FR3081539A1 - Fond de chambre de combustion de turbomachine - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une paroi (118) de fond de chambre de combustion de turbomachine à gaz. Cette paroi de fond comprend des ouvertures (119) de montage de systèmes d'apport d'air comburant et des trous (128) pour le passage d'air de refroidissement, entre au moins un orifice d'entrée (128a) et au moins un orifice de sortie desdits trous. Les trous (128) s'étendent de façon intérieure le long de la paroi de fond, l'orifice de sortie étant situé plus près de l'ouverture (119) qui lui est adjacente que ne l'est l'orifice d'entrée.
Description
FOND DE CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOMACHINE
CONTEXTE ET RESUME DE L’INVENTION [001] La présente invention concerne le domaine des chambres de combustion de turbomachine à gaz pour aéronef.
[002] Dans le domaine sont connues de telles chambres de combustion comportant :
- deux parois interne et externe respectivement (appelées aussi viroles interne et externe, ou parois longitudinales), et
- un fond de chambre (FDC) s’étendant entre lesdites parois interne et externe et comprenant des premières ouvertures de montage de dispositifs d'injection (notamment) d’air comburant pour injecter ce comburant à travers lesdites ouvertures.
[003] Un déflecteur est en outre souvent disposé en aval de la paroi de fond, pour la protéger thermiquement vis-à-vis du foyer de la chambre de combustion dans laquelle s’opère la combustion, le déflecteur présentant des secondes ouvertures de montage desdits dispositifs d'injection de comburant (c’est-à-dire configurés à cette fin), les premières et secondes ouvertures étant alors a priori coaxiales. Pour mémoire le foyer d’une chambre de combustion est délimité par lesdites parois longitudinales et le fond de chambre.
[004] Typiquement, deux fonctions principales d’un déflecteur sont de protéger thermiquement le fond de chambre, qui est souvent plus structural, et de créer un film « coupelle » pour le refroidissement amont des (surfaces orientées vers l’intérieur de la chambre des) parois interne et externe, grâce au débit d’impact provenant du fond de chambre percé. Néanmoins, il s’avère que ce débit en zone primaire du foyer (partie amont) perturbe la stabilité de la combustion et le refroidissement précoce des parois interne et/ou externe accentue le gradient thermique en zone critique, autour de trous les traversant typiquement appelés trous primaire et/ou de dilution [005] Pour la combustion dans le foyer, des dispositifs d'injection de carburant, pour injecter du carburant à travers au moins lesdites premières ouvertures, sont aussi prévus, sur ces chambres de combustion.
[006] Dans la présente demande :
- axial a pour sens : s’étendant (sensiblement) parallèlement à l’axe général des système d'apport (ou d’injection) d’air comburant et des têtes d’injecteurs de carburant, lequel axe général est aussi celui desdites premières ouvertures de montage précitées ;
- interne et externe a pour sens (sensiblement) radialement interne et radialement externe vis-à-vis :
-- de l’axe longitudinal X autour duquel la chambre de combustion s’étend, pour lesdites parois longitudinales de la chambre, ou
-- dudit axe général précité (axe 122a ci-après), pour les autres éléments dont il est question dans le présent texte ;
- les expressions amont et aval sont à considérer en référence au sens de circulation général de l’air dans la chambre de combustion, l’air ici concerné arrivant de l’amont (du/des compresseur(s)) pour, avec du carburant, entrer dans le foyer à travers le fond de chambre, les gaz issus de la combustion sortant à l’aval pour passer ensuite dans la(les) turbine(s).
[007] FR 2 998 038 divulgue une telle chambre de combustion dans laquelle on trouve un fond de chambre à deux parois : amont et aval, la seconde jouant un rôle de déflecteur, avec un espace (ou une enceinte) entre elles, cet espace étant alimenté en air via des multi-perforations, afin d’assurer un refroidissement par impact de la paroi aval, laquelle est directement exposé au rayonnement de la flamme. L’air est ensuite éjecté par des fentes ou des trous en direction des (dites surfaces orientées vers l’intérieur de la chambre des) parois interne et externe afin d’amorcer un film d’air qui est ensuite relayé par les trous de multi-perforations de ces parois.
