FR3070058A1 - AIRCRAFT TURBOMACHINE COMPRISING A COOLING ELEMENT IMPROVING CONVECTION COOLING AND PROVIDING AIR JET IMPACT COOLING OF AN ANNULAR COMBUSTION ROOM TERMINAL LINK FLANGE - Google Patents
AIRCRAFT TURBOMACHINE COMPRISING A COOLING ELEMENT IMPROVING CONVECTION COOLING AND PROVIDING AIR JET IMPACT COOLING OF AN ANNULAR COMBUSTION ROOM TERMINAL LINK FLANGE Download PDFInfo
- Publication number
- FR3070058A1 FR3070058A1 FR1757681A FR1757681A FR3070058A1 FR 3070058 A1 FR3070058 A1 FR 3070058A1 FR 1757681 A FR1757681 A FR 1757681A FR 1757681 A FR1757681 A FR 1757681A FR 3070058 A1 FR3070058 A1 FR 3070058A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- cooling element
- external
- cooling
- air
- casing
- 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
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 122
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 43
- 102220560887 Aldehyde dehydrogenase family 16 member A1_S36A_mutation Human genes 0.000 claims abstract description 7
- 102220560886 Aldehyde dehydrogenase family 16 member A1_S38A_mutation Human genes 0.000 claims abstract description 7
- 102220473708 Ras-related protein Rab-5A_S84A_mutation Human genes 0.000 claims description 2
- 102220238245 rs1555952639 Human genes 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/14—Casings modified therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/26—Controlling the air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/03043—Convection cooled combustion chamber walls with means for guiding the cooling air flow
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Pour améliorer le refroidissement d'une bride de liaison terminale (24 ; 26) de paroi annulaire (18 ; 20) de chambre de combustion, une turbomachine comprend un élément de refroidissement (50; 52) s'étendant à partir d'un carter (30; 32) en direction de la chambre de combustion de manière à délimiter avec la bride de liaison terminale une portion aval (36B ; 38B) d'un espace annulaire de contournement de la chambre, présentant une section de passage d'air (S36B ; S38B) plus petite que celle (S36A; S38A) d'une portion amont (36A ; 38A) de cet espace. L'élément de refroidissement délimite avec le carter une chambre (54; 80) comportant des orifices d'entrée d'air (56; 82) et de sortie d'air (58B; 84B) formés dans l'élément de refroidissement.To improve the cooling of a combustion chamber annular wall end wall (18; 20), a turbomachine comprises a cooling element (50; 52) extending from a housing (30; 32) towards the combustion chamber so as to define with the terminal connection flange a downstream portion (36B; 38B) of an annular chamber bypass space having an air passage section ( S36B; S38B) smaller than that (S36A; S38A) of an upstream portion (36A; 38A) of this space. The cooling element defines with the housing a chamber (54; 80) having air inlet (56; 82) and air outlet (58B; 84B) ports formed in the cooling element.
Description
TURBOMACHINE POUR AÉRONEF COMPRENANT UN ÉLÉMENT DE REFROIDISSEMENT AMÉLIORANT LE REFROIDISSEMENT PAR CONVECTION ET OFFRANT UN REFROIDISSEMENT PAR IMPACT DE JET D'AIR D'UNE BRIDE DE LIAISON TERMINALE DE PAROI DE CHAMBRE ANNULAIRE DE COMBUSTIONAIRCRAFT TURBOMACHINE COMPRISING A COOLING ELEMENT IMPROVING CONVECTION COOLING AND PROVIDING IMPACT AIR JET COOLING OF AN ANNULAR COMBUSTION CHAMBER WALL TERMINAL
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne une turbomachine pour aéronef, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant une chambre annulaire de combustion.The present invention relates to an aircraft turbomachine, such as an aircraft turbojet or turboprop, comprising an annular combustion chamber.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR STATE OF THE ART
Dans l'état de la technique antérieure, illustré par les demandes de brevet FR2970512 et FR2904048 de la demanderesse, la chambre de combustion comporte deux parois de révolution coaxiales, à savoir une paroi externe et une paroi interne, présentant des premières extrémités respectives reliées l'une à l'autre par une paroi de fond de chambre, et des secondes extrémités respectives opposées pourvues de brides de liaison terminales respectives, et un premier carter délimitant, entre celui-ci et une première des parois externe et interne, une portion amont d'un premier espace annulaire permettant le passage d'un premier flux d'air le long et à l'extérieur de la chambre annulaire de combustion.In the state of the prior art, illustrated by patent applications FR2970512 and FR2904048 of the applicant, the combustion chamber comprises two walls of coaxial revolution, namely an external wall and an internal wall, having respective first ends connected to the '' to one another by a chamber bottom wall, and second respective opposite ends provided with respective terminal connecting flanges, and a first casing delimiting, between the latter and a first of the external and internal walls, an upstream portion a first annular space allowing the passage of a first air flow along and outside the annular combustion chamber.
Une partie de l'air dit « de contournement », circulant le long des parois externe et interne de la chambre annulaire de combustion, à l'extérieur de cette dernière, participe au refroidissement de ces parois, et une autre partie de cet air poursuit sa circulation vers l'aval pour alimenter des circuits de refroidissement d'autres composants de turbomachine, en particulier au sein d'une turbine.Part of the so-called “bypass” air, circulating along the external and internal walls of the annular combustion chamber, outside the latter, participates in the cooling of these walls, and another part of this air continues. its circulation downstream to supply cooling circuits of other turbomachine components, in particular within a turbine.
Toutefois, l'air de contournement ne permet pas de refroidir efficacement les brides de liaison terminales respectives des parois externe et interne de la chambre annulaire de combustion.However, the bypass air does not effectively cool the respective terminal connection flanges of the outer and inner walls of the annular combustion chamber.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ce problème.The object of the invention is in particular to provide a simple, economical and effective solution to this problem.
Ce but est atteint, selon l'invention, du fait que la turbomachine comprend en outre un premier élément de refroidissement, qui présente une forme de révolution et s'étend à partir du premier carter en direction de la chambre annulaire de combustion de manière à délimiter, entre le premier élément de refroidissement et la bride de liaison terminale de ladite première des parois externe et interne, une portion aval du premier espace annulaire, présentant une section de passage d'air plus petite qu'une section de passage d'air de la portion amont du premier espace annulaire, le premier élément de refroidissement délimitant, entre celui-ci et le premier carter, une première chambre annulaire, et la première chambre annulaire comportant des orifices d'entrée d'air et des orifices de sortie d'air formés dans le premier élément de refroidissement.This object is achieved, according to the invention, because the turbomachine further comprises a first cooling element, which has a shape of revolution and extends from the first casing towards the annular combustion chamber so as to delimit, between the first cooling element and the terminal connecting flange of said first of the external and internal walls, a downstream portion of the first annular space, having an air passage section smaller than an air passage section of the upstream portion of the first annular space, the first cooling element delimiting, between the latter and the first casing, a first annular chamber, and the first annular chamber comprising air inlet orifices and outlet orifices d formed in the first cooling element.
Le premier élément de refroidissement permet ainsi de canaliser une partie du premier flux d'air au sein d'un espace de section réduite, le long de la bride de liaison terminale considérée, et permet ainsi d'accroître la vitesse d'écoulement de l'air et donc d'améliorer le refroidissement de cette bride de liaison terminale par convection.The first cooling element thus makes it possible to channel part of the first air flow within a space of reduced section, along the terminal connection flange considered, and thus makes it possible to increase the flow speed of the air and therefore improve the cooling of this terminal connection flange by convection.
