FR3017415A1 - COOLING A MAIN CHANNEL IN A FUEL SYSTEM WITH MULTIPOINT INJECTION - Google Patents

COOLING A MAIN CHANNEL IN A FUEL SYSTEM WITH MULTIPOINT INJECTION Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un système carburant (1) pour une turbomachine, adapté pour injecter du carburant dans une chambre de combustion (5) de la turbomachine, comprenant : - un circuit pilote (10), adapté pour injecter du carburant dans la chambre de combustion (5) par l'intermédiaire d'une canalisation pilote (14), - un circuit principal (20), adapté pour injecter du carburant dans la chambre de combustion (5) par l'intermédiaire d'une canalisation principale (24), la canalisation principale (24) étant logée au moins partiellement dans la canalisation pilote (14).The invention relates to a fuel system (1) for a turbomachine, adapted to inject fuel into a combustion chamber (5) of the turbomachine, comprising: - a pilot circuit (10) adapted to inject fuel into the fuel chamber; combustion (5) via a pilot line (14), - a main circuit (20) adapted to inject fuel into the combustion chamber (5) via a main line (24) , the main pipe (24) being housed at least partially in the pilot line (14).

Description

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des systèmes carburant des turbomachines, en particulier d'aéronef, et concerne plus particulièrement les systèmes d'injection de carburant.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of fuel systems for turbomachines, in particular aircraft, and more particularly relates to fuel injection systems.

L'invention concerne plus précisément les systèmes d'injection à double circuit d'injection de carburant, qui comprennent un injecteur central, couramment appelé injecteur pilote, délivrant un débit de carburant permanent optimisé pour les bas régimes, ainsi qu'un injecteur périphérique, parfois appelé injecteur principal, qui délivre un débit de carburant intermittent optimisé pour les hauts régimes. Ces systèmes d'injection ont été développés pour permettre une meilleure adaptation de l'injection de carburant aux différents régimes de fonctionnement des chambres de combustion de ces turbomachines, afin de réduire leur émission de polluants tels que les oxydes d'azote et les fumées.More specifically, the invention relates to injection systems with a dual fuel injection circuit, which comprise a central injector, commonly called a pilot injector, delivering an optimized permanent fuel flow for low speeds, as well as a peripheral injector, sometimes referred to as the main injector, which delivers an optimized intermittent fuel flow for high speeds. These injection systems have been developed to allow a better adaptation of the fuel injection to the different operating conditions of the combustion chambers of these turbomachines, in order to reduce their emission of pollutants such as nitrogen oxides and fumes.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le système carburant peut comprendre un ensemble d'injecteurs à combustible disposés dans la chambre de combustion, une pompe à carburant pour mettre sous pression du carburant à partir du réservoir de carburant, une unité de dosage de carburant FMU (acronyme anglais de Fuel Metering Unit) pour doser la quantité de carburant aux injecteurs, et un circuit d'alimentation en carburant reliant fluidiquement l'unité de dosage de carburant aux injecteurs de carburant. Les chambres de combustion à faible émission de NOx nécessitent de pouvoir répartir le carburant injecté entre au moins deux canalisations d'injection, une canalisation pilote et une canalisation principale, afin de pouvoir ajuster le débit des injecteurs en fonction de la phase de vol et d'améliorer l'homogénéité du mélange air/carburant et donc la combustion, ce qui permet de réduire le taux de polluants.BACKGROUND ART The fuel system may comprise a set of fuel injectors arranged in the combustion chamber, a fuel pump for pressurizing fuel from the fuel tank, a fuel metering unit FMU (acronym Fuel Metering Unit) for metering the fuel quantity to the injectors, and a fuel supply circuit fluidly connecting the fuel metering unit to the fuel injectors. Combustion chambers with low NOx emissions need to be able to distribute the fuel injected between at least two injection lines, a pilot line and a main line, in order to be able to adjust the flow of the injectors according to the phase of flight and improve the homogeneity of the air / fuel mixture and thus the combustion, which makes it possible to reduce the pollutant level.

