FR3066009A1

FR3066009A1 - Canne de prevaporisation pour une turbomachine

Info

Publication number: FR3066009A1
Application number: FR1753858A
Authority: FR
Inventors: Thomas Lederlin; Huacan Hernandez Lorenzo; Olivier LAMAISON; Guillaume Mauries; Luc Alain Chanteloup Denis
Original assignee: Safran Helicopter Engines SAS
Current assignee: Safran Helicopter Engines SAS
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2037-05-02
Also published as: FR3066009B1

Abstract

Canne de prévaporisation (30') pour une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un corps principal (32) comportant une première extrémité longitudinale (32a) de fixation à une paroi de chambre et une seconde extrémité longitudinale (32b), et deux bras (34) coudés comportant respectivement des premières portions (39a) sensiblement coaxiales et diamétralement opposées et des secondes portions (39b) sensiblement parallèles et orientées dans une même direction, caractérisée en ce que lesdites premières portions comprennent des restrictions de sections (41) desdits embouts tubulaires, qui définissent des sections de passage minimales et donc calibrantes de ladite canne.

Description

CANNE DE PREVAPORISATION POUR UNE TURBOMACHINE

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] La présente invention concerne notamment une canne de prévaporisation pour une turbomachine.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[0002] L’état de la technique comprend notamment les documents FR-A2-2 181 579 et FR-A1-3 013 805.

[0003] En référence à la figure 1, une turbomachine comprend classiquement une chambre annulaire de combustion 10 entourée par un carter annulaire de chambre 20.

[0004] La chambre de combustion 10 comprend deux parois annulaires respectivement interne 11 et externe 12 s’étendant l’une à l’intérieur de l’autre et reliées ensemble par une paroi annulaire de fond de chambre 13.

[0005] La paroi externe 12 est fixée au carter 20 qui porte une rangée annulaire d’injecteurs de carburant 40.

[0006] La chambre de combustion 10 est ici équipée de cannes de prévaporisation 30 qui sont chacune associées à un injecteur de carbura nt 40.

[0007] Les cannes de prévaporisation 30 sont ici montées sur la paroi de fond de chambre 13. Une canne de prévaporisation 30 a pour fonction de délivrer un débit calibré de mélange air-carburant dans une zone primaire de la chambre, qui est une zone amont de la chambre (les mots « amont » et « aval » faisant référence dans la présente demande à l’écoulement des gaz dans la turbomachine et donc des gaz de combustion dans la chambre de combustion).

[0008] Une canne de prévaporisation 30, telle que celle représentée aux figures 2 et 3, comprend un corps principal 32 de forme générale allongée et relié à deux bras 34 coudés.

[0009] Le corps principal 32 définit un premier conduit longitudinal interne 36 dans lequel est monté l’injecteur de carburant 40. Ce corps principal 32 comporte une première extrémité longitudinale 32a de fixation à la paroi 13 et une seconde extrémité longitudinale 32b.

[0010] Les bras 34 sont situés au niveau de la seconde extrémité longitudinale 32b et définissent des seconds conduits ou embouts tubulaires 38 coudés dont des premières extrémités 38a sont en communication fluidique avec le premier conduit 36 et dont des secondes extrémités 38b sont destinées à déboucher dans la chambre 10.

[0011] Lorsqu’une combustion a lieu dans la chambre 10, les parois de la canne 30 chauffent et le carburant projeté par l’injecteur 40 sur les parois de la canne, s’évapore.

[0012] Dans la technique actuelle, pour maîtriser la section efficace d’une canne de prévaporisation 30 et donc le débit du mélange air-carburant, il faut maîtriser le diamètre externe de l’injecteur 40 et le diamètre interne du corps principal de la canne 32.

[0013]Ceci impose de maîtriser très précisément le diamètre externe de l’injecteur et le diamètre interne du corps principal de la canne, ce qui génère des coûts de fabrication et de contrôle importants. Il y a notamment un surcoût dû à une opération de reprise d’usinage sur la canne ou l’injecteur afin de maîtriser la valeur de la section calibrante.

[0014] De plus, cela rend l’injecteur et la canne inter-dépendants, toute modification de la section d’entrée de la canne entraînant une modification du diamètre externe de l’injecteur et réciproquement. Il y a ainsi une indissociabilité des cannes et des injecteurs d’une chambre de combustion. En pratique, tout changement d’injecteur entraîne un changement de chambre et le changement de la chambre entraîne un changement de tous les injecteurs. Une autre solution consisterait à calibrer le débit par la section de sortie de la canne mais celle-ci est déjà contrainte par les besoins de l’opérabilité dans la zone primaire de la chambre.