Les orifices d'entrée d'air et les orifices de sortie d'air permettent à une autre partie du premier flux d'air de poursuivre sa circulation vers l'aval de manière directe, sans subir de perte de charge considérable du fait de la présence du premier élément de refroidissement.The air inlet ports and the air outlet ports allow another part of the first air flow to continue to flow downstream directly, without undergoing considerable pressure drop due to the presence of the first cooling element.
D'une manière générale, les sections de passage d'air respectives des portions amont et aval du premier espace annulaire n'étant pas constantes, les sections considérées ci-dessus correspondent aux sections de passage d'air minimales de chacune des portions amont et aval du premier espace annulaire, c'est-à-dire aux sections de passage d'air mesurées respectivement au niveau des régions les plus étroites respectives de chacune de ces portions amont et aval.In general, the respective air passage sections of the upstream and downstream portions of the first annular space not being constant, the sections considered above correspond to the minimum air passage sections of each of the upstream portions and downstream of the first annular space, that is to say at the air passage sections measured respectively at the respective narrowest regions of each of these upstream and downstream portions.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier élément de refroidissement comprend en outre des trous de refroidissement par impact configurés pour refroidir par impacts de jets d'air la bride de liaison terminale de ladite première des parois externe et interne.In a preferred embodiment of the invention, the first cooling element further comprises impact cooling holes configured to cool by impacts of air jets the terminal connecting flange of said first of the external and internal walls.
Les orifices de sortie d'air présentant typiquement des sections de passage d'air respectives considérablement plus grandes que des sections de passage d'air respectives des trous de refroidissement par impact.The air outlet ports typically have respective air passage sections considerably larger than respective air passage sections of the impact cooling holes.
De plus, les orifices de sortie d'air sont davantage éloignés de la bride de liaison terminale de ladite première des parois externe et interne que ne le sont les trous de refroidissement par impact.In addition, the air outlet orifices are further away from the terminal connecting flange of said first of the external and internal walls than are the impact cooling holes.
Le premier élément de refroidissement permet ainsi en outre un refroidissement par impact de jet d'air de la bride de liaison terminale.The first cooling element thus also allows air jet impact cooling of the terminal connecting flange.
De préférence, les orifices de sortie d'air sont configurés de sorte que la somme des sections de passage d'air respectives de ceux-ci et de la section de passage d'air de la portion aval du premier espace annulaire est strictement inférieure à la section de passage d'air de la portion amont du premier espace annulaire.Preferably, the air outlet orifices are configured so that the sum of the respective air passage sections thereof and the air passage section of the downstream portion of the first annular space is strictly less than the air passage section of the upstream portion of the first annular space.
Une telle configuration permet de garantir l'accélération du flux d'air au sein de la portion aval du premier espace annulaire, tout en faisant en sorte, le cas échéant, que l'air alimentant les trous de refroidissement par impact ait une pression d'un niveau permettant un refroidissement par impact dans des conditions optimales.Such a configuration makes it possible to guarantee the acceleration of the air flow within the downstream portion of the first annular space, while ensuring, if necessary, that the air supplying the impact cooling holes has a pressure d '' a level allowing impact cooling under optimal conditions.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le premier élément de refroidissement forme au moins un coude partiellement délimité par la bride de liaison terminale de ladite première des parois externe et interne, au sein du premier espace annulaire.In the preferred embodiment of the invention, the first cooling element forms at least one bend partially delimited by the terminal connecting flange of said first of the external and internal walls, within the first annular space.
De préférence, le premier élément de refroidissement est une plaque présentant une première partie comportant les orifices d'entrée d'air, une deuxième partie comportant les orifices de sortie d'air et reliée à la première partie de sorte que les première et deuxième parties forment un nez.Preferably, the first cooling element is a plate having a first part comprising the air inlet orifices, a second part comprising the air outlet orifices and connected to the first part so that the first and second parts form a nose.
De préférence, le nez comporte les trous de refroidissement par impact.Preferably, the nose has the impact cooling holes.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la première partie du premier élément de refroidissement présente une extrémité libre en appui précontraint sur le premier carter.In the preferred embodiment of the invention, the first part of the first cooling element has a free end in pre-stressed support on the first casing.
Une telle configuration autorise un déplacement relatif de l'extrémité libre du premier élément de refroidissement et du premier carter et permet ainsi de surmonter efficacement d'éventuels phénomènes de dilatations thermiques différentielles entre l'élément de refroidissement et le carter.Such a configuration allows relative movement of the free end of the first cooling element and the first casing and thus makes it possible to effectively overcome possible phenomena of differential thermal expansion between the cooling element and the casing.
De préférence, la deuxième partie du premier élément de refroidissement est fixée à une bride de fixation du premier carter.Preferably, the second part of the first cooling element is fixed to a fixing flange of the first housing.
De préférence, la bride de liaison terminale de ladite première des parois externe et interne est formée d'une collerette, et le nez du premier élément de refroidissement est orienté radialement vers l'intérieur et agencé en amont par rapport à la collerette.Preferably, the terminal connecting flange of said first of the external and internal walls is formed of a flange, and the nose of the first cooling element is oriented radially inwards and arranged upstream relative to the flange.
En variante, la bride de liaison terminale de ladite première des parois externe et interne peut comporter une partie d'extrémité coudée convexe en direction de l'amont ayant une extrémité libre en appui radial sur le premier carter ou sur un autre carter prolongeant le premier carter, et le nez du premier élément de refroidissement peut être orienté vers l'aval et agencé entre ladite première des parois externe et interne et la partie d'extrémité coudée.As a variant, the terminal connecting flange of said first of the external and internal walls may comprise a bent end portion convex in the upstream direction having a free end in radial abutment on the first casing or on another casing extending the first casing, and the nose of the first cooling element can be oriented downstream and arranged between said first of the external and internal walls and the bent end part.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la turbomachine comprend en outre un second carter délimitant, entre celui-ci et une seconde des parois externe et interne, une portion amont d'un second espace annulaire permettant le passage d'un second flux d'air le long et à l'extérieur de la chambre annulaire de combustion, et un second élément de refroidissement, qui présente une forme de révolution et s'étend à partir du second carter en direction de la chambre annulaire de combustion de manière à délimiter, entre le second élément de refroidissement et la bride de liaison terminale de ladite seconde des parois externe et interne, une portion aval du second espace annulaire, présentant une section de passage d'air plus petite qu'une section de passage d'air de la portion amont du second espace annulaire.In the preferred embodiment of the invention, the turbomachine further comprises a second casing defining, between the latter and a second of the external and internal walls, an upstream portion of a second annular space allowing the passage of a second air flow along and outside the annular combustion chamber, and a second cooling element, which has a shape of revolution and extends from the second casing towards the annular combustion chamber to delimit, between the second cooling element and the terminal connecting flange of said second of the external and internal walls, a downstream portion of the second annular space, having an air passage section smaller than a passage section air from the upstream portion of the second annular space.
De plus, le second élément de refroidissement délimite, entre celui-ci et le second carter, une seconde chambre annulaire comportant des orifices d'entrée d'air et des orifices de sortie d'air formés dans le second élément de refroidissement.In addition, the second cooling element defines, between the latter and the second casing, a second annular chamber comprising air inlet orifices and air outlet orifices formed in the second cooling element.
