FR3080672A1 - PRECHAMBER FOR ANNULAR FLOW-RATE COMBUSTION CHAMBER FOR GAS TURBINE ENGINE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une chambre de combustion annulaire à écoulement giratoire pour moteur à turbine à gaz, comprenant une virole annulaire interne (4) centrée sur un axe longitudinal de chambre (X-X), une virole annulaire externe (6) disposée autour de la virole interne en lui étant coaxiale pour délimiter avec celle-ci un foyer annulaire principal de combustion (8), une pluralité de systèmes d'injection de carburant (12) espacés tangentiellement autour de l'axe longitudinal de chambre et positionnés de sorte à injecter du carburant dans le foyer principal de combustion selon une même direction tangentielle de giration (F), et au moins une préchambre de combustion (14) comprenant un foyer de combustion (16) indépendant du foyer principal de combustion qui s'ouvre à l'intérieur de celui-ci selon la direction tangentielle de giration et qui est alimenté en carburant par un injecteur de carburant (18).The invention relates to an annular combustion chamber with a rotary flow for a gas turbine engine, comprising an inner annular shroud (4) centered on a longitudinal chamber axis (XX), an outer annular shroud (6) arranged around the shroud being coaxial therebetween for defining therewith a main annular combustion hearth (8), a plurality of fuel injection systems (12) spaced tangentially about the longitudinal axis of the chamber and positioned to inject fuel in the main combustion chamber in the same tangential direction of gyration (F), and at least one combustion prechamber (14) comprising a combustion chamber (16) independent of the main combustion source which opens inside of the latter in the tangential direction of gyration and which is supplied with fuel by a fuel injector (18).
Description
Arrière-plan de l'inventionInvention background
La présente invention se rapporte au domaine général des chambres de combustion pour moteurs à turbine à gaz, et concerne plus précisément une chambre de combustion annulaire à écoulement giratoire de turbomachine et notamment, mais pas exclusivement, de turbomoteur d'hélicoptère.The present invention relates to the general field of combustion chambers for gas turbine engines, and more specifically relates to an annular combustion chamber with gyratory flow of a turbomachine and in particular, but not exclusively, of a helicopter turbine engine.
Une chambre de combustion annulaire est typiquement formée d'une virole interne et d'une virole externe disposée autour de la virole interne en lui étant coaxiale pour délimiter avec celle-ci un foyer annulaire principal de combustion. Des systèmes d'injection d'air et de carburant débouchent dans une zone primaire du foyer de combustion. Les gaz issus de la combustion du mélange air/carburant s'écoulent dans la chambre pour alimenter un distributeur haute-pression de la turbomachine.An annular combustion chamber is typically formed of an internal ferrule and an external ferrule disposed around the internal ferrule being coaxial with it to delimit therewith a main annular combustion focus. Air and fuel injection systems open into a primary area of the combustion chamber. The gases from the combustion of the air / fuel mixture flow into the chamber to supply a high-pressure distributor of the turbomachine.
Un type particulier de chambre de combustion annulaire consiste à introduire dans la zone primaire du foyer de combustion de l'air et du carburant selon une direction tangentielle aux viroles externe et interne de la chambre afin de créer un écoulement giratoire des gaz de combustion par rapport à l'axe longitudinal de symétrie de la chambre.A particular type of annular combustion chamber consists in introducing into the primary zone of the combustion chamber air and fuel in a direction tangential to the outer and inner rings of the chamber in order to create a gyratory flow of the combustion gases relative to to the longitudinal axis of symmetry of the chamber.
Ce type de chambre de combustion à écoulement giratoire présente de nombreux avantages. En particulier, ce type de chambre de combustion permet d'obtenir une excellente homogénéité du champ de température des gaz de combustion en entrée du distributeur hautepression, ce qui permet de réduire le nombre d'injecteurs de carburant et de réduire le volume de la chambre de combustion. De plus, la flamme de combustion se propage facilement et rapidement entre les injecteurs de carburant. Enfin, ce type de chambre de combustion permet d'obtenir une fonction de combustion optimisée afin de réduire l'encombrement et le coût de la combustion.This type of gyratory flow combustion chamber has many advantages. In particular, this type of combustion chamber makes it possible to obtain an excellent homogeneity of the temperature field of the combustion gases entering the high-pressure distributor, which makes it possible to reduce the number of fuel injectors and to reduce the volume of the chamber. combustion. In addition, the combustion flame spreads quickly and easily between the fuel injectors. Finally, this type of combustion chamber makes it possible to obtain an optimized combustion function in order to reduce the size and the cost of combustion.
