans le système au carburant provenant de cet injecteur annulaire ou multipoint, ainsi que des moyens d'alimentation de cet injecteur annulaire ou multipoint en carburant du premier type. 10 L'invention est ainsi de préférence appliquée à un système d'injection du type multipoint dont les avantages bien connus ont été décrits ci-dessus.
Le système d'injection comprend de préférence des moyens d'injection de carburant du second type dans l'espace annulaire d'écoulement du flux d'air associé à l'injecteur annulaire ou multipoint précité.
L'injection de carburant du second type dans l'espace d'écoulement d'air associé à l'injecteur multipoint, parfois appelé zone principale, permet notamment d'améliorer la stabilité de la flamme issue du système d'injection à haut régime.
Cela rend ainsi possible un appauvrissement du mélange d'air et de carburant dans la zone principale, c'est-à-dire une augmentation du débit d'air de cette zone, de nature à permettre une réduction de la température de la flamme précitée, et donc une réduction supplémentaire des émissions d'oxydes d'azote de la chambre de combustion. D'une manière générale, le carburant du second type est de préférence à l'état gazeux, pour faciliter son mélange au flux d'air.
En variante, ce carburant peut être à l'état liquide, les canaux d'injection de ce carburant présentant alors des orifices de sortie conformés pour permettre la pulvérisation de ce carburant. Le carburant du premier type est avantageusement un carburant conventionnel comprenant des hydrocarbures, tel par exemple que du kérosène. 11 Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le carburant du second type comprend du dihydrogène, et est de préférence constitué de dihydrogène pur.
Le dihydrogène présente en effet des caractéristiques thermochimiques particulièrement avantageuses pour une utilisation en complément d'un carburant conventionnel tel que du kérosène. Les moyens d'injection du carburant du second type sont de préférence configurés pour injecter un débit massique de ce carburant inférieur à 20% du débit massique de carburant du premier type injecté dans le système d'injection, et préférentiellement inférieur à 10% de ce débit.
Des essais sur une turbomachine, par ailleurs conventionnelle, ont montré que l'invention permettait ainsi de réduire les émissions d'oxydes d'azote de plus de 10%. L'invention concerne également une chambre annulaire de combustion pour turbomachine comprenant au moins un système d'injection du type décrit ci-dessus. L'invention concerne encore une turbomachine comprenant une chambre annulaire de combustion du type décrit ci-dessus.
Préférentiellement, cette turbomachine comprend des moyens de contrôle du débit de carburant injecté par les moyens d'injection de carburant du second type dans l'espace d'écoulement du flux d'air associé à l'injecteur central de chaque système d'injection de la chambre de combustion, ces moyens de contrôle étant configurés de sorte que les moyens 12 d'injection précités soient en service lorsque ladite chambre fonctionne au régime de ralenti, et soient hors service lorsque la chambre fonctionne à un régime plus élevé.
Cela permet de bénéficier des avantages du carburant du second type dans la zone pilote à bas régime, c'est-à-dire au régime déterminant pour le dimensionnement de la chambre de combustion, tout en limitant au mieux la consommation de ce carburant.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1, déjà décrite, est une demi-vue schématique en coupe axiale d'une chambre annulaire de combustion de turbomachine comprenant des systèmes d'injection d'un premier type connu ; la figure 2, déjà décrite, est une vue schématique en coupe axiale à plus grande échelle illustrant un système d'injection de la chambre de combustion de la figure 1 ; la figure 3, déjà décrite, est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un système d'injection d'un deuxième type connu ; la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un système d'injection selon un mode préféré de réalisation de l'invention, dérivant du système d'injection de la figure 3 ; 13