[008] Dans le présent brevet, les fonds de chambre de telles chambres de combustion sont en particulier concernés.
[009] Un problème technique ici adressé concerne la dégradation de l’état en service du fond de chambre. Il a en effet été constaté des phénomènes de brûlures à l’endroit du fond de chambre. Des criques ont également été observées.
[010] Compte tenu des analyses effectuées, le niveau thermique de l’exposition de ces différentes pièces semble être à l’origine des endommagements constatés. En effet, la zone concernée est massive et à forte inertie thermique. Néanmoins, la technologie actuelle rend son refroidissement difficile.
[011] C’est afin d’apporter une solution aux difficultés ci-avant évoquées qu’il est proposé :
- de faire évoluer une paroi de fond de chambre de combustion de turbomachine à gaz pour aéronef destinée à relier des parois longitudinales de ladite chambre de combustion (parois interne et externe précitées), sensiblement transversalement à elles, ladite paroi de fond comprenant :
-- au moins une ouverture axiale pour le montage d’au moins un système d'apport d’air comburant (SI), et
-- des trous la traversant, pour le passage d'air de refroidissement, entre au moins un orifice d’entrée et au moins un orifice de sortie desdits trous,
- avec pour caractéristique importante que les trous précités s’étendent de façon intérieure le long de la paroi de fond, l’orifice de sortie étant situé plus près de ladite au moins une ouverture que l’orifice d’entrée. Donc, l’orifice de sortie est situé à plus faible distance de cette ouverture que ne l’est l’orifice d’entrée.
[012] L’ expression « le long de la paroi de fond de chambre » indique que lesdits trous s’étendent (au moins sur l’essentiel de leur longueur) transversalement à l’épaisseur de cette paroi, intérieurement. En considérant une zone sensiblement plane de cette paroi de fond, lesdits trous s’étendent, à l’intérieur de cette paroi, sensiblement dans le plan de celle-ci, et donc pas transversalement à ce plan. Dès lors que le fond de chambre s’étend (globalement) entre lesdites parois interne et externe, lesdits trous intérieurs s’étendront (au moins sur l’essentiel de leur longueur) sensiblement transversalement à l’axe longitudinal précité de la chambre de combustion [013] Par ailleurs, ces trous définiront favorablement des canalisations (d’air). L’expression « canalisation » vise à marquer que lesdits trous seront favorablement très longs par rapport à leur(s) section(s) transversale(s), typiquement leur(s) diamètre(s), ce rapport étant ainsi supérieur à 5, voire de préférence 10, y compris si ladite section transversale varie. On considérera alors la section transversale maximum.
[014] Chacun de ces trous va ainsi pouvoir assurer une circuilation d’air de refroidissement alimentée par le plus fort différentiel de pression disponible. Le débit d’air obtenu permettra de récupérer des calories par pompage dans le fond de chambre. On pourra en outre a minima limiter le recours à un déflecteur (voir ci-après).
[015] De préférence, l’orifice d’entrée du(des) trous en cause sera situé vers une périphérie externe de la paroi de fond de chambre.
[016] Ainsi, on pourra privilégier une réalisation plus aisée (accès par cette périphérie) et bénéficier d’une longueur de trous, ou canalisations, potentiellement la plus longue, avec donc un effet thermique optimisé.
[017] De préférence, ladite paroi de fond de chambre présentera en périphérie externe une partie courbée formant un rebord orienté vers l’amont, vers une extrémité libre duquel l’(les)orifice(s) d’entrée sera(seront) situé(s). [018] Outre les avantages qui précèdent, on pourra alors bénéficier de ce rebord pour à la fois gérer le problème thermique précité (en allongeant d’autant la longueur desdits trous) et fixer par ce rebord la paroi de fond de chambre et les parois longitudinales (parois interne et externe précitées), avec ainsi un possible impact thermique indirect sur ces parois longitudinales.
[019] Si le rebord est orienté vers l’amont on pourra en outre faire entrer un air plus frais.
[020] De préférence, lesdits trous déboucheront sur la tranche de la paroi de fond de chambre à l’endroit des orifices d’entrée et/ou de sortie.