Cependant, l'écoulement giratoire au sein de la zone primaire du foyer de combustion de ce type de chambre rend inefficace le recours à des injecteurs privilégiés pour améliorer les limites d'extinction pauvre et rend difficile la constitution de zones riches capables de maintenir une flamme pilote dans le cas où l'on associerait une « combustion pauvre » et une « combustion giratoire » pour réduire les émissions d'oxydes d'azote et de fumée. De plus, lorsque les injecteurs de démarrage sont alimentés seuls, le Ng (régime du générateur de gaz) auquel les injecteurs sont soufflés est relativement bas (de l'ordre de 10%), ce qui peut rendre délicat l'obtention des performances d'allumage pour les conditions les plus sévères (haute altitude et température froide).However, the gyratory flow within the primary zone of the combustion chamber of this type of chamber makes it ineffective to use preferred injectors to improve the poor extinction limits and makes it difficult to form rich zones capable of maintaining a flame. pilot in the case where a “lean combustion” and a “gyratory combustion” are combined to reduce the emissions of nitrogen oxides and smoke. In addition, when the starter injectors are supplied alone, the Ng (gas generator speed) to which the injectors are blown is relatively low (of the order of 10%), which can make it difficult to obtain the performance d 'ignition for the most severe conditions (high altitude and cold temperature).
Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention
La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant une chambre de combustion qui permet de créer des zones de combustion indépendantes de l'écoulement giratoire.The main object of the present invention is therefore to overcome such drawbacks by proposing a combustion chamber which makes it possible to create combustion zones independent of the gyratory flow.
Ce but est atteint grâce à une chambre de combustion annulaire à écoulement giratoire pour moteur à turbine à gaz, comprenant une virole annulaire interne centrée sur un axe longitudinal de chambre, une virole annulaire externe disposée autour de la virole interne en lui étant coaxiale pour délimiter avec celle-ci un foyer annulaire principal de combustion, et une pluralité de systèmes d'injection de carburant espacés tangentiellement autour de l'axe longitudinal de chambre et positionnés de sorte à injecter du carburant dans le foyer principal de combustion selon une même direction tangentielle de giration, et dans laquelle, conformément à l'invention, il est prévu en outre au moins une préchambre de combustion comprenant un foyer de combustion indépendant du foyer principal de combustion qui s'ouvre à l'intérieur de celui-ci selon la direction tangentielle de giration et qui est alimenté en carburant par un injecteur de carburant.This object is achieved by means of an annular combustion chamber with gyratory flow for a gas turbine engine, comprising an internal annular ferrule centered on a longitudinal axis of the chamber, an external annular ferrule disposed around the internal ferrule being coaxial to delimit it therewith a main annular combustion focus, and a plurality of fuel injection systems spaced tangentially around the longitudinal axis of the chamber and positioned so as to inject fuel into the main combustion focus in the same tangential direction in gyration, and in which, in accordance with the invention, there is further provided at least one combustion prechamber comprising a combustion hearth independent of the main combustion hearth which opens inside the latter in the direction tangential and which is supplied with fuel by a fuel injector.
Chaque préchambre de combustion permet de créer une zone de combustion du mélange air/carburant qui soit indépendante de l'écoulement giratoire principal dans le foyer principal de combustion. La préchambre de combustion permettant de générer une zone de combustion abritée de l'écoulement principal, il est possible de lui conférer des caractéristiques spécifiques notamment pour que leurs performances d'allumage et d'extinction soient meilleures que celles du foyer principal de combustion.Each combustion prechamber creates a combustion zone for the air / fuel mixture which is independent of the main gyratory flow in the main combustion chamber. Since the combustion prechamber generates a combustion zone sheltered from the main flow, it is possible to give it specific characteristics, in particular so that their ignition and extinction performances are better than those of the main combustion hearth.