Le second élément de refroidissement fonctionne de manière analogue au premier élément de refroidissement, mais en étant appliqué au refroidissement de la bride de liaison terminale de ladite seconde des parois externe et interne. Ce second élément de refroidissement peut ainsi présenter tout ou partie des caractéristiques préférentielles énoncées ci-dessus en relation avec le premier élément de refroidissement.The second cooling element operates similarly to the first cooling element, but being applied to the cooling of the terminal connecting flange of said second of the external and internal walls. This second cooling element can thus have all or part of the preferential characteristics set out above in relation to the first cooling element.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
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 :The invention will be better understood, and other details, advantages and characteristics thereof will appear on reading the following description given by way of non-limiting example and with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'une turbomachine d'un type connu ;- Figure 1 is a partial schematic view in axial section of a turbomachine of a known type;
- la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, d'une turbomachine selon un mode de réalisation préféré de l'invention ;- Figure 2 is a view similar to Figure 1, of a turbomachine according to a preferred embodiment of the invention;
- la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective d'un élément de refroidissement externe appartenant à la turbomachine de la figure 2, vu depuis l'aval ;- Figure 3 is a partial schematic perspective view of an external cooling element belonging to the turbomachine of Figure 2, seen from downstream;
- la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective de l'élément de refroidissement externe de la figure 3, vu depuis l'amont ;- Figure 4 is a partial schematic perspective view of the external cooling element of Figure 3, seen from upstream;
- la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective d'un élément de refroidissement interne appartenant à la turbomachine de la figure 2, vu depuis l'aval ;- Figure 5 is a partial schematic perspective view of an internal cooling element belonging to the turbomachine of Figure 2, seen from downstream;
- la figure 6 est une vue schématique partielle en perspective de l'élément de refroidissement interne de la figure 5, vu depuis l'amont ;- Figure 6 is a partial schematic perspective view of the internal cooling element of Figure 5, seen from upstream;
- la figure 7 est une vue à plus grande échelle du détail VII de la figure 2, illustrant l'élément de refroidissement externe des figures 3 et 4 ;- Figure 7 is an enlarged view of detail VII of Figure 2, illustrating the external cooling element of Figures 3 and 4;
- la figure 8 est une vue à plus grande échelle du détail VIII de la figure 2, illustrant l'élément de refroidissement interne des figures 5 et 6.FIG. 8 is an enlarged view of detail VIII of FIG. 2, illustrating the internal cooling element of FIGS. 5 and 6.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.Throughout these figures, identical references may designate identical or analogous elements.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉSDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
La figure 1 montre une chambre annulaire de combustion 10 au sein d'une turbomachine d'un type connu, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, ainsi que l'environnement proche de cette chambre de combustion. Le reste de la turbomachine ne sera pas décrit et peut être d'un type conventionnel.FIG. 1 shows an annular combustion chamber 10 within a turbomachine of a known type, such as an airplane turbojet or turboprop, as well as the environment close to this combustion chamber. The rest of the turbomachine will not be described and may be of a conventional type.
Dans l'ensemble de cette description, la direction axiale X est la direction de l'axe longitudinal de la turbomachine, la direction radiale R est en tout point une direction orthogonale à la direction axiale X et passant par l'axe longitudinal de la turbomachine, et la direction tangentielle T est en tout point orthogonale aux deux directions précédentes de manière à former un repère cylindrique. Par ailleurs, en l'absence d'indication contraire, les directions « amont » et « aval » sont définies par référence à l'écoulement général des gaz dans la turbomachine.Throughout this description, the axial direction X is the direction of the longitudinal axis of the turbomachine, the radial direction R is at all points a direction orthogonal to the axial direction X and passing through the longitudinal axis of the turbomachine , and the tangential direction T is at any point orthogonal to the two previous directions so as to form a cylindrical coordinate system. Furthermore, in the absence of an indication to the contrary, the “upstream” and “downstream” directions are defined by reference to the general flow of the gases in the turbomachine.
La chambre de combustion est agencée en sortie d'un diffuseur 12 coudé formant la sortie d'un compresseur de type centrifuge (partiellement visible), et cette chambre de combustion 10 est suivie d'une turbine haute pression 14, dont seul le distributeur d'entrée 16 est représenté.The combustion chamber is arranged at the outlet of a bent diffuser 12 forming the outlet of a centrifugal type compressor (partially visible), and this combustion chamber 10 is followed by a high pressure turbine 14, of which only the distributor d entry 16 is shown.
La chambre de combustion 10 comprend deux parois de révolution tronconiques coaxiales, à savoir une paroi externe 18 et une paroi interne 20, qui délimitent entre elles l'espace intérieur 21 de la chambre de combustion. Ces deux parois sont agencées l'une à l'intérieur de l'autre et présentent typiquement des sections respectives qui se réduisent vers l'aval.The combustion chamber 10 comprises two coaxial frustoconical walls of revolution, namely an external wall 18 and an internal wall 20, which delimit between them the internal space 21 of the combustion chamber. These two walls are arranged one inside the other and typically have respective sections which reduce downstream.
Les parois externe 18 et interne 20 présentent des premières extrémités respectives, en l'occurrence des extrémités amont, reliées l'une à l'autre par une paroi de fond de chambre 22, des secondes extrémités respectives opposées, en l'occurrence des extrémités aval, pourvues de brides de liaison terminales respectives 24 et 26. L'orientation des premières et secondes extrémités peut être différente, par exemple dans le cas d'une chambre de combustion à flux inversé.The outer 18 and inner 20 walls have respective first ends, in this case upstream ends, connected to each other by a chamber bottom wall 22, respective second opposite ends, in this case ends downstream, provided with respective terminal connection flanges 24 and 26. The orientation of the first and second ends may be different, for example in the case of a reverse flow combustion chamber.
La turbomachine comporte en outre deux carters coaxiaux, à savoir un carter externe 30 et un carter interne 32, délimitant entre eux une enceinte 34 dans laquelle est logée la chambre de combustion 10. Dans l'exemple illustré, il est à noter que le carter interne 32 est fixé à un carter aval interne 33 du diffuseur 12.The turbomachine further comprises two coaxial casings, namely an external casing 30 and an internal casing 32, delimiting between them an enclosure 34 in which the combustion chamber 10 is housed. In the example illustrated, it should be noted that the casing internal 32 is fixed to an internal downstream casing 33 of the diffuser 12.
Comme le montre la figure 1, le carter externe 30 délimite, avec la paroi externe 18, une portion amont 36A d'un espace annulaire externe 36, tandis que le carter interne 32 délimite, avec la paroi interne 20, une portion amont 38A d'un espace annulaire interne 38.As shown in FIG. 1, the external casing 30 delimits, with the external wall 18, an upstream portion 36A of an external annular space 36, while the internal casing 32 delimits, with the internal wall 20, an upstream portion 38A d an internal annular space 38.
Dans l'exemple illustré, la bride de liaison terminale 24 de la paroi externe 18 est formée d'une collerette s'étendant radialement vers l'extérieur et pourvue d'une extrémité libre 24A recourbée vers l'aval et s'étendant à distance radialement du carter externe 30. De plus, la bride de liaison terminale 26 de la paroi interne 20 comporte une partie d'extrémité coudée 26A convexe en direction de l'amont et ayant une extrémité libre 26B en appui radial sur un carter intérieur 40 du distributeur 16 de turbine, s'étendant en aval du carter interne 32, sensiblement dans un prolongement de ce dernier, et relié à ce dernier. D'autres conformations de brides de liaison terminales 24, 26 sont toutefois possibles dans le cadre de la présente invention.In the example illustrated, the terminal connecting flange 24 of the external wall 18 is formed of a collar extending radially outward and provided with a free end 24A bent downstream and extending at a distance radially of the outer casing 30. In addition, the terminal connecting flange 26 of the inner wall 20 comprises a bent end portion 26A convex in the upstream direction and having a free end 26B in radial abutment on an inner casing 40 of the turbine distributor 16, extending downstream of the internal casing 32, substantially in an extension of the latter, and connected to the latter. Other conformations of terminal connecting flanges 24, 26 are however possible within the scope of the present invention.