[021] On privilégiera alors d’autant plus, respectivement, une réalisation plus aisée et une longueur de trous importante. En outre, faire déboucher les orifices de sortie des trous sur la tranche (radialement interne) de la paroi de fond de chambre, ou du moins dans l’environnement immédiat de ladite (chaque) ouverture de montage du(des) système(s) d'apport d’air comburant, permettra que le débit d’air obtenu, ayant récupéré des calories par pompage dans le fond de chambre, débouche dans la chambre(entrée du foyer) pour alimenter la combustion. A noter qu’un tel air réchauffé sera bénéfique pour la stabilité de la combustion, les canalisations (trous) étant alimentées par le plus fort différentiel de pression disponible.
[022] Certains au moins desdits trous pourront définir individuellement une ligne sinueuse sur une partie au moins de leur longueur.
[023] Ainsi, on pourra tendre vers une réalisation des trous/canalisations au plus juste pour que la paroi de fond de chambre assure à la fois une fonction structurale et qu’elle soit efficacement refroidie. Ainsi une forme sinueuse permettra de conserver une épaisseur matière constante (du moins suffisante) et de maximiser la surface d’échange afin de ne pas créer de faiblesse mécanique ni de zone susceptible de favoriser les points chauds. Elle favorisera la prise en compte les problématiques d’homogénéisation de la thermique du fond de chambre et de sa durée de vie.
[024] Est aussi concernée une chambre de combustion de turbomachine à gaz pour aéronef, en elle-même, comprenant :
- desdites parois longitudinales,
- un dit foyer où se passe la combustion,
- au moins une dite paroi de fond de chambre, avec tout ou partie des caractéristiques précitées, reliant ces parois longitudinales, et
- au moins un dit système d'apport d’air comburant (SI) comprenant un bol monté dans ladite au moins une ouverture, ou monobloc avec ladite au moins une paroi de fond de chambre qui en est pourvue.
[025] De préférence le(les) système(s) d'apport d’air comburant comprendra(ont) en outre au moins un passage d’alimentation vers une périphérie externe du bol, et/ou au moins une vrille, prévu(e)(s) respectivement pour être alimenté(e)(s) en air comburant à apporter à l’intérieur du bol, en mélange avec l’air ayant traversé lesdits seconds trous. [026] Ainsi, en particulier avec des orifices de sortie des trous d’air précités débouchant sur la tranche (radialement interne) de la paroi de fond de chambre, ou du moins dans l’environnement immédiat de ladite (chaque) ouverture de montage du(des) système(s) d'apport d’air comburant, on pourra, outre récupérer des calories par pompage dans le fond de chambre, alimenter la combustion avec cet air réchauffé, favorable donc à la stabilité de la combustion.
[027] En relation avec ce qui précède, il est proposé que le bol précité soit (typiquement à l’endroit d’une partie évasée) traversé par des seconds trous et/ou des troisième trous de passage de fluide (a priori uniquement de l’air). Ces seconds trous et/ou troisième trous déboucheront dans le foyer de la chambre de combustion et, à proximité d’eux, pourront déboucher certains au moins des orifices de sortie (de certains au moins) desdits trous de la paroi de fond de chambre, de façon que de l’air (réchauffé) ayant traversé ces trous puisse aussi traverser lesdits seconds et/ou troisièmes trous, en direction donc dudit foyer.
[028] En liaison avec l’aspect précité concernant l’effet combiné de fixation de ladite paroi de fond de chambre et de gestion thermique dans l’environnement de cette fixation, il est proposé qu’à l’endroit d’un dit rebord formé, en périphérie externe de la paroi, par une partie courbée, ladite au moins une paroi de fond de chambre soit fixée avec les parois longitudinales par des vis que contourneront certains desdits trous/canalisations de la paroi de fond de chambre.
[029] Avec une chambre de combustion présentant tout ou partie des caractéristiques précitées, on va ainsi pouvoir disposer d’une paroi de fond de chambre qui fait directement face au foyer intérieur de la chambre, sans interposition de plaque déflecteur, sous-entendu disposé en face, légèrement en aval de ladite paroi de fond, comme elle transversalement auxdites parois interne et externe.