La création d'une ou plusieurs zones de combustion indépendantes de l'écoulement giratoire permet ainsi d'améliorer la stabilité de combustion et potentiellement de réduire les émissions de fumées polluantes. En effet, les préchambres de combustion constituent des zones pour lesquelles la limite d'extinction pauvre est très basse. Elles permettent donc de sécuriser la combustion lors des décélérations rapides du régime moteur, ce qui donne de la latitude pour augmenter le débit d'air traversant les systèmes d'injection afin de réduire les émissions de fumées.The creation of one or more combustion zones independent of the gyratory flow thus improves combustion stability and potentially reduces the emission of polluting fumes. In fact, the combustion pre-chambers constitute zones for which the lean extinction limit is very low. They therefore make it possible to secure combustion during rapid decelerations of the engine speed, which gives latitude to increase the air flow through the injection systems in order to reduce smoke emissions.
La création d'une ou plusieurs zones de combustion indépendantes de l'écoulement giratoire permet également d'améliorer les performances d'allumage. En effet, les préchambres de combustion constituent des zones pour lesquelles les performances d'allumage et de soufflage sont indépendantes de l'écoulement principal giratoire, elles permettent donc d'étendre et de sécuriser les performances d'allumage.The creation of one or more combustion zones independent of the gyratory flow also improves the ignition performance. Indeed, the combustion pre-chambers constitute zones for which the ignition and blowing performance are independent of the main gyratory flow, they therefore make it possible to extend and secure the ignition performance.
La création d'une ou plusieurs zones de combustion indépendantes de l'écoulement giratoire permet encore de réduire les émissions d'oxydes d'azote en adoptant dans le foyer principal une combustion pauvre. En effet, les préchambres de combustion constituent des zones de combustion riches indépendantes du foyer principal pauvre.The creation of one or more combustion zones independent of the gyratory flow further reduces emissions of nitrogen oxides by adopting lean combustion in the main hearth. Indeed, the combustion pre-chambers constitute rich combustion zones independent of the poor main hearth.
De plus, les gaz de combustion générés dans cette préchambre de combustion sont injectés dans le foyer principal de combustion selon la direction tangentielle de giration, ce qui permet de limiter les hétérogénéités de température que cette architecture pourrait générer.In addition, the combustion gases generated in this combustion prechamber are injected into the main combustion focus in the tangential direction of gyration, which makes it possible to limit the temperature heterogeneities that this architecture could generate.
Les systèmes d'injection de carburant peuvent être disposés radialement sur la virole externe et débouchent à l'intérieur du foyer principal de combustion selon la direction tangentielle de giration.The fuel injection systems can be arranged radially on the outer shell and open inside the main combustion center in the tangential direction of gyration.
Dans ce cas, la préchambre de combustion est de préférence positionnée tangentiellement entre deux systèmes d'injection de carburant adjacents, l'injecteur de carburant débouchant dans la préchambre de combustion selon la direction tangentielle de giration.In this case, the combustion prechamber is preferably positioned tangentially between two adjacent fuel injection systems, the fuel injector opening into the combustion prechamber in the tangential direction of gyration.
De plus, le foyer de combustion de la préchambre de combustion peut être formé par un renfoncement vers l'extérieur de la virole externe et délimité par des parois. Dans ce cas, les parois de la préchambre de combustion comprennent avantageusement des multiperforations pour assurer leur refroidissement et l'une des parois de la préchambre de combustion en contact avec la virole externe est de préférence munie d'une barrière thermique.In addition, the combustion focus of the combustion prechamber can be formed by a recess towards the outside of the outer shell and delimited by walls. In this case, the walls of the combustion prechamber advantageously comprise multi-perforations to ensure their cooling and one of the walls of the combustion prechamber in contact with the outer shell is preferably provided with a thermal barrier.
La préchambre de combustion peut être positionnée sur un fond de chambre s'étendant radialement entre les viroles interne et externe.The combustion prechamber can be positioned on a chamber bottom extending radially between the internal and external ferrules.