En fonctionnement, l'air délivré par le diffuseur 12 se divise en un flux central Fl alimentant des systèmes d'injection 42 et/ou des orifices d'entrée d'air distincts agencés dans la paroi de fond de chambre 22, ainsi qu'un flux externe F2 et un flux interne F3 circulant autour de la chambre de combustion 10 respectivement au sein des espaces annulaires externe 36 et interne 38.In operation, the air delivered by the diffuser 12 is divided into a central flow F1 supplying injection systems 42 and / or separate air inlet orifices arranged in the bottom wall of chamber 22, as well as an external flow F2 and an internal flow F3 circulating around the combustion chamber 10 respectively within the external annular spaces 36 and internal 38.
Une partie de chacun des flux externe F2 et interne F3 alimente en air divers orifices formés dans les parois externe 18 et interne 20 de la chambre de combustion, tandis que la partie restante de chacun de ces flux poursuit sa circulation vers l'aval pour alimenter des circuits de ventilation ou de refroidissement d'autres composants de la turbomachine tels que des aubes de turbine ou des anneaux externes de turbine.A part of each of the external F2 and internal F3 flows supplies air with various orifices formed in the external 18 and internal 20 walls of the combustion chamber, while the remaining part of each of these flows continues to flow downstream to supply ventilation or cooling circuits of other components of the turbomachine such as turbine blades or external turbine rings.
Plus précisément, la partie restante F2A du flux F2 circule vers l'aval audelà de la bride de liaison terminale 24 de la paroi externe 18 via un passage externe 44 ménagé entre la bride 24 et le carter externe 30, tandis que la partie restante F3A du flux F3 circule vers un espace interne aval en passant par des canaux 46.More specifically, the remaining part F2A of the flow F2 flows downstream beyond the terminal connecting flange 24 of the external wall 18 via an external passage 44 formed between the flange 24 and the external casing 30, while the remaining part F3A flow F3 flows to a downstream internal space through channels 46.
Les flux externe F2 et interne F3 ont en outre pour rôle de refroidir les parois externe 18 et interne 20 de la chambre de combustion et d'alimenter, par des microperforations formées dans ces parois, des films de refroidissement le long des faces intérieures de ces mêmes parois. Avec des vitesses d'écoulement qui sont typiquement de l'ordre de 30 mètres par seconde, ces flux F2 et F3 permettent ainsi de réduire la température des parois 18, 20 d'environ 300 degrés Celsius.The role of the external F2 and internal F3 streams is furthermore to cool the external 18 and internal 20 walls of the combustion chamber and to supply, by microperforations formed in these walls, cooling films along the internal faces of these same walls. With flow velocities which are typically of the order of 30 meters per second, these flows F2 and F3 thus make it possible to reduce the temperature of the walls 18, 20 by around 300 degrees Celsius.
Les flux externe F2 et interne F3 assurent aussi le refroidissement des brides de liaison terminales 24 et 26.The external flow F2 and internal F3 also cool the terminal connection flanges 24 and 26.
À cet égard, les inventeurs ont fait le constat que, d'une part, les techniques de refroidissement par microperforations ne peuvent pas être appliquées efficacement à de telles brides de liaison, et que d'autre part, les vitesses d'écoulement des flux F2 et F3 au niveau des brides de liaison, qui sont typiquement de l'ordre de 15 mètres par seconde, sont trop faibles pour permettre un refroidissement par convection qui soit d'un niveau suffisant, en particulier au regard de l'augmentation des températures de fonctionnement des chambre de combustion. Or, une telle augmentation de température est nécessaire à l'amélioration des performances des turbomachines, et tend à accroître les gradients thermiques au sein des brides de liaison qui relient les parois chaudes de la chambre de combustion aux carters relativement froids.In this regard, the inventors have noted that, on the one hand, the techniques of cooling by microperforations cannot be applied effectively to such connecting flanges, and that, on the other hand, the flow rates of the flows. F2 and F3 at the connection flanges, which are typically of the order of 15 meters per second, are too weak to allow convection cooling which is of a sufficient level, in particular with regard to the increase in temperatures of combustion chamber operation. However, such an increase in temperature is necessary for improving the performance of turbomachinery, and tends to increase the thermal gradients within the connection flanges which connect the hot walls of the combustion chamber to the relatively cold casings.
Selon l'invention, afin d'améliorer le refroidissement d'au moins l'une des brides de liaison terminales 24 et 26, la turbomachine 11 illustrée sur la figure 2, semblable à la turbomachine de la figure 1, se distingue de cette dernière par la présence d'au moins un élément de refroidissement ayant deux fonctions principales : canaliser une partie du flux d'air correspondant au sein d'un espace de section relativement réduite le long de la bride de liaison terminale considérée, de manière à accroître la vitesse d'écoulement de ce flux, et permettre l'écoulement d'une autre partie de ce flux d'air vers l'aval sans perte de charge considérable.According to the invention, in order to improve the cooling of at least one of the terminal connection flanges 24 and 26, the turbomachine 11 illustrated in FIG. 2, similar to the turbomachine of FIG. 1, differs from the latter by the presence of at least one cooling element having two main functions: channeling part of the corresponding air flow within a space of relatively small section along the terminal connection flange considered, so as to increase the flow speed of this flow, and allow the flow of another part of this air flow downstream without considerable pressure drop.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention illustré sur les figures 2-8, la turbomachine 11 comporte deux éléments de refroidissement de ce type, à savoir un élément de refroidissement externe 50 et un élément de refroidissement interne 52, visant respectivement à améliorer le refroidissement des deux brides de liaison terminales 24 et 26.In the preferred embodiment of the invention illustrated in Figures 2-8, the turbomachine 11 comprises two cooling elements of this type, namely an external cooling element 50 and an internal cooling element 52, aimed respectively at improving the cooling of the two terminal connection flanges 24 and 26.
Ces éléments de refroidissement externe 50 et interne 52 peuvent chacun constituer un « premier » ou un « second » élément de refroidissement, selon la terminologie adoptée ci-dessus et dans les revendications annexées. En particulier, chacun des éléments de refroidissement externe 50 et interne 52 peut présenter tout ou partie des caractéristiques facultatives préférentielles énoncées ci-dessus et dans les revendications dépendantes annexées en référence au premier élément de refroidissement, comme cela apparaîtra plus clairement dans ce qui suit. De manière analogue, tout élément ou composant qualifié d'interne ou d'externe dans la présente description peut constituer un «premier» ou un «second» élément ou composant correspondant selon la terminologie adoptée ci-dessus et dans les revendications annexées.These external cooling elements 50 and internal 52 can each constitute a "first" or a "second" cooling element, according to the terminology adopted above and in the appended claims. In particular, each of the external 50 and internal cooling elements 52 may have all or part of the preferential optional characteristics set out above and in the dependent claims appended with reference to the first cooling element, as will appear more clearly in the following. Similarly, any element or component qualified as internal or external in the present description may constitute a "first" or a "second" corresponding element or component according to the terminology adopted above and in the appended claims.