[0015] La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème.

EXPOSE DE L’INVENTION

[0016] La présente invention concerne une canne de prévaporisation pour une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant : un corps principal de forme générale allongée et définissant un premier conduit longitudinal interne dans lequel est destiné à être monté un injecteur de carburant, ledit corps principal comportant une première extrémité longitudinale de fixation à une paroi de chambre et une seconde extrémité longitudinale, au moins deux bras coudés disposés au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale et définissant des embouts tubulaires coudés dont des premières extrémités sont en communication fluidique avec ledit premier conduit et dont des secondes extrémités sont destinées à déboucher dans ladite chambre, lesdits bras comportant respectivement des premières portions sensiblement coaxiales et diamétralement opposées et des secondes portions sensiblement parallèles et orientées dans une même direction, caractérisée en ce que lesdites premières portions comprennent des restrictions de sections desdits embouts, qui définissent des sections de passage minimales et donc calibrantes de ladite canne.

[0017] La Demanderesse a en effet constaté que le problème de la technique antérieure est lié au fait que c’est le premier conduit défini par le corps qui est calibrant et donc qu’une modification du diamètre interne du corps et de son premier conduit va nécessairement entraîner une modification du diamètre externe de l’injecteur, afin que la canne conserve un même débit de mélange air-carburant.

[0018] La présente invention permet de répondre à ce problème grâce au fait que ce sont les bras et non le corps, qui sont calibrants. Pour cela, les bras comprennent au niveau de leurs premières portions des restrictions de sections de passage. La section calibrante ou efficace de la canne est ainsi déterminée par ces restrictions de sections.

[0019] La solution proposée consiste ainsi à calibrer le débit de la canne au niveau des bras. Dans un mode de réalisation, le diamètre des bras est réduit, tandis que le diamètre du corps est élargi afin de conserver une section efficace à la cible. Les bras de diamètre réduit assurent une double fonction de calibration du débit total dans la canne, et d’équilibrage des débits entre les bras. La canne devient ainsi tolérante à une plus forte dispersion des diamètres de l’injecteur ainsi qu’au calage des injecteurs dans la canne. Le test de réception des cannes est indépendant des injecteurs. La définition des injecteurs peut être modifiée dans une plage plus étendue qu’avec une calibration par l’entrée.

[0020] La canne selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - lesdits bras sont coudés sensiblement à angle droit, - lesdits bras comprennent des diamètres externes plus faibles au niveau desdites restrictions de sections, - lesdites restrictions de sections définissent une section cumulée de passage comprise entre 20 et 50mm2, - ledit premier conduit a un diamètre interne compris entre 5 et 10mm, - lesdites restrictions de sections sont réalisées par des bourrelets annulaires de soudure situés dans lesdits embouts, par exemple au niveau de leurs coudes ou desdites secondes portions, - lesdites restrictions de sections ont un profil convergent-divergent, - lesdites restrictions de sections sont situées au niveau des extrémités longitudinales desdites premières portions, de liaison à ladite seconde extrémité ou auxdites secondes portions, par exemple au niveau de leurs extrémités aval.

[0021] L’invention a également pour objet une chambre de combustion de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant au moins une cale telle que décrit précédemment.

[0022] L’invention a également pour objet une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant au moins une cale telle que décrit précédemment.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0023] L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement 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 est une vue en schématique partielle en perspective d’une chambre de combustion de turbomachine, équipée de cannes de prévaporisation, - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d’une canne de prévaporisation et d’un injecteur de carburant, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d’une canne de prévaporisation, et - la figure 4 est une vue schématique en perspective d’une canne de prévaporisation selon l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION

[0024] Les figures 1 à 3 ont été décrites dans ce qui précède.

[0025] La figure 4 représente un mode de réalisation d’une canne de prévaporisation 30’ selon l’invention.

[0026] La canne 30’ comprend un corps principal 32 de forme générale allongée et relié à deux bras 34 coudés.

[0027] Le corps principal 32 définit un premier conduit longitudinal interne 36 dans lequel est monté l’injecteur de carburant 40. Ce corps principal 32 comporte une première extrémité longitudinale 32a de fixation à une paroi de chambre et une seconde extrémité longitudinale 32b.

[0028] Les bras 34 comportent respectivement des premières portions 39a sensiblement coaxiales et diamétralement opposées et des secondes portions 39b sensiblement parallèles et orientées dans une même direction, [0029] Les bras 34 sont situés au niveau de la seconde extrémité longitudinale 32b et définissent des seconds conduits internes ou embouts tubulaires 38 coudés dont des premières extrémités sont en communication fluidique avec le premier conduit 36 et dont des secondes extrémités 38b sont destinées à déboucher dans une chambre de combustion.