A cet effet, le système carburant peut comprendre de multiples voies d'écoulement, typiquement deux séries d'injecteurs (principal et pilote), des canalisations pour chaque série et une valve de division de débit (également connue sous le terme anglais de « split valve ») agencée en aval de l'unité de dosage. Dans de tels systèmes, le carburant est délivré aux injecteurs pilotes et aux injecteurs principaux en fonction de lois d'opérabilité de la 5 turbomachine. Par exemple, pendant le démarrage de la turbomachine, le carburant est initialement fourni uniquement aux injecteurs pilotes. La canalisation principale étant à débit intermittent, le carburant qu'elle contient peut rester stagnant pendant de longues périodes, typiquement de vingt minutes à une heure. Pendant ces périodes, le 10 carburant stagnant subit donc un environnement sévère, notamment en température, qui a pour conséquence l'augmentation de la température du carburant stagnant dans la canalisation principale et donc un risque de formation de coke, ce qui peut obstruer les injecteurs principaux qui se trouvent en aval de ces canalisations. 15 Afin de prévenir la formation de coke dans les canalisations principales, de l'air pourrait être prélevé en amont du système carburant afin de refroidir les canalisations principales. Toutefois, il s'avère que cette solution a un impact sur les performances de la turbomachine. 20 RESUME DE L'INVENTION Un objectif de l'invention est de proposer un système carburant, notamment pour une turbomachine d'avion, comprenant au moins deux canalisations d'alimentation en carburant configurées pour injecter du carburant dans la chambre de combustion en fonction du régime de la 25 turbomachine, permettant de limiter voire d'éviter, de manière efficace et simple de gestion, la cokéfaction du carburant susceptible de stagner dans les canalisations d'injection. Pour cela, l'invention propose un système carburant pour une turbomachine, adapté pour injecter du carburant dans une chambre de 30 combustion de la turbomachine, comprenant : - un circuit pilote adapté pour injecter du carburant dans la chambre de combustion par l'intermédiaire d'une canalisation pilote, - un circuit principal, adapté pour injecter du carburant dans la chambre de combustion par l'intermédiaire d'une canalisation principale, le système carburant étant caractérisé en ce que la canalisation principale est logée au moins partiellement dans la canalisation pilote.For this purpose, the fuel system may comprise multiple flow paths, typically two sets of injectors (main and pilot), pipelines for each series and a flow split valve (also known as "split"). valve ") arranged downstream of the dosing unit. In such systems, the fuel is delivered to the pilot injectors and to the main injectors according to turbomachine operability laws. For example, during startup of the turbomachine, the fuel is initially supplied only to the pilot injectors. Since the main line is intermittent, the fuel it contains can remain stagnant for long periods, typically twenty minutes to one hour. During these periods, the stagnant fuel is therefore subjected to a severe environment, especially in temperature, which results in the increase of the temperature of the stagnant fuel in the main pipeline and therefore a risk of coke formation, which can obstruct the injectors. the main ones downstream of these pipes. In order to prevent coke formation in the main lines, air could be drawn upstream of the fuel system to cool the main lines. However, it turns out that this solution has an impact on the performance of the turbomachine. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to propose a fuel system, in particular for an aircraft turbomachine, comprising at least two fuel supply lines configured to inject fuel into the combustion chamber as a function of the fuel system. turbomachine regime, to limit or even avoid, in an efficient and simple management, the coking fuel likely to stagnate in the injection lines. For this, the invention proposes a fuel system for a turbomachine, adapted to inject fuel into a combustion chamber of the turbomachine, comprising: a pilot circuit adapted to inject fuel into the combustion chamber via a pilot line; a main circuit adapted to inject fuel into the combustion chamber via a main line, the fuel system being characterized in that the main line is housed at least partially in the pilot line; .

Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du système carburant décrit ci-dessus sont les suivantes : - la canalisation principale est coaxiale à la canalisation pilote, - la canalisation principale est excentrée par rapport à la canalisation pilote, - la canalisation principale est logée dans la canalisation pilote sur toute la longueur de ladite canalisation pilote, et - le système carburant comprend en outre au moins un raidisseur, de préférence plusieurs, s'étendant entre la canalisation principale et la canalisation pilote afin de maintenir une distance minimale entre la canalisation principale et la canalisation pilote. L'invention propose également une turbomachine comprenant un système carburant comme décrit ci-dessus. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : La figure 1 une vue partielle d'une forme de réalisation d'une canalisation principale logée dans une canalisation pilote d'un système carburant conforme à l'invention, dans laquelle la canalisation pilote a été partiellement écorchée afin de permettre la visualisation de la canalisation principale, et La figure 2 représente schématiquement un exemple de système carburant conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Un système carburant 1 comprend, d'amont en aval dans le sens de l'écoulement du carburant, - un réservoir 2 de carburant, - une pompe haute pression 3, adaptée pour mettre sous pression du carburant du réservoir 2, et - une unité de dosage 4 de carburant, alimentée en carburant par la pompe haute pression 3 et adaptée pour doser la quantité de carburant vers la chambre de combustion 5 par l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation en carburant.Some preferred but non-limiting characteristics of the fuel system described above are the following: the main pipe is coaxial with the pilot pipe, the main pipe is eccentric with respect to the pilot pipe, the main pipe is housed in the pipe. pilot the entire length of said pilot line, and - the fuel system further comprises at least one stiffener, preferably several, extending between the main line and the pilot line to maintain a minimum distance between the main line and the main line. pilot pipeline. The invention also proposes a turbomachine comprising a fuel system as described above. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features, objects and advantages of the present invention will appear better on reading the detailed description which follows, and with reference to the appended drawings given as non-limiting examples and in which: FIG. 1 a partial view of an embodiment of a main pipeline housed in a pilot line of a fuel system according to the invention, in which the pilot line has been partially cut to allow visualization of the main line, and Figure 2 schematically shows an example of a fuel system according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT A fuel system 1 comprises, from upstream to downstream in the direction of the fuel flow, a fuel tank 2, a high pressure pump 3 adapted to pressurize fuel. of the tank 2, and - a fuel metering unit 4, supplied with fuel by the high-pressure pump 3 and adapted to dose the quantity of fuel to the combustion chamber 5 via a fuel supply circuit .

Le circuit d'alimentation en carburant comprend ici un type d'injecteur comprenant deux circuits 10, 20 de carburant et ayant donc deux entrées 12, 22 de carburant, associées chacune à des canalisations 14, 24 d'alimentation. Plus précisément, le circuit d'alimentation comprend un circuit pilote 10, adapté pour injecter en continu du carburant dans la chambre de combustion 5 par l'intermédiaire d'injecteurs pilotes 12, et un circuit principal 20, adapté pour injecter par intermittence du carburant dans la chambre de combustion 5 par l'intermédiaire d'injecteurs principaux 22. Le débit des circuits pilote 10 et principal 20 est piloté à l'aide d'une valve de division de débit 6, disposée entre l'unité de dosage 4 et les injecteurs pilote 12 et principal 22. La valve de division de débit 6 ajuste la répartition de débit entre chaque circuit d'alimentation 10, 20 en fonction de lois d'opérabilité de la turbomachine.The fuel supply circuit here comprises a type of injector comprising two fuel circuits 10, 20 and thus having two fuel inlets 12, 22, each associated with supply lines 14, 24. More specifically, the supply circuit comprises a pilot circuit 10, adapted to continuously inject fuel into the combustion chamber 5 via pilot injectors 12, and a main circuit 20, adapted to inject fuel intermittently. in the combustion chamber 5 via main injectors 22. The flow of the pilot circuit 10 and main 20 is controlled by means of a flow-dividing valve 6, arranged between the dosing unit 4 and the pilot injectors 12 and main 22. The flow-dividing valve 6 adjusts the flow distribution between each supply circuit 10, 20 according to the operating laws of the turbomachine.

Afin de limiter, voire d'empêcher la cokéfaction du carburant susceptible de stagner dans les canalisations 24 des injecteurs principaux 22, l'invention propose d'utiliser la canalisation pilote 14 comme barrière de protection thermique. A cet effet, l'invention propose de loger au moins partiellement la canalisation principale 24 dans la canalisation pilote 14.In order to limit, or even prevent, the coking of the fuel likely to stagnate in the pipes 24 of the main injectors 22, the invention proposes to use the pilot line 14 as a thermal protection barrier. For this purpose, the invention proposes to house at least partially the main pipe 24 in the pilot line 14.

