FR2998039A1

FR2998039A1 - Chambre de combustion pour une turbomachine

Info

Publication number: FR2998039A1
Application number: FR1260645A
Authority: FR
Inventors: Jacques Marcel Arthur Bunel; Frederic Marius Mathieu; Gilles Ulryck
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-16
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: FR2998039B1

Abstract

Chambre de combustion pour une turbomachine, comportant deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne et externe (16'), dont les extrémités amont sont fixées à des rebords sensiblement cylindriques, respectivement interne et externe (28') d'une paroi de fond chambre, caractérisée en ce que le rebord interne de la paroi de fond a une extrémité amont qui est évasée radialement vers l'intérieur et/ou le rebord externe (28') de la paroi de fond a une extrémité amont qui est évasée radialement vers l'extérieur, de façon à supprimer tout jeu radial au montage entre le ou chaque rebord (28') et la paroi (16') sur laquelle le rebord est fixé.

Description

Chambre de combustion pour une turbomachine La présente invention concerne une chambre de combustion pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.

Une chambre de combustion de ce type comporte classiquement deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, qui sont reliées à leurs extrémités amont par une paroi de fond de chambre sur laquelle sont montés des injecteurs de carburant. En général, l'extrémité amont de la paroi interne est fixée sur un rebord sensiblement cylindrique de la périphérie interne de la paroi de fond, et l'extrémité amont de la paroi externe est fixée sur un rebord sensiblement cylindrique de la périphérie externe de la paroi de fond. La demande FR-A1-2 935 465 décrit une chambre de combustion de ce type. Du fait des tolérances de fabrication des pièces de la chambre, un jeu radial peut exister au montage entre chaque rebord de la paroi de fond et la paroi sur laquelle ce rebord est fixé. Ce jeu radial est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre. En fonctionnement, ces jeux radiaux créent des fuites d'air parasites vers l'intérieur de la chambre, qui altèrent les performances de la turbomachine. Ces fuites affectent en effet la perméabilité globale de la chambre et doivent être prises en compte pour déterminer le nombre de multiperforations des parois interne et externe de la chambre. Plus ces fuites parasites sont importantes et plus le nombre de multiperforations des parois est faible, ce qui entraîne une diminution du refroidissement des parois de la chambre.

L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose une chambre de combustion pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne et externe, dont les extrémités amont sont fixées à des rebords sensiblement cylindriques, respectivement interne et externe, d'une paroi de fond chambre, caractérisée en ce que le rebord interne de la paroi de fond a une extrémité amont libre qui est évasée radialement vers l'intérieur et/ou le rebord externe de la paroi de fond a son extrémité amont libre qui est évasée radialement vers l'extérieur, de façon à supprimer tout jeu radial au montage entre le ou chaque rebord et la paroi annulaire sur laquelle le rebord est fixé. L'évasement des extrémités amont des rebords de la paroi de fond de chambre permet de supprimer tout jeu radial entre ces extrémités et les parois annulaires de la chambre et ainsi de limiter voire empêcher des fuites parasites entre ces éléments en fonctionnement. Ceci permet d'améliorer les performances de la turbomachine car la suppression de ces fuites permet d'augmenter le nombre de multiperforations de la chambre et d'améliorer son refroidissement en fonctionnement. L'extrémité amont du ou de chaque rebord peut être sensiblement alignée en direction radiale avec l'extrémité amont de la paroi annulaire sur laquelle le rebord est fixé. Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, l'extrémité amont du rebord interne a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe de la paroi interne de la chambre et/ou l'extrémité amont du rebord externe a un diamètre externe sensiblement égal au diamètre interne de la paroi externe de la chambre. Dans ce cas, en position montée, les extrémités libres amont des rebords affleurent avec un jeu nul les extrémités amont des parois de la chambre. En variante, l'extrémité amont du rebord interne a un diamètre interne inférieur (par exemple de quelques dixièmes de millimètre) au diamètre externe de la paroi interne de la chambre et/ou l'extrémité amont du rebord externe a un diamètre externe supérieur au diamètre interne de la paroi externe de la chambre (par exemple de quelques dixièmes de millimètre). Dans ce cas, en position montée, les extrémités amont des rebords sont en appui radial sur les extrémités amont des parois de la chambre et la paroi de fond est précontrainte radialement entre les extrémités amont des parois interne et externe de la chambre. Le ou chaque rebord peut comporter une rangée annulaire de fentes longitudinales traversantes. Ceci permet de conférer à ces rebords une certaine souplesse en direction radiale. Les fentes délimitent entre elles des secteurs de rebord qui sont déformables élastiquement en direction radiale indépendamment les uns des autres. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque la paroi de fond est montée avec une précontrainte radiale entre les parois de la chambre car elle facilite le montage de la paroi de fond. Chaque fente peut s'étendre axialement depuis l'extrémité amont du rebord jusqu'à un orifice radial dont le diamètre est supérieur à la largeur ou dimension circonférentielle de la fente. La fente peut avoir une largeur comprise entre 0,5 et 2cm. La fente peut avoir une longueur comprise entre 5 et 20 cm. L'orifice peut avoir un diamètre compris entre 1 et 5 cm. La fente et l'orifice peuvent définir une section de passage de gaz comprise entre 10 et 20 mm2. Bien que les fentes des rebords puissent induire des fuites entre les rebords et les parois interne et externe de la chambre, ces fentes ont des formes et des sections prédéterminées ce qui permet de calibrer avec précision les éventuelles fuites. Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, chaque fente définit une section de passage de 16mm2. Dans le cas où les rebords interne et externe de la paroi de fond comprennent chacun vingt fentes, la section globale de passage est de 640mm2, ce qui représente seulement la moitié de la section globale de fuites définie par les jeux radiaux dans la technique antérieure. La présente invention concerne également une paroi de fond de chambre pour une chambre de combustion de turbomachine, comprenant deux rebords sensiblement cylindriques, respectivement interne et externe, caractérisée en ce que le rebord interne a une extrémité libre qui est évasée radialement vers l'intérieur et/ou le rebord externe a une extrémité libre qui est évasée radialement vers l'extérieur. Le ou chaque rebord peut comporter une rangée annulaire de fentes longitudinales traversantes.