La préchambre de combustion peut comprendre en outre une bougie d'allumage. Ceci est notamment le cas où le but est d'améliorer les performances d'allumage. L'alimentation en continu de l'injecteur de carburant de la préchambre de combustion permettra de plus de maintenir une flamme pilote et d'abaisser la limite d'extinction pauvre de la chambre de combustion.The combustion prechamber may further include a spark plug. This is particularly the case where the aim is to improve the ignition performance. The continuous supply of the fuel injector of the precombustion chamber will also make it possible to maintain a pilot flame and to lower the lean extinction limit of the combustion chamber.
La préchambre de combustion est avantageusement formée par fabrication additive métallique (ou fusion laser).The combustion prechamber is advantageously formed by metal additive manufacturing (or laser fusion).
Dans un exemple de réalisation, la chambre de combustion comprend n systèmes d'injection de carburant disposés radialement sur la virole externe, régulièrement espacés tangentiellement autour de l'axe longitudinal de chambre et qui débouchent à l'intérieur du foyer principal de combustion selon la direction tangentielle de giration, et n, n/2 ou n/3 préchambres de combustion positionnées chacune tangentiellement entre deux systèmes d'injection de carburant adjacents.In an exemplary embodiment, the combustion chamber comprises n fuel injection systems arranged radially on the outer shell, regularly spaced tangentially around the longitudinal axis of the chamber and which open into the main combustion chamber according to the tangential direction of gyration, and n, n / 2 or n / 3 combustion pre-chambers each positioned tangentially between two adjacent fuel injection systems.
L'invention a également pour objet un moteur à turbine à gaz comprenant une chambre de combustion tel que défini précédemment.The invention also relates to a gas turbine engine comprising a combustion chamber as defined above.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the appended drawings which illustrate an embodiment thereof devoid of any limiting character. In the figures:
- la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une chambre de combustion à écoulement giratoire selon un mode de réalisation de l'invention ; et- Figure 1 is a cross-sectional view of a gyratory flow combustion chamber according to an embodiment of the invention; and
- la figure 2 est une vue en coupe radiale de la chambre de combustion à écoulement giratoire de la figure 1.- Figure 2 is a radial sectional view of the gyratory flow combustion chamber of Figure 1.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
L'invention concerne une chambre de combustion annulaire pour moteur à turbine à gaz, et notamment une chambre de combustion annulaire à écoulement giratoire de turbomoteur d'hélicoptère telle que celle illustrée par les figures 1 et 2.The invention relates to an annular combustion chamber for a gas turbine engine, and in particular an annular combustion chamber with gyratory flow of a helicopter turbine engine such as that illustrated in FIGS. 1 and 2.
La chambre de combustion 2 illustrée sur ces figures présente plus précisément une symétrie de révolution selon un axe longitudinal X-X de la chambre et est une chambre annulaire du type « à écoulement inversé ».The combustion chamber 2 illustrated in these figures has more precisely a symmetry of revolution along a longitudinal axis X-X of the chamber and is an annular chamber of the “reverse flow” type.
De façon connue, une telle chambre de combustion 2 comprend une virole annulaire interne 4 qui est centrée sur l'axe longitudinal X-X et une virole annulaire externe 6 qui est disposée autour de la virole interne en lui étant coaxiale pour délimiter avec celle-ci un foyer annulaire principal de combustion 8. Au niveau de l'extrémité amont de la chambre de combustion, un fond de chambre 10 s'étend radialement entre lesdites viroles interne et externe 4, 6. Dans sa partie aval, la virole externe 6 forme un coude extérieur et sert de déflecteur pour guider les gaz issus du foyer de combustion vers un distributeur haute-pression en sortie de la chambre de combustion.In known manner, such a combustion chamber 2 comprises an internal annular ferrule 4 which is centered on the longitudinal axis XX and an external annular ferrule 6 which is arranged around the internal ferrule being coaxial with it to delimit therewith a main annular combustion hearth 8. At the upstream end of the combustion chamber, a chamber bottom 10 extends radially between said internal and external ferrules 4, 6. In its downstream part, the external ferrule 6 forms a outer elbow and serves as a deflector to guide the gases from the combustion chamber to a high-pressure distributor at the outlet of the combustion chamber.