[030] En fait, avec une paroi de fond de chambre sans trou transversal (c’est-à-dire sensiblement axial) pour l’air de refroidissement (trous appelés ci-avant « multi-perforations »), il va être possible de réaliser une telle paroi et un déflecteur en une seule pièce. La fonction film coupelle pourrait alors être supprimée et les fonctions thermique et structurale pourraient être assurées par le fond de chambre monobloc. Le gain de masse par rapport à des pièces distinctes dépendrait du besoin en refroidissement et de la tenue mécanique.
[031] C’est ainsi qu’il est par ailleurs proposé que la fabrication de ladite paroi de fond de chambre soit réalisée par fabrication additive, en prévoyant une fabrication desdits trous de cette paroi avec une section inférieure à l’épaisseur restante de ladite paroi de fond de part et d’autre de cette section. [032] Il deviendra alors possible d’intégrer dans un espace assez faible un réseau de trous formant canalisations, avec donc, escomptés, un gain de masse et un refroidissement efficace et optimisé de zones critiques. La fabrication additive doit permettre de construire lesdits trous/canalisations au plus juste pour assurer à la fois la fonction structurale et la fonction refroidissement du fond de chambre. Ainsi de possibles formes sinueuses comme précité permettront-elles de conserver une épaisseur matière constante et de maximiser la surface d’échange afin de ne pas créer de faiblesse mécanique ni de zone susceptible de favoriser les points chauds.
[033] L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est un schéma de chambre de combustion de turbomachine à gaz selon l’art antérieur ;
la figure 2 est une coupe selon la direction ll-ll de la figure 3 d’une partie amont de chambre de combustion de turbomachine à gaz, à paroi de fond conforme à l’invention ;
la figure 3 est un schéma d’un secteur de cette paroi de fond fixée avec lesdites parois interne et externe de ladite chambre ;
la figure 4 est un schéma agrandi dudit secteur de cette paroi de fond;
la figure 5 montre un contournement d’une vis de fixation ;
les figures 6,7 schématisent des formes de dits trous ou conduits d’air traversant la paroi de fond de chambre, la figure 7 présentant en outre un agrandissement local ;
la figure 8 est un schéma de forme sinueuse de ces dits trous ou conduits d’air ; et les figures 9,10,11 schématisent des alternatives au mode de réalisation de la figure 2.
DESCRIPTION DETAILLEE [034] La figure 1 illustre une chambre de combustion 10 d'une turbomachine 1 à gaz pour aéronef conformément à l'art antérieur. La turbomachine 1 comporte, en amont (AM) par rapport au sens global de circulation des gaz dans la turbomachine (flèche 11) un compresseur non représenté dans lequel de l'air est comprimé avant d'être injecté par un conduit annulaire de diffusion dans un carter externe de chambre 5, puis dans la chambre de combustion 10 montée dans ce carter externe 5. L'air comprimé est introduit dans la chambre de combustion 10 et mélangé à du carburant issu d'injecteurs 12. Les gaz issus de la combustion sont dirigés vers une turbine haute pression non représentée, située en aval (AV) de la sortie de la chambre 10. La chambre de combustion 10, qui est du type annulaire, comporte une paroi radialement interne 14 et une paroi radialement externe 16 (dites aussi parois longitudinales), dont les extrémités amont sont reliées par une paroi de fond 18 s'étendant sensiblement radialement. La paroi de fond 18 comporte une pluralité d'ouvertures 19 axiales servant au montage de dispositifs 20 d'injection d’air comburant appelés aussi systèmes d'apport d’air comburant. Des têtes d’injecteurs de carburant 12 sont par ailleurs engagées en face des ouvertures 19. Des trous, de circulation d’air de dilution et/ou de refroidissement, 140 et 160, peuvent traverser les parois interne 14 et/ou externe 16, respectivement.
[035] Les parois longitudinales 14 et 16 peuvent être sensiblement coaxiales entre elles et parallèles à l’axe 22a, cet axe appartenant au plan de coupe des figures 1,2 et 9-11 et étant donc l’axe général d’alignement de chaque dispositif 20 d'injection d’air comburant et de chaque tête d’injecteurs de carburant 12 associé. La chambre de combustion 10 se développe par contre, annulairement, autour de l’axe X qui est l’axe général de la turbomachine 1 autour duquel tournent les éléments tournant du(des)compresseur(s) et de la(des) turbines. Dans l’exemple, un angle aigu existe entre les axes X et 22a. Ces deux axes pourraient être parallèles. Le fond de chambre 18 de la chambre de combustion 10 comporte en outre des déflecteurs 24 montés en aval de la paroi de fond 18 et destinés à la protéger de la flamme formée dans le foyer 15 de la chambre de combustion 10, défini entre les parois 14,16. Les déflecteurs 24 sont disposés, par secteurs successifs autour de l’axe X, de façon adjacente par leurs bords latéraux, de manière à former une couronne annulaire de déflecteurs.