La présente invention concerne encore une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre de combustion telle que décrite ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'une chambre de combustion de turbomachine de l'art antérieur, - la figure 2 est une vue schématique partielle à plus grande échelle du détail I2 de la figure 1, - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2 et représentant un mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une autre vue correspondant à la figure 2 et représentant une variante de réalisation de l'invention, et - la figure 5 est une vue schématique d'une fente de la variante de réalisation de la figure 4. La figure 1 représente une chambre de combustion 10 d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, conformément à l'art antérieur. La turbomachine comporte un compresseur (non représenté) dans lequel de l'air est comprimé avant d'être injecté par un conduit annulaire de diffusion dans un carter de chambre (non représenté), puis dans la chambre de combustion 10 montée dans ledit carter. L'air comprimé introduit dans la chambre de combustion 10 est mélangé à du carburant issu d'injecteurs 12. 2 99803 9 5 Les gaz issus de cette combustion sont dirigés vers une turbine haute pression (non représentée) située en aval de la sortie de la chambre 10. La chambre de combustion 10, qui est du type annulaire, comporte 5 une paroi annulaire radialement interne 14 et une paroi annulaire radialement externe 16 coaxiales, dont les extrémités amont sont reliées par une paroi de fond 18 s'étendant sensiblement radialement. La paroi de fond 18 comporte une pluralité d'ouvertures servant au montage de dispositifs 20 d'injection de carburant dans lesquels sont 10 destinées à être logées les têtes des injecteurs 12. La chambre de combustion 10 comporte en outre un capotage annulaire 22 qui est monté en amont de la paroi de fond 18 et des dispositifs d'injection 20 et qui est fixé par ses périphéries interne et externe sur les extrémités amont des parois interne 14 et externe 16, 15 respectivement. Ce capotage 22 comprend une rangée annulaire d'orifices 24 alignés axialement avec les dispositifs d'injection 20 en vue de leur alimentation en air comprimé. L'extrémité amont de la paroi externe 16 est intercalée radialement entre un rebord aval 26 sensiblement cylindrique de la périphérie externe 20 du capotage 24 et un rebord amont 28 sensiblement cylindrique de la périphérie externe de la paroi de fond 18, et l'extrémité amont de la paroi interne est intercalée radialement entre un rebord aval 30 sensiblement cylindrique de la périphérie interne du capotage 24 et un rebord amont 32 sensiblement cylindrique de la périphérie interne de la paroi de fond 18. 25 Les rebords 26, 28, 30, 32 du capotage 22 et de la paroi de fond 18 comprennent des orifices radiaux de passage de moyens de fixation 34 du type vis-écrou, qui traversent des orifices correspondants des extrémités amont des parois 14, 16. Comme cela est mieux visible en figure 2, des jeux radiaux J résiduels peuvent exister au montage entre les rebords 28, 32 de la paroi de fond 18 et les extrémités des parois 14, 16. Ces jeux radiaux J, qui sont essentiellement dus aux tolérances de fabrication des pièces, induisent des fuites parasites d'air vers l'intérieur de la chambre, qui diminuent les performances de la turbomachine. Pour remédier à ce problème, la présente invention propose de supprimer les jeux radiaux J en évasant la partie d'extrémité amont libre du ou de chaque rebord de la paroi de fond du côté de la paroi sur laquelle ce rebord est fixé, comme cela est schématiquement représenté en figure 3. Dans cette figure, la partie d'extrémité amont 36 du rebord externe 28' de la paroi de fond est évasée radialement vers l'extérieur pour rattraper tout jeu radial éventuel entre le rebord 28' et la paroi externe 16'. La partie d'extrémité amont du rebord interne de la paroi de fond peut être évasée radialement vers l'intérieur pour rattraper tout jeu radial éventuel entre le rebord et la paroi interne. Les autres éléments de la chambre de combustion peuvent être identiques à ceux de la chambre de la figure 1.