Ainsi, l'élément de refroidissement externe 50 présente une forme de révolution et s'étend, à partir du carter externe 30, en direction de la chambre annulaire de combustion 10, de manière à délimiter avec la bride de liaison terminale 24 de la paroi externe 18, une portion aval 36B de l'espace annulaire externe 36, cette portion aval 36B présentant une section de passage d'air S36B plus petite qu'une section de passage d'air S36A de la portion amont 36A de l'espace annulaire externe 36.Thus, the external cooling element 50 has a shape of revolution and extends, from the external casing 30, in the direction of the annular combustion chamber 10, so as to delimit with the end connection flange 24 of the wall outer 18, a downstream portion 36B of the outer annular space 36, this downstream portion 36B having an air passage section S36B smaller than an air passage section S36A of the upstream portion 36A of the annular space external 36.
Le rétrécissement de la section de passage d'air dans la portion aval 36B par rapport à la portion amont 36A de l'espace annulaire externe 36 permet d'accélérer le flux d'air s'écoulant le long de la bride de liaison terminale 24 et donc d'améliorer le refroidissement de cette dernière.The narrowing of the air passage section in the downstream portion 36B relative to the upstream portion 36A of the outer annular space 36 makes it possible to accelerate the air flow flowing along the terminal connecting flange 24 and therefore to improve the cooling thereof.
D'une manière générale, les sections de passage d'air respectives des portions amont 36A et aval 36B de l'espace annulaire externe 36 n'étant pas constantes, les sections S36A et S36B considérées ci-dessus correspondent aux sections de passage d'air minimales de chacune des portions amont 36A et aval 36B, c'est-à-dire aux sections de passage d'air mesurées respectivement au niveau des régions les plus étroites respectives de chacune des portions amont 36A et aval 36B, comme illustré sur la figure 2.Generally, the respective air passage sections of the upstream 36A and downstream 36B portions of the external annular space 36 are not constant, the sections S36A and S36B considered above correspond to the passage sections of minimum air from each of the upstream portions 36A and downstream 36B, that is to say at the air passage sections measured respectively at the respective narrowest regions of each of the upstream portions 36A and downstream 36B, as illustrated in FIG. figure 2.
De plus, comme le montrent les figures 3, 4 et 7, l'élément de refroidissement externe 50 délimite, avec le carter externe 30, une chambre annulaire externe 54 comportant des orifices d'entrée d'air 56 et des orifices de sortie d'air 58B formés dans l'élément de refroidissement externe 50.In addition, as shown in FIGS. 3, 4 and 7, the external cooling element 50 defines, with the external casing 30, an external annular chamber 54 comprising air inlet orifices 56 and outlet orifices d 58B formed in the external cooling element 50.
L'élément de refroidissement externe 50 comprend en outre des trous de refroidissement par impact 58A configurés pour refroidir par impacts de jets d'air la bride de liaison terminale 24 de la paroi externe 18 de la chambre.The external cooling element 50 further comprises impact cooling holes 58A configured to cool by impacts of air jets the terminal connecting flange 24 of the external wall 18 of the chamber.
En référence aux figures 3 et 4, les orifices de sortie d'air 58B présentent des sections de passage d'air respectives S58B plus grandes que les sections de passage d'air respectives S58A des trous de refroidissement par impact 58A, et sont davantage éloignés de la bride de liaison terminale 24 que ne le sont ces trous de refroidissement par impact 58A, ces derniers étant agencés directement en regard de la bride de liaison terminale 24.Referring to Figures 3 and 4, the air outlet ports 58B have respective air passage sections S58B larger than the respective air passage sections S58A of the impact cooling holes 58A, and are further apart of the terminal connection flange 24 that these impact cooling holes 58A are, the latter being arranged directly opposite the terminal connection flange 24.
Les orifices de sortie d'air 58B permettent à une partie de l'air circulant dans l'espace annulaire externe 36 de poursuivre sa circulation vers l'aval de manière directe, sans subir de perte de charge considérable du fait de la présence de l'élément de refroidissement externe 50.The air outlet openings 58B allow part of the air circulating in the external annular space 36 to continue its downstream circulation directly, without undergoing a considerable pressure drop due to the presence of the external cooling element 50.
De plus, la somme des sections de passage d'air respectives S58B des orifices de sortie d'air 58B et de la section de passage d'air S36B de la portion aval 36B de l'espace annulaire externe 36 est strictement inférieure à la section de passage d'air S36A de la portion amont 36A de l'espace annulaire externe 36.In addition, the sum of the respective air passage sections S58B of the air outlet orifices 58B and the air passage section S36B of the downstream portion 36B of the external annular space 36 is strictly less than the section air passage S36A of the upstream portion 36A of the outer annular space 36.
Une telle configuration permet de garantir l'accélération du flux d'air au sein de la portion aval 36B, et d'assurer que l'air alimentant les trous de refroidissement par impact 58A ait une pression suffisante pour permettre un refroidissement par impact dans des conditions optimales.Such a configuration makes it possible to guarantee the acceleration of the air flow within the downstream portion 36B, and to ensure that the air supplying the impact cooling holes 58A has sufficient pressure to allow impact cooling in optimal conditions.
Dans l'exemple illustré, le nombre d'orifices d'entrée d'air 56 est égal au nombre d'orifices de sortie d'air 58B, et le diamètre des orifices d'entrée d'air 56 est sensiblement égal au double du diamètre des orifices de sortie d'air 58B.In the example illustrated, the number of air inlet ports 56 is equal to the number of air outlet ports 58B, and the diameter of the air inlet ports 56 is substantially equal to twice the diameter of the air outlet ports 58B.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément de refroidissement externe 50 est une plaque de révolution globalement en forme de V, sectorisée ou d'un seul tenant, comportant :In the preferred embodiment of the invention, the external cooling element 50 is a generally V-shaped plate of revolution, sectorized or in one piece, comprising:
une première partie 60 de révolution agencée du côté amont au regard de la direction générale d'écoulement de l'air au sein de l'espace annulaire externe 36, et une deuxième partie 62 de révolution agencée du côté aval au regard de la direction générale d'écoulement de l'air au sein de l'espace annulaire externe 36.a first part 60 of revolution arranged on the upstream side facing the general direction of air flow within the external annular space 36, and a second part 62 of revolution arranged on the downstream side facing the general direction of air flow within the external annular space 36.
La première partie 60 comporte les orifices d'entrée d'air 56, et présente, du côté radialement externe, une extrémité libre 60A à bord recourbé vers l'aval en appui précontraint sur le carter externe 30.The first part 60 comprises the air inlet orifices 56, and has, on the radially external side, a free end 60A with a curved edge downstream in pre-stressed support on the external casing 30.
La deuxième partie 62 présente une conformation telle que, vue en section axiale et parcourue dans une direction allant radialement de l'intérieur vers l'extérieur, la deuxième partie 62 comporte d'abord une portion radialement interne 62A, puis la deuxième partie 62 se recourbe en direction de l'aval en une portion intermédiaire 62B, puis se recourbe radialement vers l'extérieur en une portion radialement externe 62C.The second part 62 has a conformation such that, viewed in axial section and traversed in a direction going radially from the inside to the outside, the second part 62 first comprises a radially internal portion 62A, then the second part 62 bends downstream in an intermediate portion 62B, then bends radially outward in a radially outer portion 62C.
La portion radialement interne 62A comporte les trous de refroidissement par impact 58A, tandis que la portion intermédiaire 62B comporte les orifices de sortie d'air 58B.The radially internal portion 62A comprises the impact cooling holes 58A, while the intermediate portion 62B comprises the air outlet orifices 58B.