En effet, la canalisation pilote 14 est toujours débitante, tandis que du carburant est susceptible de stagner dans la canalisation principale 24, dont le débit est intermittent. Ainsi, la canalisation principale 24 sera protégée de l'environnement externe par la canalisation pilote 14, dont le débit permanent permet d'isoler thermiquement la canalisation principale 24 en absorbant les calories transmises par l'environnement externe au système d'injection 1 et en les dirigeant vers la chambre de combustion 5.Indeed, the pilot line 14 is still debiting, while fuel is likely to stagnate in the main pipe 24, whose flow is intermittent. Thus, the main pipe 24 will be protected from the external environment by the pilot line 14, the permanent flow of which thermally isolates the main pipe 24 by absorbing the heat transmitted by the external environment to the injection system 1 and directing them towards the combustion chamber 5.

On comprendra que la dimension de la canalisation principale 24 et de la canalisation pilote 14 sont choisies de manière à permettre le logement partiel de la canalisation principale 24 dans la canalisation pilote 14, tout en autorisant des débits suffisants dans celles-ci. De manière générale, la section transversale (suivant un plan normal à la direction d'écoulement du carburant dans les canalisations) de la canalisation pilote 14 est donc plus grande que la section transversale de la canalisation principale 24. Ainsi, pour des canalisations tubulaires, le diamètre interne de la canalisation pilote 14 doit être plus grand que le diamètre externe de la canalisation principale 24.It will be understood that the size of the main pipe 24 and the pilot line 14 are chosen so as to allow partial housing of the main pipe 24 in the pilot line 14, while allowing sufficient flow rates therein. In general, the cross section (in a plane normal to the flow direction of the fuel in the pipes) of the pilot line 14 is therefore greater than the cross section of the main pipe 24. Thus, for tubular pipes, the internal diameter of the pilot line 14 must be greater than the outer diameter of the main line 24.

Par ailleurs, un espace suffisant entre la canalisation principale 24 et la canalisation pilote 14 est ménagé pour éviter qu'elles ne se heurtent lorsqu'elles sont soumises à de fortes vibrations, ce qui pourrait les endommager. Cet espace devra être suffisamment grand pour permettre au débit pilote de circuler sans avoir trop de pertes de charges dans le circuit 10. Ainsi, dans un mode de réalisation, la canalisation principale 24 peut par exemple être maintenue à distance de la canalisation pilote 14 à l'aide de raidisseurs 7 ou tout équivalent capable de tenir en vibration et de maintenir l'écartement entre les deux canalisations 14, 24.Furthermore, sufficient space between the main pipe 24 and the pilot line 14 is formed to prevent them from colliding when they are subjected to strong vibrations, which could damage them. This space must be large enough to allow the pilot flow to circulate without having too many losses in the circuit 10. Thus, in one embodiment, the main pipe 24 may for example be kept away from the pilot line 14 to using stiffeners 7 or any equivalent capable of keeping in vibration and maintaining the spacing between the two pipes 14, 24.

Dans une première forme de réalisation, illustrées sur la figure 1, la canalisation principale 24 et la canalisation pilote 14 peuvent être coaxiales, la canalisation principale 24 s'étendant de manière centrée à l'intérieur de la canalisation pilote 14. En variante, la canalisation principale 24 peut s'étendre de manière excentrée par rapport à un axe central de la canalisation pilote 14.In a first embodiment, illustrated in FIG. 1, the main pipe 24 and the pilot pipe 14 may be coaxial, the main pipe 24 extending centrally inside the pilot pipe 14. As a variant, the main pipe 24 may extend eccentrically with respect to a central axis of the pilot line 14.