L'évasement de la partie d'extrémité amont 36 du ou de chaque rebord peut être réalisé par déformation de cette partie d'extrémité. En variante, il peut être obtenu de fonderie. Dans un mode de réalisation, l'extrémité radialement externe de la partie d'extrémité amont du rebord externe 28' a un diamètre externe Dl qui est sensiblement égal au diamètre interne D2 de la paroi externe 16' de la chambre et/ou l'extrémité radialement interne de la partie d'extrémité amont du rebord interne a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe de la paroi interne de la chambre. En variante et comme représenté en figure 3, l'extrémité radialement externe de la partie d'extrémité amont du rebord externe a un diamètre externe D1 supérieur (par exemple de 0,4mm) au diamètre interne D2 de la paroi externe de la chambre. L'extrémité radialement interne de la partie d'extrémité amont du rebord interne peut avoir un diamètre interne inférieur (par exemple de 0,4mm) au diamètre externe de la paroi interne de la chambre.

Dans cette variante, la paroi de fond est montée avec une précontrainte radiale entre les extrémités amont des parois interne et externe de la chambre. Pour faciliter le montage de la paroi de fond, ses rebords peuvent comprendre des fentes longitudinales 40 traversantes, comme cela est représenté aux figures 4 et 5. Le rebord 28' de la paroi de fond représenté en figure 4 comprend une rangée annulaire de fentes 40 régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal de la chambre. Chaque fente 40 s'étend depuis l'extrémité amont du rebord 28' sur une partie de la dimension longitudinale du rebord et est reliée à son extrémité aval à un orifice radial 42 traversant, qui a pour fonction de répartir les contraintes en fond de fente (figure 5). La fente 40 a une largeur e ou dimension circonférentielle comprise entre 0,5 et 2cm et une longueur I comprise entre 5 et 20 cm. L'orifice a un diamètre d compris entre 1 et 5 cm, et la fente et l'orifice définissent une section de passage d'air comprise entre 10 et 20 mm2, et par exemple de 16mm2. Chaque rebord de la paroi de fond peut comporter vingt fentes régulièrement espacées les unes des autres.20

Claims

REVENDICATIONS1. Chambre de combustion (10) pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant deux parois annulaires coaxiales, respectivement interne (14) et externe (16), dont les extrémités amont sont fixées à des rebords sensiblement cylindriques, respectivement interne (32) et externe (28), d'une paroi (18) de fond chambre, caractérisée en ce que le rebord interne de la paroi de fond a une extrémité amont qui est évasée radialement vers l'intérieur et/ou le rebord externe (28') de la paroi de fond a une extrémité amont qui est évasée radialement vers l'extérieur, de façon à supprimer tout jeu radial au montage entre le ou chaque rebord et la paroi annulaire (16') sur laquelle le rebord est fixé.
2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité amont du ou de chaque rebord (28') est sensiblement alignée en direction radiale avec l'extrémité amont de la paroi annulaire (16') sur laquelle le rebord est fixé.
3. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'extrémité amont du rebord interne a un diamètre interne sensiblement égal au diamètre externe de la paroi interne de la chambre et/ou l'extrémité amont du rebord externe (28') a un diamètre externe (D1) sensiblement égal au diamètre interne (D2) de la paroi externe (16') de la chambre.
4. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'extrémité amont du rebord interne a un diamètre interne inférieur au diamètre externe de la paroi interne de la chambre et/ou l'extrémité amont du rebord externe (28') a un diamètre externe (D1) supérieur au diamètre interne (D2) de la paroi externe (16') de la chambre.
5. Chambre de combustion selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou chaque rebord (28') comporte une rangée annulaire de fentes longitudinales (40) traversantes.
6. Chambre de combustion selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque fente (40) s'étend axialement depuis l'extrémité amont du rebord (28') jusqu'à un orifice radial (42) dont le diamètre (d) est supérieur à la largeur (e) ou dimension circonférentielle de la fente.
7. Chambre de combustion selon la revendication 6, caractérisée en ce que la fente (40) a une largeur (e) comprise entre 0,5 et 2cm et/ou la fente a une longueur (I) comprise entre 5 et 20 cm et/ou l'orifice (42) a un diamètre (d) compris entre 1 et 5 cm et/ou la fente et l'orifice définissent une section de passage d'air comprise entre 10 et 20 mm2.
8. Paroi de fond de chambre pour une chambre de combustion de turbomachine, comprenant deux rebords sensiblement cylindriques, respectivement interne (32) et externe (28'), caractérisée en ce que le rebord interne a une extrémité libre qui est évasée radialement vers l'intérieur et/ou le rebord externe (28') a une extrémité libre qui est évasée radialement vers l'extérieur.
9. Paroi selon la revendication 8, caractérisée en ce que le ou chaque rebord (28') comporte une rangée annulaire de fentes longitudinales (40) traversantes.
10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre de combustion (10) selon l'une des revendications 1 à 7.25