Enfin, la portion radialement externe 62C comporte des orifices 64 (figures 3 et 4) de passage d'organes de fixation 65 qui assurent la fixation d'une bride de fixation 66 du carter externe 30 (figure 7) à une bride de fixation 68 d'un carter extérieur 70 du distributeur 16 de turbine agencé en aval du carter externe 30. Les brides de fixation 66 et 68 prennent ainsi en sandwich la portion radialement externe 62C.Finally, the radially external portion 62C includes orifices 64 (FIGS. 3 and 4) for the passage of fixing members 65 which ensure the fixing of a fixing flange 66 of the external casing 30 (FIG. 7) to a fixing flange 68 of an external casing 70 of the turbine distributor 16 arranged downstream of the external casing 30. The fixing flanges 66 and 68 thus sandwich the radially external portion 62C.
Les première et deuxième parties 60, 62 sont reliées entre elles de manière à former un nez 72 orienté radialement vers l'intérieur et agencé en amont de la bride de liaison terminale 24, de sorte que la portion radialement interne 62A de la deuxième partie 62 et la bride de liaison terminale 24 de la paroi externe 18 délimitent entre elles un étranglement 74 de la portion aval 36B de l'espace annulaire externe 36 (figure 7).The first and second parts 60, 62 are interconnected so as to form a nose 72 oriented radially inwards and arranged upstream of the terminal connecting flange 24, so that the radially internal portion 62A of the second part 62 and the terminal connecting flange 24 of the external wall 18 delimit between them a constriction 74 of the downstream portion 36B of the external annular space 36 (FIG. 7).
Dans le mode de réalisation illustré, lorsque la turbomachine est vue en section axiale, l'élément de refroidissement externe 50 forme ainsi, au sein de l'espace annulaire externe 36, un coude 75 partiellement délimité par la bride de liaison terminale 24.In the illustrated embodiment, when the turbomachine is seen in axial section, the external cooling element 50 thus forms, within the external annular space 36, an elbow 75 partially delimited by the terminal connecting flange 24.
Préférentiellement, la première partie 60 et la portion radialement interne 62A de la deuxième partie 62 forment entre elles un angle aigu, de sorte que le coude 75 soit au moins à 90 degrés, l'angle du coude étant mesuré dans le sens de l'écoulement de l'air au sein de l'espace annulaire externe 36.Preferably, the first part 60 and the radially internal portion 62A of the second part 62 form an acute angle between them, so that the elbow 75 is at least 90 degrees, the angle of the elbow being measured in the direction of the air flow within the outer annular space 36.
De manière analogue, l'élément de refroidissement interne 52 présente une forme de révolution et s'étend, à partir du carter interne 32, en direction de la chambre annulaire de combustion 10, de manière à délimiter avec la bride de liaison 26 de la paroi interne 20, une portion aval 38B de l'espace annulaire interne 38, cette portion aval 38B présentant une section de passage d'air S38B plus petite qu'une section de passage d'air S38A de la portion amont 38A de l'espace annulaire interne 38.Similarly, the internal cooling element 52 has a shape of revolution and extends, from the internal casing 32, towards the annular combustion chamber 10, so as to delimit with the connecting flange 26 of the internal wall 20, a downstream portion 38B of the internal annular space 38, this downstream portion 38B having an air passage section S38B smaller than an air passage section S38A of the upstream portion 38A of the space internal ring 38.
Le rétrécissement de la section de passage d'air dans la portion aval 38B par rapport à la portion amont 38A de l'espace annulaire interne 38 permet d'accélérer le flux d'air s'écoulant le long de la bride de liaison terminale 26 et donc d'améliorer le refroidissement de cette dernière.The narrowing of the air passage section in the downstream portion 38B relative to the upstream portion 38A of the internal annular space 38 makes it possible to accelerate the air flow flowing along the terminal connecting flange 26 and therefore to improve the cooling thereof.
Les sections de passage d'air respectives des portions amont 38A et aval 38B de l'espace annulaire interne 38 n'étant pas constantes, les sections S38A et S38B considérées ci-dessus correspondent aux sections de passage d'air minimales de chacune des portions amont 38A et aval 38B, c'est-à-dire aux sections de passage d'air mesurées respectivement au niveau des régions les plus étroites de chacune des portions amont 38A et aval 38B, comme illustré sur la figure 2.The respective air passage sections of the upstream 38A and downstream 38B portions of the internal annular space 38 are not constant, the sections S38A and S38B considered above correspond to the minimum air passage sections of each of the portions upstream 38A and downstream 38B, that is to say at the air passage sections measured respectively at the narrowest regions of each of the upstream 38A and downstream 38B portions, as illustrated in FIG. 2.
De plus, comme le montrent les figures 5, 6 et 8, l'élément de refroidissement interne 52 délimite, avec le carter interne 32, une chambre annulaire interne 80 comportant des orifices d'entrée d'air 82 et des orifices de sortie d'air 84B formés dans l'élément de refroidissement interne 52.In addition, as shown in FIGS. 5, 6 and 8, the internal cooling element 52 defines, with the internal casing 32, an internal annular chamber 80 comprising air inlet orifices 82 and outlet orifices d 84B formed in the internal cooling element 52.
L'élément de refroidissement interne 52 comprend en outre des trous de refroidissement par impact 84A configurés pour refroidir par impacts de jets d'air la bride de liaison terminale 26 de la paroi interne 20 de la chambre.The internal cooling element 52 further comprises impact cooling holes 84A configured to cool by impacts of air jets the terminal connecting flange 26 of the internal wall 20 of the chamber.
En référence aux figures 5 et 6, les orifices de sortie d'air 84B présentent des sections de passage d'air respectives S84B plus grandes que les sections de passage d'air respectives S84A des trous de refroidissement par impact 84A, et sont davantage éloignés de la bride de liaison terminale 26 que ne le sont ces trous de refroidissement par impact 84A.Referring to Figures 5 and 6, the air outlet ports 84B have respective air passage sections S84B larger than the respective air passage sections S84A of the impact cooling holes 84A, and are further apart of the terminal connecting flange 26 than are these impact cooling holes 84A.
Les orifices de sortie d'air 84B permettent à une partie de l'air circulant dans l'espace annulaire interne 38 de poursuivre sa circulation vers l'aval de manière directe, sans subir de perte de charge considérable du fait de la présence de l'élément de refroidissement interne 52.The air outlet orifices 84B allow part of the air circulating in the internal annular space 38 to continue its downstream circulation directly, without undergoing a considerable pressure drop due to the presence of the internal cooling element 52.
De plus, la somme des sections de passage d'air respectives S84B des orifices de sortie d'air 84B et de la section de passage d'air S38B de la portion aval 38B de l'espace annulaire interne 38 est strictement inférieure à la section de passage d'air S38A de la portion amont 38A de l'espace annulaire interne 36. Une telle configuration permet de garantir l'accélération du flux d'air au sein de la portion aval 38B, et d'assurer que l'air alimentant les trous de refroidissement par impact 84A ait une pression suffisante pour permettre un refroidissement par impact dans des conditions optimales.In addition, the sum of the respective air passage sections S84B of the air outlet orifices 84B and the air passage section S38B of the downstream portion 38B of the internal annular space 38 is strictly less than the section air passage S38A of the upstream portion 38A of the internal annular space 36. Such a configuration makes it possible to guarantee the acceleration of the air flow within the downstream portion 38B, and to ensure that the air supplying the impact cooling holes 84A have sufficient pressure to allow impact cooling under optimal conditions.