[036] La paroi de fond 18 comporte des multiperforations 28 servant au passage d'air issu du compresseur et débouchant dans l'espace annulaire 30 ménagé entre la paroi de fond 18 et les déflecteurs 24. La ventilation de la paroi de fond 18 peut n'être pas homogène sur toute sa circonférence.
[037] Sur les figures 2-11, qui illustrent plusieurs modes de réalisation de l’invention, respectivement monobloc et non monobloc, avec différents perçages, les pièces identiques, et/ou de fonctions identiques, à celles présentées en relation avec la figure 1 ont le même repère, augmenté de 100.
[038] Ainsi voit-on que, dans tous les modes de réalisation ci-après détaillés on retrouve, comme sur les figures 2-11, une paroi annulaire 118 de fond de chambre de combustion annulaire reliant entre elles les parois longitudinales 114,116, sensiblement transversalement à elles. La paroi de fond 118 présente :
- des ouvertures 119 pour le montage des systèmes d'apport d’air comburant 120,
- et des trous 128 la traversant, pour le passage d'air de refroidissement, entre au moins un orifice d’entrée 128a et au moins un orifice de sortie 128b de ces trous.
[039] En outre, pour chercher à surmonter une partie au moins des problèmes et inconvénients évoqués ci-avant, il est dans l’invention proposé que, comme déjà expliqué, les trous 128 de passage d'air de refroidissement traversant la paroi de fond 118 s’étendent de façon intérieure le long de cette paroi de fond, entre au moins un dit orifice d’entrée 128a et au moins un dit orifice de sortie 128b.
[040] Par rapport à l’ouverture 119 qui lui est la plus adjacente, l’orifice de sortie 128b est situé plus près de l’ouverture 119 que l’orifice d’entrée 128a, comme on le voit mieux figure 4.
[041] Ainsi, c’est dans (intérieurement le long de) l’épaisseur totale e de la paroi de fond 118 que passeront, ou circuleront, une partie au moins de ces trous 128 de passage d'air de refroidissement.
[042] Pour réaliser cela, il sera certainement en pratique favorable de situer l’(chaque) orifice d’entrée 128a vers une périphérie externe 178a (externe par rapport à l’axe 122a) de ladite paroi de fond 118.
[043] Plutôt que monobloc sur 360°, la paroi de fond 118 comprendra de préférence, autour de l’axe 122a, une succession circonférentielle de secteurs 148a de paroi chacun pourvu d’une ouverture 119; voir notamment figure 3.
[044] Pour sa fixation, la paroi de fond 118 présente à sa périphérie externe un rebord annulaire amont 138a sensiblement cylindrique, tourné vers l’amont, de fixation à l'extrémité amont de la paroi externe 116 de la chambre, et à sa périphérie interne un rebord annulaire (tourné vers I’) amont 138b sensiblement cylindrique de fixation à l'extrémité amont de la paroi interne 114 de la chambre. La fixation en elle-même est assurée par des moyens du type vis-écrou 32 qui traversent des orifices 34 ménagés dans les rebords 138a, 138b, radialement à l’axe 122a ; voir figure 5.
[045] Pour associer qualités de fixation et de refroidissement, il est proposé que certains desdits trous 128 de la paroi de fond contournent les vis 32 (et leurs orifices 34) ; figure 5.
[046] C’est en particulier vers les extrémités libres amont 158a, 158b respectives de ces rebords de fixations 138a, 138b que seront situés les orifices d’entrée 128a des trous 128 de passage d'air de refroidissement précités ; voir figures 5,6.
[047] Ainsi, c’est alors à l’écart des zones chaudes et de fixation, à partir de la tranche libre 168a et/ou 168b de ces rebords de fixations 138a, 138b, que l’air de refroidissement pourra circuler dans la paroi 118.