Des systèmes d'injection de carburant 12 débouchent à l'intérieur du foyer de combustion. Dans l'exemple non limitatif illustré par les figures 1 et 2, ces systèmes d'injection de carburant 12 sont positionnés radialement sur la virole externe 6 de la chambre de combustion et sont régulièrement espacés tangentiellement autour de l'axe longitudinal X-X. Bien entendu, il est possible d'envisager que ces systèmes d'injection de carburant soient disposées sur le fond de chambre.Fuel injection systems 12 open out inside the combustion chamber. In the nonlimiting example illustrated by FIGS. 1 and 2, these fuel injection systems 12 are positioned radially on the outer shell 6 of the combustion chamber and are regularly spaced tangentially around the longitudinal axis X-X. Of course, it is possible to envisage that these fuel injection systems are arranged on the chamber bottom.
Par ailleurs, la chambre de combustion 2 est du type à écoulement giratoire, c'est-à-dire que l'air et le carburant introduits dans le foyer de combustion le sont selon une direction tangentielle aux viroles externe et interne 4, 6 de la chambre afin de créer un écoulement giratoire des gaz de combustion par rapport à l'axe longitudinal X-X de la chambre.Furthermore, the combustion chamber 2 is of the gyratory flow type, that is to say that the air and the fuel introduced into the combustion chamber are in a direction tangential to the external and internal rings 4, 6 of the chamber in order to create a gyratory flow of the combustion gases with respect to the longitudinal axis XX of the chamber.
A cet effet, les systèmes d'injection de carburant 12 débouchent à l'intérieur du foyer principal de combustion 8 selon une même direction tangentielle de giration F.To this end, the fuel injection systems 12 open into the main combustion chamber 8 in the same tangential direction of gyration F.
Plus précisément, les systèmes d'injection de carburant 12 peuvent être du type comme ceux décrits dans la publication FR 3,050,255. Brièvement, ces systèmes d'injection de carburant comprennent chacun une tête d'injection de carburant 12a configurée pour projeter le carburant selon une direction Y-Y qui est inclinée par rapport à un axe radial Z-Z de la virole externe 6. L'inclinaison de cette projection de carburant est-----------------------------------------------6 identique pour l'ensemble des systèmes d'injection de carburant et permet de délivrer un flux de carburant dans la même direction tangentielle de giration F, ainsi former un écoulement giratoire des gaz de combustion autour de l'axe longitudinal X-X de la chambre de combustion.More specifically, the fuel injection systems 12 can be of the type such as those described in the publication FR 3,050,255. Briefly, these fuel injection systems each comprise a fuel injection head 12a configured to project the fuel in a direction YY which is inclined relative to a radial axis ZZ of the outer shell 6. The inclination of this projection fuel is ----------------------------------------------- 6 identical for all the fuel injection systems and makes it possible to deliver a fuel flow in the same tangential direction of gyration F, thus forming a gyratory flow of the combustion gases around the longitudinal axis XX of the combustion.
Les viroles interne et externe 4, 6 de la chambre de combustion peuvent être également munies de trous de multiperforations (non représentés sur les figures) afin d'injecter un film d'air de refroidissement selon la direction tangentielle de giration F dans le foyer principal de combustion.The internal and external ferrules 4, 6 of the combustion chamber can also be provided with multi-perforation holes (not shown in the figures) in order to inject a film of cooling air in the tangential direction of gyration F into the main hearth combustion.
Selon l'invention, il est prévu de positionner au moins une préchambre de combustion 14 comprenant un foyer de combustion 16 qui est indépendant du foyer principal de combustion 8 et qui s'ouvre à l'intérieur de celui-ci selon la direction tangentielle de giration F, ce foyer de combustion 16 étant alimenté en carburant par un injecteur de carburant 18.According to the invention, provision is made to position at least one combustion prechamber 14 comprising a combustion hearth 16 which is independent of the main combustion hearth 8 and which opens inside thereof in the tangential direction of gyration F, this combustion hearth 16 being supplied with fuel by a fuel injector 18.
Par foyer de combustion indépendant du foyer principal de combustion, on entend ici que le foyer de combustion 16 de la préchambre de combustion 14 n'est pas contenu dans le foyer principal de combustion 8 de sorte que la zone de combustion du mélange air/carburant à l'intérieur de ce foyer de combustion est abritée de l'écoulement giratoire des gaz de combustion dans le foyer principal de combustion.The expression “combustion hearth independent of the main combustion hearth” is understood here to mean that the combustion hearth 16 of the combustion prechamber 14 is not contained in the main combustion hearth 8 so that the combustion zone of the air / fuel mixture inside this combustion hearth is sheltered from the gyratory flow of combustion gases in the main combustion hearth.