La canalisation principale 24 peut être logée dans la canalisation pilote 14 sur tout la longueur de la canalisation pilote 14 qui s'étend entre la valve de division du débit 6 et la chambre de combustion 5. En variante, afin de ne pas modifier la connexion entre les canalisations 14, 24 et la valve 6 et la chambre de combustion 5 qui s'étendent en amont et en aval de celles-ci, la canalisation principale 24 peut n'être logée que sur une partie de la longueur de la canalisation pilote 14, de préférence dans la zone du système carburant qui subit un environnement sévère en température (soit en amont de la chambre de combustion 5). Lorsqu'à la fois la canalisation principale 24 et la canalisation pilote 14 sont débitantes, par exemple lorsque la turbomachine est en mode croisière, la température du carburant dans la canalisation principale 24 et dans la canalisation pilote 14 sont homogènes et égales. En revanche, lorsque la canalisation principale 24 n'est pas débitante, par exemple lors d'une phase de démarrage de la turbomachine, les flux thermiques au niveau de la canalisation principale 24 et de la canalisation pilote 14 sont les suivants : Flux convectif szikv de l'air extérieur vers la canalisation pilote 14 : 0Cv (Textérieure T p lote)x S extérieure où a est le coefficient d'échange de l'air extérieur, Textérieur est la température de l'air extérieur, Toote est la température de la canalisation pilote 14 et Sextérieur est la surface d'échange entre la canalisation pilote 14 et l'air extérieur. Flux conductif 0 de la canalisation -rinci-ale 24 vers la canalisation pilote 14 : (Tpn - Tncipale pilote)x S contact p e paroi30 où A est la conductivité thermique du matériau constitutif de la paroi de la canalisation principale 24, Tprincipale est la température de la canalisation principale 24, Scontact et eparoi sont respectivement la surface et l'épaisseur de la paroi de la canalisation principale 24 logée dans la canalisation pilote 14 (et immergée dans le carburant circulant dans la canalisation pilote 14). La somme du flux conductif om p de la canalisation principale 24 vers la canalisation pilote 14 et du flux convectif Oct, donne le flux total 0 de chaleur vers la canalisation pilote. Flux conductif 0. de la canalisation -ilote 14 vers la canalisation principale 24 : op m _ (TprincipaleT pilote)x Scontact e paroi Op m est donc le flux total de chaleur reçu par la canalisation principale 24. Le flux thermique reçu par la canalisation pilote 14 va échauffer le carburant la traversant. Ainsi, le carburant contenu dans la canalisation pilote 14 va s'échauffer suivant la formule suivante (le flux conductif Om p étant négligeable devant le flux convectif Oc') masse x chaleur. massique où At correspond à une durée pendant laquelle le carburant est exposé au flux thermique.The main pipe 24 can be housed in the pilot line 14 over the entire length of the pilot line 14 which extends between the flow-dividing valve 6 and the combustion chamber 5. Alternatively, in order not to modify the connection between the pipes 14, 24 and the valve 6 and the combustion chamber 5 which extend upstream and downstream thereof, the main pipe 24 may be housed only over part of the length of the pilot line 14, preferably in the fuel system zone which undergoes a severe temperature environment (upstream of the combustion chamber 5). When both the main line 24 and the pilot line 14 are flowable, for example when the turbomachine is in cruise mode, the fuel temperature in the main line 24 and in the pilot line 14 are homogeneous and equal. On the other hand, when the main pipe 24 is not flow-generating, for example during a start-up phase of the turbomachine, the heat flows at the main pipe 24 and the pilot pipe 14 are as follows: Convective flow szikv from the outside air to the pilot line 14: 0Cv (Outdoor T p lote) x S outside where a is the outside air exchange coefficient, Outside is the outside air temperature, Toote is the temperature of the outside air the pilot line 14 and outer is the exchange surface between the pilot line 14 and the outside air. Conductive flow 0 of the duct -rinci-ale 24 to the pilot line 14: (Tpn - Pilot key) x S wall pe contact30 where A is the thermal conductivity of the material constituting the wall of the main pipe 24, Tprincipale is the temperature of the main pipe 24, Scontact and eparoi are respectively the surface and the thickness of the wall of the main pipe 24 housed in the pilot line 14 (and immersed in the fuel flowing in the pilot line 14). The sum of the conductive flow om p of the main line 24 to the pilot line 14 and the convective flow Oct, gives the total flow 0 of heat to the pilot line. Conductive flow 0. of the line -ilote 14 to the main line 24: op m _ (pilot pilotT) x Scontact e wall Op m is the total heat flow received by the main pipe 24. The thermal flow received by the pipe pilot 14 will heat the fuel passing through it. Thus, the fuel contained in the pilot line 14 will heat up according to the following formula (the conductive flow Om p being negligible in front of the convective flow Oc ') mass x heat. where At is a time during which the fuel is exposed to heat flow.