[048] Vers la sortie, après avoir conduit l’air, les trous 128 pourront aussi déboucher sur la tranche intérieure 168c de la paroi de fond ; voir figures 3,9. [049] On pourra de la sorte refroidir au mieux, à cœur, la paroi de fond 118, secteur par secteur si elle est ainsi formée.
[050] Dans l’épaisseur de la paroi de fond 118, la section des trous128 pourra être constante ou variable. Elle pourra être rectangulaire (figure 6) ou circulaire (figure 7), par exemple.
[051] Sur ce point, on pourra constater sur la plupart des figures 2 et suivantes que les trous 128 sont, comme préféré, très longs par rapport à leur section transversale (que celle-ci soit unique ou variable), ce rapport étant supérieur à 5, voire de préférence 10, y compris si ladite section transversale varie. On considérera alors la section transversale maximum.
L’expression « canalisation » vise à marquer ce rapport longueur (L) / section (S) > 5, comme on le voit par exemple figure 5.
[052] Le nombre d’entrées 128a et le nombre de sorties 128b seront à définir en fonction des besoins. A une entrée ne correspondra pas forcément une unique sortie ; et inversement. On peut par exemple prévoir une bouche d’entrée 128a unique en forme de longue fente, des raccordements 36 internes au fond de chambre (figure 7) ou des sorties en différents endroits; par exemple, une sortie au niveau du système d’injection d’air (trous de bol et collerette) et une sortie le long de la paroi 118.
[053] Notamment par fabrication additive (un des procédés de fabrication, la plupart du temps assisté par ordinateur, visant à une mise en forme d’une pièce par ajout de matière, par empilement de couches successives), il sera possible de fabhquer/construire des trous/canalisations 128 pour assurer au plus juste à la fois la fonction structurale et la fonction refroidissement du fond 118 de chambre. Il sera ainsi possible que certains au moins de ces trous ou conduits définissent individuellement une ligne sinueuse, sur une partie au moins de leur longueur, comme sur la figure 8, permettant ainsi de conserver une épaisseur de matière constante et de maximiser la surface d’échange afin de ne pas créer de faiblesse mécanique ni de zone susceptible de favoriser les points chauds.
[054] Avec une fabrication additive, on pourra en particulier fabriquer les trous/canalisations 128 de la paroi 118 avec une section e1 (tel qu’un diamètre) inférieur à l’épaisseur restante (e2a + e2b) de ladite la paroi de fond, de part et d’autre de cette section ; soit e1 < e2a + e2b ; figure 7. Ceci permettra :
- de rassembler un fond de chambre et un déflecteur en une seule pièce, et que les trous/canalisations 128 soient alimentés par le plus fort différentiel de pression disponible,
- et de réaliser des trous/canalisations 128 de très faible diamètre, sur une distance de parcours dans la pièce de plusieurs cm, et pour des trajectoires possiblement non rectilignes.
[055] Des diamètres e1 de trous/canalisations 128 inférieurs au millimètre doivent permettre de conserver une épaisseur (e2a+e2b) de fond de chambre faible et un rôle structural assuré. Une épaisseur minimum de matière sera ainsi conservée. Ces diamètres seront favorablement de l’ordre d’un quart à un tiers de l’épaisseur total (e1+e2a+e2b) du fond de chambre. [056] Les figures 2 et 9-11 détaillent schématiquement l’environnement de la paroi 118 de fond de chambre. Ainsi, constate-on que la chambre de combustion 101 est alimentée par du carburant liquide mélangé à de l'air. Le carburant liquide y est amené par les têtes d’injecteurs de carburant 112 engagées en face (juste en amont) des ouvertures 119, suivant chaque axe 122a, après avoir traversé chacune l’ouverture axiale 37 d’un capotage annulaire 39 fixé péhphériquement aux parois 114,116. Initiée au niveau de l'injecteur, la vaporisation du carburant est poursuivie au niveau d'un venturi 38 et d'un bol 40 de prévaporisation de forme générale annulaire, typiquement tronconique, par l'effet de l'air sous pression provenant du compresseur précité. Pour traverser l’ouverture 119 considérée, l'air sous pression traverse une ou plusieurs vrilles radiales 42 du système 120 correspondant, afin d’assurer une mise en rotation du carburant pulvérisé par la tête d’injecteur de carburant 112 coaxiale audit système 120 concerné. Chaque vrille radiale peut comprendre une vrille amont 42a et une vrille ava 42b, adjacentes. Chaque bol 40 peut présenter en extrémité aval une collerette 44 formant un rebord extérieur, qui peut être radial. Les vrilles pourraient aussi être axiales.