[0030] Les premières portions 39a comprennent des restrictions de sections 41 des embouts 38, qui définissent des sections de passage minimales et donc calibrantes de la canne 30’.

[0031] Dans l’exemple représenté, les bras 34 sont coudés sensiblement à angle droit. Les bras 34 comprennent des diamètres externes plus faibles au niveau des restrictions de sections 41, comme cela apparaît dans le dessin.

[0032] Dans un cas particulier de réalisation de l’invention, les restrictions de sections 41 définissent une section cumulée de passage comprise entre 20 et 50mm2, par exemple. Le premier conduit 36 a un diamètre interne compris entre 5 et 10mm, par exemple.

[0033] Dans l’exemple représenté, les sections du corps 32 et des bras 34 sont définies de sorte que la plus grande partie des pertes de charge au passage de la canne 30’ soit réalisée au niveau des bras 34.

[0034] Les inventeurs ont vérifié que la perméabilité de cette canne 30’ devient insensible à de faibles variations du diamètre externe de l’injecteur. Ils ont notamment montré que sur une large plage de diamètre d’injecteur, la section efficace de la canne devient insensible à ce diamètre, et ceci est vrai dès lors que le diamètre du corps de la canne est suffisamment éloigné (plus large) du diamètre de l’injecteur.

[0035] La canne 30’ peut être fabriquée en fonderie, par un procédé à la cire perdue.

[0036] La différence par rapport à la technique antérieure est notamment un diamètre de bras 34 réduit et maîtrisé, afin d’assurer le débit total et la répartition des débits dans les bras 34. Les bras 34 peuvent avoir un profil convergent-divergent. Ceci peut entraîner des risques de remplissage incomplet du moule de fonderie, ce qui rend l’opération complexe à réaliser. Le procédé à la cire perdue permet de s’affranchir de ces difficultés.

[0037] Les restrictions de sections 41 peuvent en pratique être obtenues par : - des accidents de forme (type bourrelets de soudure) à l’intérieur des bras 34, afin de calibrer le débit sans imposer un diamètre réduit ou augmentation d’épaisseur locale des parois vers l’intérieur et en conservant la forme extérieure ; - des orifices de type diaphragme à la base des bras 34, dans leurs zones de jonction à l’extrémité 32b du corps ; - une calibration par restriction aux coudes des bras 34, c’est-à-dire dans les zones de liaison des portions 39a, 39b des bras 34.

Claims

REVENDICATIONS

1. Canne de prévaporisation (30’) pour une chambre de combustion (10) de turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant : un corps principal (32) de forme générale allongée et définissant un premier conduit longitudinal interne (36) dans lequel est destiné à être monté un injecteur de carburant (40), ledit corps principal comportant une première extrémité longitudinale (32a) de fixation à une paroi de chambre et une seconde extrémité longitudinale (32b), au moins deux bras (34) coudés disposés au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale et définissant des embouts coudés (38) dont des premières extrémités sont en communication fluidique avec ledit premier conduit et dont des secondes extrémités sont destinées à déboucher dans ladite chambre, lesdits bras comportant respectivement des premières portions (39a) sensiblement coaxiales et diamétralement opposées et des secondes portions (39b) sensiblement parallèles et orientées dans une même direction, caractérisée en ce que lesdites premières portions comprennent des restrictions de sections (41) desdits embouts, qui définissent des sections de passage minimales et donc calibrantes de ladite canne.
2. Canne (30’) selon la revendication 1, dans laquelle lesdits bras (34) sont coudés sensiblement à angle droit.
3. Canne (30’) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdits bras (34) comprennent des diamètres externes plus faibles au niveau desdites restrictions de sections (41).
4. Canne (30’) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) définissent une section cumulée de passage comprise entre 20 et 50mm2.
5. Canne (30’) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit premier conduit a un diamètre interne compris entre 5 et 10mm.
6. Canne (30’) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) sont réalisées par des bourrelets annulaires de soudure situés dans lesdits embouts, par exemple au niveau de leurs coudes ou desdites secondes portions.
7. Canne (30’) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) ont un profil convergent-divergent.
8. Canne (30’) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdites restrictions de sections (41) sont situées au niveau des extrémités longitudinales desdites premières portions (39a), de liaison à ladite seconde extrémité (32b) ou auxdites secondes portions (39b).
9. Chambre de combustion (10) de turbomachine, en particulier d’aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une canne de prévaporisation (30’) selon l’une des revendications précédentes.
10. Turbomachine, en particulier d’aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une canne de prévaporisation (30’) selon l’une des revendications précédentes.