La canalisation pilote 14 étant passante, le carburant contenu dans celle-ci n'est exposé au flux convectif Ocv que pendant une durée f .expo. Ainsi, lorsque le système carburant 1 est stabilisé, la température du carburant dans la canalisation pilote 14 est la suivante : T (t + At) = T (t) + ci,(1) T(to + texpo) =T(t0)+ vna(-1 extérieure - T(t .» x S extérieure i=1 e paroi masse x chaleur. .massique où T(to) est la température du carburant entrant dans la canalisation pilote 14 à l'instant to Tai) est la température du carburant dans la canalisation pilote à l'instant ti, avec ti = to+i*At et donc Tai) = T(to+i*At). Dans un cas extrême, la température de la canalisation principale 24 atteindra au plus la température maximale du carburant dans la canalisation lo pilote 14, à savoir la température du carburant contenu dans la canalisation pilote 14 au moment de son injection dans la chambre de combustion, soit ±-expo, T(to+texpo). Or, la température Tao t ) est bien inférieure à la température extérieure Textérieure. La canalisation pilote 14 forme donc bien un bouclier thermique pour 15 la canalisation principale 24. En prenant en compte les chaleurs massiques des différents éléments ainsi que les flux thermiques transitant, la température du carburant stagnant dans la canalisation principale 24 augmente donc 20 beaucoup moins vite dans le cas où la canalisation principale 24 est logée dans la canalisation pilote 14 que dans le cas usuel où les canalisations 14 et 24 sont séparées et s'étendent côte à côte. En effet, dans le cas de l'invention, une partie importante du flux thermique convectif pénétrant la canalisation pilote 14 est évacuée directement par le carburant débitant 25 dans la canalisation pilote 14 vers la chambre de combustion 5, sans être transmise par conduction à la canalisation principale 24. Dans ce qui suit, un exemple de système carburant 1 comprenant une canalisation principale 24 logée de manière coaxiale dans une 30 canalisation pilote 14 va être décrit. Dans cet exemple, l'environnement du système carburant 1 est sensiblement stabilisé avec une température extérieure de l'ordre de 193°C et une température du carburant à l'entrée dans la canalisation pilote 14 de l'ordre de 139°C. Par ailleurs, le coefficient d'échange de l'air extérieur a est ici de l'ordre de 23 W/m2/K et le flux thermique convectif Oc, de l'air extérieur vers la canalisation pilote 14 est de 25 W par mètre d'assemblage. En prenant un diamètre extérieur de 15 mm, une épaisseur de paroi eparoi de 0.9 mm et un rayon de canalisation principale 24 de 4 mm (soit une surface extérieure S'téri'r de l'ordre de 25 x 10-3 m2) et une chaleur massique de carburant de l'ordre de 2000J/kg/K, la température du carburant passant dans la canalisation pilote 12 s'élève donc d'environ 2°C par seconde. Avec un débit de l'ordre de 100L/h, le temps d'exposition f .expo du carburant à la température extérieure de 193°C dans la canalisation pilote 14 est d'environ 7 secondes.Since the pilot line 14 is passing, the fuel contained therein is exposed to the convective flow Ocv only during a period of time. Thus, when the fuel system 1 is stabilized, the temperature of the fuel in the pilot line 14 is as follows: T (t + At) = T (t) + ci, (1) T (to + texpo) = T (t0 ) + vna (-1 outside - T (t. »x S outside i = 1 e mass wall x heat. .massic where T (to) is the temperature of the fuel entering the pilot line 14 at instant to Tai) is the fuel temperature in the pilot line at time ti, with ti = to + i * At and so Tai) = T (to + i * At). In an extreme case, the temperature of the main pipe 24 will reach at most the maximum temperature of the fuel in the pilot line 14, namely the temperature of the fuel contained in the pilot line 14 at the time of its injection into the combustion chamber, either ± -expo, T (to + texpo). However, the temperature Tao t) is much lower than the external temperature Outside. The pilot line 14 thus forms a heat shield for the main pipe 24. Taking into account the mass heats of the various elements as well as the heat flows passing through, the temperature of the stagnant fuel in the main pipe 24 therefore increases much less rapidly. in the case where the main pipe 24 is housed in the pilot line 14 that in the usual case where the pipes 14 and 24 are separated and extend side by side. Indeed, in the case of the invention, a significant portion of the convective heat flow entering the pilot line 14 is discharged directly by the fuel flow 25 in the pilot line 14 to the combustion chamber 5, without being transmitted by conduction to the 24. In the following, an example of a fuel system 1 comprising a main line 24 housed coaxially in a pilot line 14 will be described. In this example, the environment of the fuel system 1 is substantially stabilized with an outside temperature of the order of 193 ° C and a fuel temperature at the entrance to the pilot line 14 of the order of 139 ° C. Moreover, the coefficient of exchange of the outside air a is here of the order of 23 W / m2 / K and the convective thermal flow Oc, from the outside air to the pilot line 14 is 25 W per meter assembly. By taking an outside diameter of 15 mm, a wall thickness of 0.9 mm and a main pipe radius 24 of 4 mm (an external surface area of about 25 × 10 -3 m 2) and a fuel mass heat of the order of 2000J / kg / K, the temperature of the fuel passing through the pilot line 12 is therefore about 2 ° C per second. With a flow rate of the order of 100L / h, the fuel exposure time at the outside temperature of 193 ° C in the pilot line 14 is about 7 seconds.