[057] Les figures 2,10-11 montrent, par des flèches simples, différents chemins d’apport d’air vers le foyer 115 et, figure 2, par une flèche double, un chemin d’apport de carburant vers ce même foyer 115, lequel s’étend axialement depuis la paroi 118 de fond de chambre, entre les parois longitudinales 114,116.
[058] Chaque bol 40 du système 120 d'apport d’air comburant est monté dans (ou entoure, dans une réalisation monobloc ; voir ci-après) l’ouverture 119 de l’un des secteurs de la paroi de fond de chambre 118.
[059] Le bol 40 est traversé par l’air et le carburant devant s’enflammer dans le foyer 115.
[060] Issu de l’air comprimé en amont (flèche 11), l’air comprimé de refroidissement ayant circulé dans les trous/canalisations128, peut ressortir par :
- des seconds trous 46 traversant le bol 40, obliquement, en direction de l’axe 22a, et/ou
- des troisième trous 48 traversant aussi le bol 40, juste en face de la collerette 44, pour la refroidir, par impact.
[061] Les troisième trous 48 sont sensiblement parallèles à l’axe 122a.
[062] Avant de passer par les seconds 46 et troisième trous 48, l’air ayant circulé dans les trous/canalisations 128 sera de préférence ressorti parla tranche de la paroi 118, en 128b (voir figures 2,9-11), afin d’alimenter une chambre intermédiaire 50 de distribution d’air, annulaire autour de l’axe 122a. La chambre de distribution 50 est fermée en amont par une paroi coudée 52 liée tant à la paroi 118, vers son bord intérieur, qu’au bol 40.
[063] La paroi coudée 52 peut être traversée par au moins un passage 54 d’apport, dans la chambre de distribution 50, d’air issu du flux 111 mais n’ayant pas traversé les trous/canalisations128.
[064] Ainsi, chaque système 120 d'apport d’air comburant pourra comprendre au moins un dit passage 54 d’alimentation vers une périphérie externe du bol, et/ou au moins une vrille 42, prévu(e)(s) respectivement pour être alimenté(e)(s) en air comburant à apporter à l’intérieur du bol 40, en mélange avec l’air, issu de la paroi 118 de fond de chambre, et ayant donc traversé les seconds trous 46, pour une amenée d’air directement à l’endroit de l’ouverture 119 considérée.
[065] La périphérie externe concernée du bol 40 et les seconds trous 46 seront favorablement situés dans sa partie aval 40a qui s’évase vers l’aval, afin de répartir le mélange air/carburant dans le foyer 115.
[066] Si on souhaite en outre créer un film « coupelle » pour le refroidissement amont des (dites surfaces orientées vers la chambre des) parois interne 114 et externe 116, grâce à un débit d’impact provenant du fond de chambre 118, certaines des sorties 128b, telles celles 128b1, 128b2 figure 11, pourront traverser une épaisseur restante de la paroi 118, en travers de cette épaisseur donc. Ces sorties 128b1, 128b2, raccordées aux trous/canalisations128, seront proches des rebords 138a, 138b, tout en étant dirigées vers l’aval, à proximité immédiate des parois interne 114 et externe 116, respectivement.
[067] Dans tous les exemples précités (voir figures 2,9-11 ), la paroi de fond 118 fait directement face au foyer intérieur 115, sans interposition de plaque déflecteur, à la différence de la solution de la figure 1.
[068] Outre la fabrication additive qui pourra l’avoir permis (cf. ci-avant), cette spécificité est bien sûr liée aux trous/canalisations 128.