On notera que les gaz de combustion en sortie de la préchambre de combustion seront orientés dans le sens de l'écoulement principal (i.e. direction tangentielle de giration F) et le plus tangentiellement possible afin de limiter l'interaction du jet issu de la préchambre de combustion sur l'écoulement dans le foyer principal de combustion et d'étaler son incidence sur le champ de température en sortie de chambre.It will be noted that the combustion gases at the outlet of the combustion prechamber will be oriented in the direction of the main flow (ie tangential direction of gyration F) and as tangentially as possible in order to limit the interaction of the jet coming from the prechamber of combustion on the flow in the main combustion chamber and to spread its incidence on the temperature field at the outlet of the chamber.
Par ailleurs, comme représenté sur la figure 2, la préchambre de combustion 14 est de préférence positionnée tangentiellement entre deux systèmes d'injection de carburant 12 adjacents, l'injecteur de carburant 18 débouchant dans la préchambre de combustion selon la direction tangentielle de giration F.Furthermore, as shown in FIG. 2, the combustion prechamber 14 is preferably positioned tangentially between two adjacent fuel injection systems 12, the fuel injector 18 opening into the combustion prechamber in the tangential direction of gyration F .
Ainsi, sur l'exemple de la figure 2, la chambre de combustion 2 selon l'invention comprend huit systèmes d'injection de carburant 12 qui disposés radialement sur la virole externe 6, régulièrement espacés tangentiellement autour de l'axe longitudinal X-X et qui débouchent à l'intérieur du foyer principal de combustion 8 selon la direction tangentielle de giration F, et quatre préchambres de combustion 14 positionnées chacune tangentiellement entre deux systèmes d'injection de carburant adjacents.Thus, in the example of FIG. 2, the combustion chamber 2 according to the invention comprises eight fuel injection systems 12 which arranged radially on the outer shell 6, regularly spaced tangentially around the longitudinal axis XX and which emerge inside the main combustion hearth 8 in the tangential direction of gyration F, and four combustion pre-chambers 14 each positioned tangentially between two adjacent fuel injection systems.
Cette configuration correspond à une chambre de combustion à écoulement giratoire à faibles émissions d'oxydes d'azote. Le foyer principal de combustion se compose de huit systèmes d'injection de carburant pauvre assurant typiquement le passage d'un débit d'air représentant entre 50% et 75% du débit d'air total de la chambre, et de quatre préchambres de combustion carburées par des injecteurs de carburant pilote. La flamme pauvre giratoire que les systèmes d'injection de carburant pauvre créent permet de limiter les émissions d'oxydes d'azote et de fumée. Quant aux préchambres de combustion, elles permettent de créer des flammes riches pour assurer les démarrages, les régimes de faible puissance (les huit systèmes d'injection de carburant pauvre étant non carburés pendant cette phase), et la stabilité de la combustion aux régimes de forte puissance lorsque les huit systèmes d'injection de carburant pauvre sont carburés et injectent la majorité du carburant.This configuration corresponds to a gyratory flow combustion chamber with low emissions of nitrogen oxides. The main combustion hearth consists of eight lean fuel injection systems typically ensuring the passage of an air flow representing between 50% and 75% of the total air flow of the chamber, and four combustion pre-chambers fueled by pilot fuel injectors. The poor revolving flame that lean fuel injection systems create helps limit nitrogen oxide and smoke emissions. As for the combustion pre-chambers, they create rich flames to ensure start-ups, low power regimes (the eight lean fuel injection systems being non-carburetted during this phase), and the stability of combustion at high power when the eight lean fuel injection systems are fueled and inject the majority of the fuel.
De manière plus générale, lorsque l'on cherche à obtenir une chambre de combustion à écoulement giratoire à faibles émissions d'oxydes d'azote comprenant n systèmes d'injection de carburant pauvre, le nombre de préchambres de combustion selon l'invention sera égal à n ou n/2 ou n/3.More generally, when it is sought to obtain a gyratory flow combustion chamber with low nitrogen oxide emissions comprising n lean fuel injection systems, the number of combustion pre-chambers according to the invention will be equal to n or n / 2 or n / 3.