Ainsi, dans cet exemple de réalisation, le carburant traversant la canalisation pilote 14 s'échauffe d'environ 14°C entre son entrée dans la canalisation 14 et son injection dans la chambre de combustion, et arrive donc à une température de 153°C dans les injecteurs pilotes 12. On en déduit que la température du carburant contenu dans la canalisation principale 24 ne dépasse pas la température de 153°C, même lorsque celui-ci est stagnant pendant une longue durée, ce qui permet d'éviter les risques de formation de coke dans cette canalisation principale 24. En comparaison, lorsque la canalisation principale 24 et la canalisation pilote 14 sont simplement côte à côte, la canalisation principale 24 étant le cas échéant isolée thermiquement du reste du système carburant 1 (par exemple à l'aide d'un manchon isolant enfilé sur la canalisation principale 24), la totalité du flux thermique provenant de l'extérieur, et traversant le cas échéant le manchon isolant, est dirigée vers la canalisation principale 24, ce qui échauffe bien plus le carburant qui y stagne. Typiquement, dans les conditions utilisées pour l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, la température stagnant dans la canalisation principale 24 dépasse les 190°C pendant une durée importante pouvant dépasser une trentaine de minutes, selon les lois d'opérabilité de la turbomachine, menant ainsi à la formation de coke dans la canalisation principale 24.Thus, in this embodiment, the fuel passing through the pilot line 14 heats up to about 14 ° C between its entry into the pipe 14 and its injection into the combustion chamber, and therefore arrives at a temperature of 153 ° C. 12. It can be deduced from this that the temperature of the fuel contained in the main pipe 24 does not exceed the temperature of 153 ° C., even when it is stagnant for a long time, which makes it possible to avoid the risks. In comparison, when the main line 24 and the pilot line 14 are simply side by side, the main line 24 is thermally insulated if necessary from the remainder of the fuel system 1 (for example at the same time). using an insulating sleeve threaded on the main pipe 24), the entire heat flow coming from the outside, and if necessary passing through the insulating sleeve, e it is directed towards the main pipe 24, which heats the stagnant fuel much more. Typically, under the conditions used for the embodiment described above, the stagnant temperature in the main pipe 24 exceeds 190 ° C for a significant time may exceed thirty minutes, according to the laws of operability of the turbomachine , thus leading to the formation of coke in the main pipe 24.

Dans une forme de réalisation, la canalisation principale 24 peut en outre être logée dans une conduite intermédiaire, ladite conduite intermédiaire étant elle-même logée dans la canalisation pilote 14. La conduite intermédiaire peut alors être remplie d'un matériau thermiquement isolant ou d'air qui forme une barrière thermique supplémentaire entre la canalisation principale 24 et l'extérieur et réduit ainsi le flux thermique transmis à la canalisation principale 24 par la canalisation pilote 14. La configuration du système carburant 1 de l'invention, consistant à loger la canalisation principale 24 dans la canalisation pilote 14, présente l'avantage de ne pas ajouter de système supplémentaire pour effectuer la purge et élimine les contraintes importantes nécessaires pour gérer ce carburant purgé. Il permet en outre d'utiliser de manière astucieuse le débit carburant des canalisations pilotes 14 pour refroidir le débit stagnant dans les canalisations principales 24, sans ajouter d'équipement supplémentaire (type échangeur de chaleur).In one embodiment, the main pipe 24 can also be housed in an intermediate pipe, said intermediate pipe being itself housed in the pilot pipe 14. The intermediate pipe can then be filled with a thermally insulating material or air that forms an additional thermal barrier between the main pipe 24 and the outside and thus reduces the heat flow transmitted to the main pipe 24 through the pilot line 14. The configuration of the fuel system 1 of the invention, consisting of housing the pipe main 24 in the pilot line 14, has the advantage of not adding additional system to perform the purge and eliminates the significant constraints necessary to manage the purged fuel. It also makes it possible to cleverly use the fuel flow of the pilot lines 14 to cool the stagnant flow in the main pipes 24, without adding additional equipment (type heat exchanger).