la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective du système d'injection de la figure 4 ; la figure 6 est une vue schématique partielle en perspective du système d'injection de la figure 4, sous un angle différent de celui de la figure 5 ; la figure 7 est une vue schématique partielle en perspective, et à plus grande échelle, du système d'injection de la figure 4, illustrant notamment l'agencement de canaux d'injection de carburant du second type et de la cavité annulaire de distribution dudit carburant ; la figure 8 est une vue semblable à la figure 7, mais sous un angle différent. Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES Les figures 4 à 8 illustrent un système d'injection 24 équipant une chambre annulaire de combustion dans une turbomachine, semblable à la chambre de combustion de la figure 1. Ce système d'injection 24 correspond au système d'injection de la figure 3 qui a été modifié conformément à un mode de réalisation de l'invention pour inclure des moyens d'injection de dihydrogène dans le passage annulaire interne d'entrée d'air 29. Le dihydrogène est un exemple particulièrement avantageux de carburant d'un second type, plus énergétique que le kérosène conventionnel qui alimente l'injecteur central 26 et l'injecteur 14 périphérique ou multipoint 44 et qui forme un carburant d'un premier type, selon la terminologie utilisée ci-dessus. Les moyens d'injection de dihydrogène comprennent des canaux d'injection 64 ménagés dans une paroi annulaire 66 entourant un canal 68 d'alimentation de l'injecteur central 26 et portant les ailettes obliques 32. Chacun des canaux d'injection 64 précités débouche à son extrémité aval dans le passage interne d'entrée d'air 29, entre un couple d'ailettes obliques 32 consécutives (figure 8), et communique au niveau de son extrémité amont avec une cavité annulaire 69 de distribution de dihydrogène (figure 7).
De plus, chacun des canaux d'injection 64 a sensiblement la forme d'un tube et a pour plan de symétrie un plan de symétrie du couple d'ailettes entre lesquelles ce canal débouche, c'est-à-dire un plan de symétrie du passage d'admission d'air délimité par ce couple d'ailettes. Comme le montrent plus particulièrement les figures 4 et 7, l'alésage interne de la paroi annulaire 66 se prolonge vers l'amont par un manchon 70 de réception d'une extrémité du conduit 40 d'alimentation de l'injecteur central 26. Le manchon 70 précité est entouré par un capot annulaire 72 à section en U ouvert vers l'aval, dont l'extrémité aval est raccordée à la paroi annulaire 66 et qui comporte à son extrémité amont un orifice central de passage du manchon 70 de réception du conduit 40.
15 Le manchon 70 et le capot annulaire 72 permettent de délimiter la cavité annulaire 69 de distribution de dihydrogène. La surface externe du capot 72 prolonge continument la surface externe 74 de la paroi annulaire 66 de manière à limiter les perturbations du flux d'air entrant dans le passage interne d'entrée d'air 29. Comme cela apparaît plus clairement sur la figure 5, la cavité de distribution 69 est raccordée à une extrémité d'un conduit 76 en forme de U dont l'autre extrémité est raccordée à un canal 78, qui est relié à une source d'alimentation en dihydrogène de la turbomachine (non visible sur les figures 4 à 8), et qui est ménagé à l'intérieur du bras 42, à côté des conduits 62 et 50 respectivement dédiés à l'alimentation des injecteurs central 26 et périphérique 44 en kérosène. La source d'alimentation en dihydrogène comprend des moyens conventionnels de contrôle du débit, qui peuvent notamment être configurés pour délivrer un débit constant de dihydrogène à tous les régimes de fonctionnement