[069] Concernant la liaison paroi de fond 118/système 120 d'apport d’air comburant, plusieurs cas ont été prévus :
- d’abord, la paroi de fond 118 et le système 120 peuvent être soudés ensemble (notamment brasés) ; cf. figure 2,
- en alternative, la paroi de fond 118 et le système 120 peuvent être monoblocs (notamment si fabrication additive) ; cf. figures 9,10-11.
[070] Dans les deux cas, on a lié, vers le pourtour de l’ouverture 119, la paroi 118 à la face extérieure de la partie 40a évasée du bol 40 et à l’extrémité aval de la paroi coudée 52. De façon à former la chambre annulaire 50, on a en outre lié ensemble les extrémités amont du bol 40 et de la paroi coudée 52.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Paroi (118) de fond de chambre de combustion de turbomachine à gaz pour aéronef destinée à relier des parois longitudinales (114,116) de ladite chambre de combustion, sensiblement transversalement à elles, la paroi de fond (118) comprenant au moins une ouverture (119) axiale (122a) pour le montage d’au moins un système d'apport d’air comburant (120) et des trous (128) la traversant, pour le passage d'air de refroidissement, entre au moins un orifice d’entrée (128a) et au moins un orifice de sortie desdits trous, caractérisée en ce que les trous (128) s’étendent le long de la paroi de fond à l’intérieur de celle-ci, l’orifice de sortie (128b) étant situé plus près de ladite au moins une ouverture (119) que l’orifice d’entrée.
- 2. Paroi de fond de chambre de combustion selon la revendication 1, dans laquelle lesdits trous (128) définissent des canalisations.
- 3. Paroi de fond de chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’orifice d’entrée (128a) est situé vers une périphérie externe de ladite paroi de fond (118).
- 4. Paroi de fond de chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui présente en périphérie externe une partie courbée (138a, 138b) formant un rebord vers une extrémité libre duquel ledit au moins un orifice d’entrée (128a) est situé.
- 5. Paroi de fond de chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle lesdits trous (128) débouchent sur la tranche (168a, 168b) de la paroi de fond, à l’endroit des orifices d’entrée (128a) et/ou de sortie (128b).
- 6. Paroi de fond de chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle certains au moins desdits trous (128) définissent individuellement une ligne sinueuse sur une partie au moins de leur longueur.
- 7. Chambre de combustion (101) de turbomachine à gaz pour aéronef comprenant :- des parois longitudinales (114, 116),- un foyer (115) où se passe la combustion,- au moins une dite paroi (118) de fond de chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes reliant lesdites parois longitudinales, et- au moins un système (120) d'apport d’air comburant comprenant un bol (40) monté dans ladite au moins une ouverture (119), ou monobloc avec ladite au moins une paroi de fond de chambre (118).
- 8. Chambre de combustion selon la revendication 7, dans laquelle le bol (40) est traversé par des seconds trous (46) et/ou des troisième trous (48) de passage de fluide, débouchant dans le foyer (115) et à proximité desquels débouchent certains au moins des orifices (128b) de sortie de certains au moins desdits trous (128) de la paroi de fond, de façon que de l’air ayant traversé cesdits trous (128) puisse aussi traverser lesdits seconds et/ou troisième trous.
- 9. Chambre de combustion selon la revendication 8, dans laquelle ledit au moins un système (120) d'apport d’air comburant comprend en outre au moins un passage (54) d’alimentation vers une périphérie externe du bol, et/ou au moins une vrille (42), prévu(e)(s) respectivement pour être alimenté(e)(s) en air comburant à apporter à l’intérieur du bol (40), en mélange avec l’air ayant traversé lesdits seconds trous (46).
- 10. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle, à l’endroit d’un rebord (138a, 138b) formé, en périphérie externe, par une partie courbée, ladite au moins une paroi de fond (118) est fixée avec les parois longitudinales (114,116) par des vis (32) que contournent certains desdits trous (128) de la paroi de fond.
- 11. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans laquelle ladite paroi de fond (118) fait directement face au foyer intérieur (115)
- 12. Procédé de fabrication, par fabrication additive, d’une dite paroi de fond de chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on fabrique lesdits trous (128) de la paroi de fond (118) avec une section inférieure (e1) à l’épaisseur restante 5 (e2a + e2b) de ladite paroi de fond, de part et d’autre de cette section.
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