Dans le cas où le but est d'améliorer les performances d'allumage de la chambre de combustion, il conviendra de mettre en place seulement une ou deux préchambres de combustion qui intégreront aussi les bougies d'allumage. L'alimentation en continu des injecteurs de démarrage permettra en outre de maintenir une flamme pilote et d'abaisser la limite d'extinction pauvre de la chambre globale.In the case where the aim is to improve the ignition performance of the combustion chamber, it will be advisable to install only one or two combustion pre-chambers which will also integrate the spark plugs. The continuous supply of the starter injectors will also make it possible to maintain a pilot flame and to lower the lean extinction limit of the overall chamber.
On notera que l'injecteur de carburant 18 propre à chaque préchambre de combustion 14 peut être du type injecteur mécanique si l'on cherche à améliorer les performances d'allumage de la chambre de combustion, ou du type aérodynamique lorsque l'on cherche l'amélioration de la limite d'extinction pauvre ou la réduction des émissions d'oxydes d'azote et de fumées.It will be noted that the fuel injector 18 specific to each combustion prechamber 14 can be of the mechanical injector type if one seeks to improve the ignition performance of the combustion chamber, or of the aerodynamic type when one seeks l 'improvement of the lean extinction limit or reduction of nitrogen oxides and smoke emissions.
Le foyer de combustion 16 de la préchambre de combustion 14 est typiquement formé par un renfoncement vers l'extérieur de la virole externe 6 et délimité par des parois 20 dont certaines comprennent des multiperforations (non représentées sur les figures) pour assurer leur refroidissement. De plus, la paroi de la préchambre de combustion qui est en contact avec la virole externe 6 est munie d'une barrière thermique 22.The combustion hearth 16 of the combustion prechamber 14 is typically formed by a recess towards the outside of the external shell 6 and delimited by walls 20, some of which include multi-perforations (not shown in the figures) to ensure their cooling. In addition, the wall of the combustion prechamber which is in contact with the outer shell 6 is provided with a thermal barrier 22.
La préchambre de combustion, et notamment ses parois 20 formant le renfoncement, est avantageusement formée par fabrication additive métallique (ou fusion laser par projection de poudre).The combustion prechamber, and in particular its walls 20 forming the recess, is advantageously formed by metal additive manufacturing (or laser fusion by spraying of powder).
On notera encore que dans les exemples de réalisation de l'invention représentés par les figures 1 et 2, les systèmes d'injection de carburant 12 et les préchambres de combustion 14 sont positionnés radialement sur la virole externe 6 de la chambre de combustion. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à une telle configuration, les préchambres de combustion pouvant être localisées sur le fond de chambre 10 tout en s'ouvrant à l'intérieur du foyer principal de combustion selon la direction tangentielle de giration.It will also be noted that in the exemplary embodiments of the invention represented by FIGS. 1 and 2, the fuel injection systems 12 and the combustion pre-chambers 14 are positioned radially on the outer shell 6 of the combustion chamber. Of course, the invention is not limited to such a configuration, the combustion pre-chambers being able to be located on the bottom of the chamber 10 while opening inside the main combustion hearth in the tangential direction of gyration.
Claims (11)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1853643A FR3080672B1 (en) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | PRECHAMBER FOR ROTARY-FLOW RING COMBUSTION CHAMBER FOR GAS TURBINE ENGINE |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR1853643 | 2018-04-26 | ||
| FR1853643A FR3080672B1 (en) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | PRECHAMBER FOR ROTARY-FLOW RING COMBUSTION CHAMBER FOR GAS TURBINE ENGINE |
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ID=62684943
Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4019845A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-29 | Collins Engine Nozzles, Inc. | Tangentially mounted torch ignitors |
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-
2018
- 2018-04-26 FR FR1853643A patent/FR3080672B1/en active Active
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| EP4019845A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-29 | Collins Engine Nozzles, Inc. | Tangentially mounted torch ignitors |
| US11415059B2 (en) | 2020-12-23 | 2022-08-16 | Collins Engine Nozzles, Inc. | Tangentially mounted torch ignitors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3080672B1 (en) | 2020-05-08 |
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