de la chambre de combustion, ou pour ne délivrer du dihydrogène qu'au régime de ralenti, de manière à économiser au mieux le dihydrogène, comme expliqué ci-dessus. La figure 5 illustre en outre une plateforme 80 de montage du bras 42 sur le carter externe 18 de la chambre de combustion. En fonctionnement, les canaux d'injection 64 injectent du dihydrogène dans le flux d'air s'écoulant de l'amont vers l'aval dans le passage 16 d'entrée d'air interne 29, d'une manière sensiblement tangentielle à ce flux. Ce dihydrogène se mélange de manière homogène autour de l'axe 28 du système d'injection 24 au flux d'air précité, puis le mélange d'air et de dihydrogène qui en résulte se mélange à son tour au kérosène pulvérisé par l'injecteur central 26. Ainsi, un mélange homogène de kérosène, d'air et de dihydrogène est pulvérisé sous la forme d'une nappe tronconique centrale en sortie du système d'injection 24, dans la zone primaire de la chambre de combustion où cette nappe peut s'enflammer. A fort régime, l'injecteur périphérique multipoint 44 pulvérise aussi du kérosène qui se mélange avec l'air s'écoulant dans le passage d'entrée associé à cet injecteur 44, non visible sur les figures 4 à 8 mais analogue au passage 52 représenté sur la figure 2, de manière à pulvériser en sortie du système d'injection 24 une seconde nappe entourant la nappe centrale précitée, pour accroitre la puissance de la chambre de combustion. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus. En particulier, les moyens d'injection de dihydrogène peuvent comprendre des canaux d'injection ménagés dans une pièce distincte de la paroi annulaire 66, par exemple dans l'une des parois annulaires à profil convergent-divergent 36 ou 38, et déboucher dans le passage d'entrée d'air interne 29 ou dans le passage d'entrée d'air externe 30. Les moyens d'injection de dihydrogène peuvent même prendre une 17 forme totalement différente des canaux d'injection 64 décrits ci-dessus. En outre, de manière alternative ou complémentaire à ce qui a été décrit ci-dessus, le système d'injection selon l'invention peut comprendre des moyens d'injection de dihydrogène dans le flux d'air s'écoulant dans le passage d'entrée d'air associé à l'injecteur périphérique multipoint 44, non visible sur les figures 4 à 8 mais analogue au passage 52 représenté sur la figure 2. Dans le cas où le système d'injection comprend des moyens d'injection de carburant d'un type distinct du carburant alimentant les injecteurs central et périphérique, à la fois dans le flux d'air associé à l'injecteur central et dans celui associé à l'injecteur périphérique, il est en outre possible que les moyens d'injection précités soient alimentés par deux carburants de types différents, l'un pour le flux d'air associé à l'injecteur central et l'autre pour celui associé à l'injecteur périphérique, lorsque cela présente un intérêt, par exemple pour adapter au mieux les propriétés thermochimiques des deux carburants additionnels aux régimes de fonctionnement auxquels ces carburants doivent avoir le plus d'impact sur la combustion.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Système d'injection d'air et de carburant (24) pour fond de chambre annulaire de combustion de turbomachine, comprenant au moins un injecteur de carburant (26), des moyens (40, 48, 62) d'alimentation dudit injecteur (26) en un carburant d'un premier type, ainsi que, associé audit injecteur (2 6) , un espace (29) d'écoulement d'un flux d'air destiné à se mélanger dans ledit système (24) au carburant provenant dudit injecteur (26), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'injection (64), dans ledit espace (29) d'écoulement dudit flux d'air, d'un carburant d'un second type distinct dudit premier type.
  2. 2. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'injection de carburant du second type comprennent une pluralité de canaux d'injection (64), qui traversent une paroi de révolution (66) délimitant ledit espace (29) d'écoulement dudit flux d'air, et qui débouchent dans ledit espace (29).