Claims (6)

REVENDICATIONS1. Système carburant (1) pour une turbomachine, adapté pour 5 injecter du carburant dans une chambre de combustion (5) de la turbomachine, comprenant : - un circuit pilote (10), adapté pour injecter du carburant dans la chambre de combustion (5) par l'intermédiaire d'une canalisation pilote (14), - un circuit principal (20), adapté pour injecter du carburant dans la 10 chambre de combustion (5) par l'intermédiaire d'une canalisation principale (24), le système carburant (1) étant caractérisé en ce que la canalisation principale (24) est logée au moins partiellement dans la canalisation pilote (14). 15REVENDICATIONS1. Fuel system (1) for a turbomachine, adapted to inject fuel into a combustion chamber (5) of the turbomachine, comprising: - a pilot circuit (10) adapted to inject fuel into the combustion chamber (5) via a pilot line (14), - a main circuit (20), adapted to inject fuel into the combustion chamber (5) via a main line (24), the system fuel (1) being characterized in that the main pipe (24) is housed at least partially in the pilot line (14). 15 2. Système carburant (1) selon la revendication 1, dans lequel la canalisation principale (24) est coaxiale à la canalisation pilote (14).2. Fuel system (1) according to claim 1, wherein the main pipe (24) is coaxial with the pilot line (14). 3. Système carburant (1) selon la revendication 1, dans lequel la 20 canalisation principale (24) est excentrée par rapport à la canalisation pilote (14).The fuel system (1) according to claim 1, wherein the main pipeline (24) is eccentric with respect to the pilot line (14). 4. Système carburant (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la canalisation principale (24) est logée dans la canalisation pilote 25 (14) sur toute la longueur de ladite canalisation pilote (14).4. fuel system (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the main pipe (24) is housed in the pilot line 25 (14) over the entire length of said pilot line (14). 5. Système carburant (1) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre au moins un raidisseur (7), de préférence plusieurs, s'étendant entre la canalisation principale (24) et la canalisation pilote (14) 30 afin de maintenir une distance minimale entre la canalisation principale (24) et la canalisation pilote (14).5. fuel system (1) according to one of claims 1 to 4, further comprising at least one stiffener (7), preferably several, extending between the main pipe (24) and the pilot line (14) 30 to maintain a minimum distance between the main line (24) and the pilot line (14). 6. Turbomachine comprenant une chambre de combustion et un système carburant (1) selon l'une des revendications 1 à 5.56. Turbomachine comprising a combustion chamber and a fuel system (1) according to one of claims 1 to 5.5
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030182945A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-02 Runkle Bryan T. Nozzle with fluted tube
FR2896303A1 (en) * 2006-01-17 2007-07-20 Delavan Inc SYSTEM AND METHOD FOR COOLING A FUEL INJECTOR WITH AIR JET.
US20090211256A1 (en) * 2008-02-26 2009-08-27 Delavan Inc Feed arm for a multiple circuit fuel injector
US20120145247A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Pelletier Robert Roger Flexible hose assembly with multiple flow passages

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030182945A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-02 Runkle Bryan T. Nozzle with fluted tube
FR2896303A1 (en) * 2006-01-17 2007-07-20 Delavan Inc SYSTEM AND METHOD FOR COOLING A FUEL INJECTOR WITH AIR JET.
US20090211256A1 (en) * 2008-02-26 2009-08-27 Delavan Inc Feed arm for a multiple circuit fuel injector
US20120145247A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Pelletier Robert Roger Flexible hose assembly with multiple flow passages

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