Dans l'exemple illustré, le nombre d'orifices d'entrée d'air 82 est égal au nombre d'orifices de sortie d'air 84B, et le diamètre des orifices d'entrée d'air 82 est sensiblement égal 5/3 du diamètre des orifices de sortie d'air 84B.In the example illustrated, the number of air inlet ports 82 is equal to the number of air outlet ports 84B, and the diameter of the air inlet ports 82 is substantially equal 5/3 of the diameter of the air outlet orifices 84B.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément de refroidissement interne 52 est une plaque de révolution, sectorisée ou d'un seul tenant, comportant :In the preferred embodiment of the invention, the internal cooling element 52 is a revolutionized plate, sectorized or in one piece, comprising:
une première partie 90 de révolution agencée du côté amont au regard de la direction générale d'écoulement de l'air au sein de l'espace annulaire interne 38, et une deuxième partie 92 de révolution agencée du côté aval au regard de la direction générale d'écoulement de l'air au sein de l'espace annulaire interne 38.a first part 90 of revolution arranged on the upstream side facing the general direction of air flow within the internal annular space 38, and a second part 92 of revolution arranged on the downstream side facing the general direction of air flow within the internal annular space 38.
La première partie 90 s'étend sensiblement axialement et présente, du côté amont, une extrémité libre 90A à bord légèrement recourbé radialement vers l'extérieur en appui précontraint sur le carter interne 32. Cette première partie 90 comporte les orifices d'entrée d'air 82.The first part 90 extends substantially axially and has, on the upstream side, a free end 90A with a slightly curved edge radially outwards in pre-stressed support on the internal casing 32. This first part 90 comprises the inlet orifices of air 82.
La deuxième partie 92 présente une conformation telle que, vue en section axiale et parcourue dans une direction allant radialement de l'extérieur vers l'intérieur, la deuxième partie 92 comporte d'abord une portion radialement externe 92A s'étendant sensiblement radialement, puis la deuxième partie 92 se recourbe en direction de l'aval en une portion intermédiaire 92B s'étendant sensiblement axialement, puis la deuxième partie 92 se recourbe radialement vers l'extérieur en une portion radialement interne 92C s'étendant sensiblement radialement. À l'extrémité radialement interne de la portion radialement interne 92C, l'élément de refroidissement interne 52 se recourbe en direction de l'amont en sa première partie 90.The second part 92 has a conformation such that, viewed in axial section and traversed in a direction going radially from the outside to the inside, the second part 92 firstly comprises a radially external portion 92A extending substantially radially, then the second part 92 bends in the downstream direction into an intermediate portion 92B extending substantially axially, then the second part 92 bends radially outward into a radially internal portion 92C extending substantially radially. At the radially internal end of the radially internal portion 92C, the internal cooling element 52 curves in the upstream direction in its first part 90.
La portion radialement interne 92C comporte les trous de refroidissement par impact 84A, tandis que la portion radialement externe 92A comporte les orifices de sortie d'air 84B et des orifices 94 (figures 5 et 6) de passage d'organes de fixation 95 qui assurent la fixation d'une bride de fixation 96 du carter interne 32 (figure 8) à une bride de fixation 98 du carter intérieur 40 du distributeur 16 agencé en aval du carter interne 32. Les brides de fixation 96 et 98 prennent ainsi en sandwich la portion radialement interne 92C, par exemple avec interposition d'une rondelle 100. Dans l'exemple illustré, la bride de fixation 98 intègre les canaux 46 permettant la circulation de la partie restante du flux d'air vers l'aval au-delà de l'espace annulaire interne 38.The radially internal portion 92C comprises the impact cooling holes 84A, while the radially external portion 92A comprises the air outlet orifices 84B and orifices 94 (FIGS. 5 and 6) for passage of fastening members 95 which provide the fixing of a fixing flange 96 of the internal casing 32 (FIG. 8) to a fixing flange 98 of the internal casing 40 of the distributor 16 arranged downstream of the internal casing 32. The fixing flanges 96 and 98 thus sandwich the radially internal portion 92C, for example with the interposition of a washer 100. In the example illustrated, the fixing flange 98 integrates the channels 46 allowing the circulation of the remaining part of the air flow downstream beyond the internal annular space 38.
Comme le montrent les figures 5, 6 et 8, les portions intermédiaire 92B et radialement interne 92C forment, avec une portion aval de la première partie 90, un nez 102 orienté vers l'aval et agencé en amont de la bride de liaison terminale 26, de sorte que la portion radialement interne 92C de la deuxième partie 92 et la bride de liaison terminale 26 de la paroi interne 20 délimitent entre elles un étranglement 104 de la portion aval 38B de l'espace annulaire interne 38 (figure 8).As shown in FIGS. 5, 6 and 8, the intermediate 92B and radially internal 92C portions form, with a downstream portion of the first part 90, a nose 102 oriented downstream and arranged upstream of the terminal connecting flange 26 , so that the radially internal portion 92C of the second part 92 and the terminal connecting flange 26 of the internal wall 20 delimit between them a constriction 104 of the downstream portion 38B of the internal annular space 38 (FIG. 8).
Dans le mode de réalisation illustré, lorsque la turbomachine est vue en section axiale, l'élément de refroidissement interne 52 forme ainsi, au sein de l'espace annulaire interne 38, une succession de coudes 105 partiellement délimitée par la bride de liaison terminale 26.In the illustrated embodiment, when the turbomachine is seen in axial section, the internal cooling element 52 thus forms, within the internal annular space 38, a succession of elbows 105 partially delimited by the terminal connecting flange 26 .
La succession de coudes 105 comporte par exemple un coude à 180 degrés suivi d'un coude à 90 degrés.The succession of elbows 105 comprises for example a 180 degree elbow followed by a 90 degree elbow.
Dans un exemple typique d'application, les éléments de refroidissement 50 et 52 sont réalisés en un superalliage de Nickel et de Chrome, et présentent une épaisseur comprise entre 1 et 2 millimètres.In a typical application example, the cooling elements 50 and 52 are made of a superalloy of nickel and chromium, and have a thickness of between 1 and 2 millimeters.
Afin de garantir des sections de passage d'air satisfaisantes en ce qui concerne les portions aval 36B, 38B des espaces annulaires 36, 38 et en ce qui concerne les orifices d'entrée d'air 56, 82 et de sortie d'air 58B, 84B, les dimensions des éléments de refroidissement 50 et 52 sont déterminées à chaud, c'est-à-dire en tenant compte des températures en fonctionnement et des dilatation thermiques différentielles qui en résultent.In order to guarantee satisfactory air passage sections as regards the downstream portions 36B, 38B of the annular spaces 36, 38 and as regards the air inlet orifices 56, 82 and air outlet 58B , 84B, the dimensions of the cooling elements 50 and 52 are determined when hot, that is to say taking into account the operating temperatures and the differential thermal expansion which result therefrom.
En fonctionnement, comme le montre la figure 7, l'air du flux externe F2 se divise en un flux de refroidissement convectif F2B qui circule dans la portion aval 36B de l'espace annulaire externe, le long de la bride de liaison terminale 24 correspondante, en étant accéléré par le rétrécissement de section induit par l'élément de refroidissement externe 50, et un flux F2C pénétrant dans la chambre annulaire externe 54 par les orifices d'entrée d'air 52 de l'élément de refroidissement externe 50. Ce flux F2C se divise luimême en un flux de refroidissement par impact F2D passant au travers des trous de refroidissement par impact 58A, et un flux de contournement F2E qui poursuit sa circulation vers l'aval directement au travers des orifices de sortie d'air 58B, sans subir de perte de charge considérable en passant au travers de l'élément de refroidissement externe 50.In operation, as shown in FIG. 7, the air of the external flow F2 is divided into a convective cooling flow F2B which circulates in the downstream portion 36B of the external annular space, along the corresponding terminal connection flange 24 , being accelerated by the narrowing of section induced by the external cooling element 50, and a flow F2C penetrating into the external annular chamber 54 by the air inlet orifices 52 of the external cooling element 50. This flow F2C is itself divided into an impact cooling flow F2D passing through the impact cooling holes 58A, and an bypass flow F2E which continues to flow downstream directly through the air outlet orifices 58B, without undergoing a considerable pressure drop while passing through the external cooling element 50.