  3. 3. Système d'injection selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits canaux d'injection (64) communiquent avec une cavité annulaire (69) de distribution de carburant du second type.
  4. 4. Système d'injection selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite paroi de révolution (66) est raccordée à des ailettes 19 obliques (32) qui traversent ledit espace (29) d'écoulement dudit flux d'air pour imprimer un mouvement de giration audit flux d'air, et entre lesquelles débouchent lesdits canaux d'injection (64).
  5. 5. Système d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit injecteur (26) est positionné sur un axe central (28) dudit système (24) et débouche sur cet axe central (28), formant ainsi un injecteur central dudit système.
  6. 6. Système d'injection selon la combinaison des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que ladite paroi de révolution (66) délimite aussi un canal central (68) de circulation de carburant du premier type pour l'alimentation dudit injecteur central (26).
  7. 7. Système d'injection selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un injecteur annulaire ou multipoint (44) centré sur l'axe central (28) dudit système (24) et, associé audit injecteur annulaire ou multipoint (44), un espace annulaire (52) d'écoulement d'un flux d'air destiné à se mélanger dans ledit système au carburant provenant dudit injecteur annulaire ou multipoint (44), ainsi que des moyens (48, 50) d'alimentation dudit injecteur annulaire ou multipoint (44) en carburant du premier type.
  8. 8. Système d'injection selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des 20 moyens d'injection de carburant du second type dans ledit espace annulaire (52) d'écoulement dudit flux d'air associé audit injecteur annulaire ou multipoint (44).
  9. 9. Système d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit carburant du deuxième type comprend du dihydrogène. 10
  10. 10. Chambre annulaire de combustion (10) pour turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un système d'injection (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  11. 11. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre annulaire de combustion (10) selon la revendication 10. 20
  12. 12. Turbomachine selon la revendication 11, caractérisée en ce que chaque système d'injection (24) de ladite chambre de combustion (10) est conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 9, et en ce que la turbomachine comprend des moyens de contrôle du 25 débit de carburant injecté par les moyens d'injection (64) de carburant du second type dans ledit espace (29) d'écoulement dudit flux d'air associé audit injecteur central (26) de chaque système d'injection (24) de la chambre de combustion (10), ces 30 moyens de contrôle étant configurés de sorte que lesdits moyens d'injection (64) soient en service lorsque ladite chambre (10) fonctionne au régime de 15 21 ralenti, et soient hors service lorsque ladite chambre (10) fonctionne à un régime plus élevé que le régime de ralenti.5
FR0958153A 2009-11-18 2009-11-18 Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection et de melange de deux carburants distincts Active FR2952699B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0958153A FR2952699B1 (fr) 2009-11-18 2009-11-18 Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection et de melange de deux carburants distincts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0958153A FR2952699B1 (fr) 2009-11-18 2009-11-18 Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection et de melange de deux carburants distincts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2952699A1 true FR2952699A1 (fr) 2011-05-20
FR2952699B1 FR2952699B1 (fr) 2013-08-16

Family

ID=42647437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0958153A Active FR2952699B1 (fr) 2009-11-18 2009-11-18 Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection et de melange de deux carburants distincts

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2952699B1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2993347A1 (fr) * 2012-07-04 2014-01-17 Snecma Chambre de combustion de turbomachine equipee de passages de debit d'air de purge entre le nez d'injecteur et la bague de traversee du systeme d'injection
FR3133890A1 (fr) 2022-03-28 2023-09-29 Safran Aircraft Engines dispositif de propulsion A KEROSENE ET HYDROGENE, aéronef muni de celui-ci

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5836164A (en) * 1995-01-30 1998-11-17 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor
WO2005010438A1 (fr) * 2003-07-25 2005-02-03 Ansaldo Energia S.P.A. Bruleur de turbine a gaz
EP1596131A2 (fr) * 2004-05-13 2005-11-16 Ansaldo Energia S.P.A. Méthode de contrôle d'une chambre de combustion de turbine à gaz utilisant du combustible gazeux
EP1614967A1 (fr) * 2004-07-09 2006-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Procédé et système de combustion à prémélange
WO2007036964A1 (fr) * 2005-09-30 2007-04-05 Ansaldo Energia S.P.A. Procédé d’activation d’une turbine à gaz équipée d’un brûleur à gaz, et dispositif de tourbillonnement axial pour ledit brûleur
US20080163627A1 (en) * 2007-01-10 2008-07-10 Ahmed Mostafa Elkady Fuel-flexible triple-counter-rotating swirler and method of use
EP2026002A1 (fr) * 2007-08-10 2009-02-18 Snecma Injecteur multipoint pour turbomachine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5836164A (en) * 1995-01-30 1998-11-17 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor
WO2005010438A1 (fr) * 2003-07-25 2005-02-03 Ansaldo Energia S.P.A. Bruleur de turbine a gaz
EP1596131A2 (fr) * 2004-05-13 2005-11-16 Ansaldo Energia S.P.A. Méthode de contrôle d'une chambre de combustion de turbine à gaz utilisant du combustible gazeux
EP1614967A1 (fr) * 2004-07-09 2006-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Procédé et système de combustion à prémélange
WO2007036964A1 (fr) * 2005-09-30 2007-04-05 Ansaldo Energia S.P.A. Procédé d’activation d’une turbine à gaz équipée d’un brûleur à gaz, et dispositif de tourbillonnement axial pour ledit brûleur
US20080163627A1 (en) * 2007-01-10 2008-07-10 Ahmed Mostafa Elkady Fuel-flexible triple-counter-rotating swirler and method of use
EP2026002A1 (fr) * 2007-08-10 2009-02-18 Snecma Injecteur multipoint pour turbomachine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2993347A1 (fr) * 2012-07-04 2014-01-17 Snecma Chambre de combustion de turbomachine equipee de passages de debit d'air de purge entre le nez d'injecteur et la bague de traversee du systeme d'injection
FR3133890A1 (fr) 2022-03-28 2023-09-29 Safran Aircraft Engines dispositif de propulsion A KEROSENE ET HYDROGENE, aéronef muni de celui-ci

Also Published As

Publication number Publication date
FR2952699B1 (fr) 2013-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2539638B1 (fr) Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection d'air ameliorant le melange air-carburant
EP1806535B1 (fr) Système d'injection multimode pour chambre de combustion, notamment d'un turboréacteur
EP1909031B1 (fr) Injecteur de carburant pour chambre de combustion de moteur à turbine à gaz
EP1640662B1 (fr) Injecteur à effervescence pour système aéromécanique d'injection air/carburant dans une chambre de combustion de turbomachine
EP1806536B1 (fr) Refroidissement d'un dispositif d'injection multimode pour chambre de combustion, notamment d'un turboréacteur
EP1857741B1 (fr) Chambre de combustion d'une turbomachine
FR2724447A1 (fr) Melangeur de carburant double pour chambre de combustion de turbomoteur
EP2976572B1 (fr) Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine comportant une paroi annulaire a profil interne convergent
FR2971040A1 (fr) Systeme de premelange d'air et de combustible dans une tuyere de combustible
EP1640661A2 (fr) Système aérodynamique à effervescence d'injection air/carburant dans une chambre de combustion de turbomachine
FR3039254A1 (fr) Chambre de combustion comportant des dispositifs d'injection additionnels debouchant directement dans les zones de recirculation de coin, turbomachine la comprenant, et procede d'alimentation en carburant de celle-ci
FR2958015A1 (fr) Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection de carburant entre deux flux d'air coaxiaux
FR2943119A1 (fr) Systemes d'injection de carburant dans une chambre de combustion de turbomachine
FR2952699A1 (fr) Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection et de melange de deux carburants distincts
EP2721347A1 (fr) Procédé d'injection de carburant dans une chambre de combustion d'une turbine à gaz et système d'injection pour sa mise en oeuvre
EP4004443B1 (fr) Chambre de combustion comportant des systèmes d'injection secondaires et procédé d'alimentation en carburant
FR3033030A1 (fr) Systeme d'injection d'un melange air-carburant dans une chambre de combustion de turbomachine d'aeronef, comprenant un venturi perfore de trous d'injection d'air
FR2957659A1 (fr) Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection de carburant en sortie d'une double vrille d'admission d'air
FR3105985A1 (fr) Circuit multipoint d’injecteur amélioré
FR3057648A1 (fr) Systeme d'injection pauvre de chambre de combustion de turbomachine
FR2979005A1 (fr) Systemes d'injection de carburant pour turbomachine d'aeronef a permeabilites differenciees

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 AIRCRAFT ENGINES, FR

Effective date: 20170719

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