De manière analogue, comme le montre la figure 8, l'air du flux interne F3 se divise en un flux de refroidissement convectif F3B qui circule dans la portion aval 38B de l'espace annulaire interne, le long de la bride de liaison terminale 26 correspondante, en étant accéléré par le rétrécissement de section induit par l'élément de refroidissement interne 52, et un flux F3C pénétrant dans la chambre annulaire interne 80 par les orifices d'entrée d'air 82 de l'élément de refroidissement interne 52. Ce flux F3C se divise lui-même en un flux de refroidissement par impact F3D passant au travers des trous de refroidissement par impact 84A, et un flux de contournement F3E qui poursuit sa circulation vers l'aval directement au travers des orifices de sortie d'air 84B, sans subir de perte de charge considérable en passant au travers de l'élément de 5 refroidissement interne 52.Similarly, as shown in FIG. 8, the air from the internal flow F3 is divided into a convective cooling flow F3B which circulates in the downstream portion 38B of the internal annular space, along the terminal connecting flange 26 corresponding, being accelerated by the narrowing of section induced by the internal cooling element 52, and a flow F3C penetrating into the internal annular chamber 80 by the air inlet orifices 82 of the internal cooling element 52. This flow F3C is itself divided into an impact cooling flow F3D passing through the impact cooling holes 84A, and a bypass flow F3E which continues to flow downstream directly through the outlet orifices of air 84B, without undergoing a considerable pressure drop passing through the internal cooling element 52.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1757681A FR3070058B1 (en) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | AIRCRAFT TURBOMACHINE INCLUDING A COOLING ELEMENT IMPROVING CONVECTION COOLING AND PROVIDING AIR JET IMPACT COOLING OF A TERMINAL CONNECTION FLANGE OF THE COMBUSTION RING CHAMBER WALL |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1757681 | 2017-08-14 | ||
FR1757681A FR3070058B1 (en) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | AIRCRAFT TURBOMACHINE INCLUDING A COOLING ELEMENT IMPROVING CONVECTION COOLING AND PROVIDING AIR JET IMPACT COOLING OF A TERMINAL CONNECTION FLANGE OF THE COMBUSTION RING CHAMBER WALL |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3070058A1 true FR3070058A1 (en) | 2019-02-15 |
FR3070058B1 FR3070058B1 (en) | 2021-07-23 |
Family
ID=60138537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1757681A Active FR3070058B1 (en) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | AIRCRAFT TURBOMACHINE INCLUDING A COOLING ELEMENT IMPROVING CONVECTION COOLING AND PROVIDING AIR JET IMPACT COOLING OF A TERMINAL CONNECTION FLANGE OF THE COMBUSTION RING CHAMBER WALL |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3070058B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030046940A1 (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-13 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Seal structure for combustor liner |
EP1881181A2 (en) * | 2006-07-19 | 2008-01-23 | Snecma | Ventilation of a cavity placed downstream of a centrifugal compressor impeller of a turbomachine |
WO2010043778A1 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-22 | Snecma | Sealing between a combustion chamber and a turbine distributor in a turbine engine |
EP2230457A2 (en) * | 2009-03-20 | 2010-09-22 | General Electric Company | Systems and methods for reintroducing gas turbine combustion bypass flow |
US20100307166A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-09 | Honeywell International Inc. | Combustor-turbine seal interface for gas turbine engine |
-
2017
- 2017-08-14 FR FR1757681A patent/FR3070058B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030046940A1 (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-13 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Seal structure for combustor liner |
EP1881181A2 (en) * | 2006-07-19 | 2008-01-23 | Snecma | Ventilation of a cavity placed downstream of a centrifugal compressor impeller of a turbomachine |
WO2010043778A1 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-22 | Snecma | Sealing between a combustion chamber and a turbine distributor in a turbine engine |
EP2230457A2 (en) * | 2009-03-20 | 2010-09-22 | General Electric Company | Systems and methods for reintroducing gas turbine combustion bypass flow |
US20100307166A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-09 | Honeywell International Inc. | Combustor-turbine seal interface for gas turbine engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3070058B1 (en) | 2021-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1818615B1 (en) | Annular combustion chamber of a turbomachine | |
CA2722077C (en) | Centripetal air bleed from a turbomachine compressor rotor | |
CA2510669C (en) | Improved cooling stationary turbine blade | |
CA2469849C (en) | Combustion chamber having a flexible liaison between the chamber floor and chamber wall | |
CA2594259C (en) | Cooling system for a centrifugal compressor impeller | |
WO2010043778A1 (en) | Sealing between a combustion chamber and a turbine distributor in a turbine engine | |
EP1840364A1 (en) | Device for installing a flow-separating wall in the afterburner of a jet engine. | |
FR2930591A1 (en) | OPTIMIZING THE ANGULAR POSITIONING OF A TURBINE DISPENSER OUTSIDE A TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER | |
EP2917518B1 (en) | Air exhaust tube holder in a turbomachine | |
FR2997997A1 (en) | AIR TUBE SUPPORT SUPPORT IN A TURBOMACHINE | |
EP1777460A1 (en) | Fastening of a combustion chamber inside its housing | |
EP3569929A1 (en) | Assembly for a turbine engine combustion chamber | |
FR2919345A1 (en) | Cylindrical or truncated ring for e.g. jet prop engine, has internal slots housing internal blades between discharge ends of channels and internal longitudinal edges of radial surfaces, where blades extend on axial length of ring sectors | |
FR2961848A1 (en) | TURBINE FLOOR | |
EP3638886B1 (en) | Cooling device for an annular external casing of a turbine | |
CA2644312C (en) | Turbine engine turbine or compressor stage | |
FR3070058A1 (en) | AIRCRAFT TURBOMACHINE COMPRISING A COOLING ELEMENT IMPROVING CONVECTION COOLING AND PROVIDING AIR JET IMPACT COOLING OF AN ANNULAR COMBUSTION ROOM TERMINAL LINK FLANGE | |
WO2020016533A1 (en) | Assembly for a turbomachine | |
EP4136327B1 (en) | Turbine housing cooling device | |
EP3983725A1 (en) | Assembly for a gas turbine | |
EP3803062A1 (en) | Device for cooling a turbomachine housing | |
FR3087829A1 (en) | INTERMEDIATE HOUSING OF A TURBOMACHINE WITH AN AERODYNAMIC PARAMETER MEASURING DEVICE, TURBINE MODULE COMPRISING SUCH AN INTERMEDIATE HOUSING AND A TURBOMACHINE EQUIPPED WITH SUCH A MODULE | |
FR3068732A1 (en) | COOLING DEVICE | |
EP3853445B1 (en) | Turbine seal | |
FR2960590A1 (en) | Nozzle for turbine i.e. low pressure turbine, of turboshaft engine e.g. turbopropeller of airplane, has annular wall whose annular rib extends radially toward outer side to ensure axial sealing between annular wall and turbine casing rail |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190215 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |