FR3084446A1 - Chambre de combustion monobloc - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une chambre de combustion pour une turbomachine à gaz, comprenant des parois interne et externe (16") respectivement, un fond de chambre (20''), et un déflecteur (21'') disposé en aval du fond de chambre, pour le protéger thermiquement. Les parois interne et externe (16") et le déflecteur (21'') forment un ensemble monobloc (100).

Description

CHAMBRE DE COMBUSTION MONOBLOC

PRESENTATION [001] La présente invention concerne une chambre de combustion pour une turbomachine à gaz, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'aéronef.

[002] Dans ce domaine sont connues des chambres de combustion comportant :

- deux parois interne et externe respectivement, et

- un fond de chambre (FDC ; à une ou deux parois) s’étendant entre lesdites parois interne et externe et comprenant des premières ouvertures de montage de dispositifs d'injection de carburant pour injecter du carburant à travers lesdites ouvertures,

- un déflecteur situé en aval de la paroi de fond, pour la protéger thermiquement, et présentant des secondes ouvertures de montage des dispositifs d'injection de carburant (c’est-à-dire configurés à cette fin).

[003] FR 2 998 038 divulgue une telle chambre de combustion dans laquelle on trouve un fond de chambre à deux parois : amont et aval, avec un espace (ou une enceinte) entre elles, cet espace étant alimenté en air via des trous de 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 parois interne et externe afin d’amorcer un film d’air qui est ensuite relayé par les trous multiperforations de ces parois.

[004] Le fond de chambre qui est directement exposé au rayonnement dans cette configuration annulaire est ainsi soumise à des contraintes thermiques fortes qui vont au fil des cycles de fonctionnement la déformer et ne plus lui permettre d’assurer de façon satisfaisante sa fonction principale vis-à-vis de la paroi amont, d’autant qu’il est fréquent de protéger thermiquement (vis-àvis de la flamme dans le foyer) le fond de chambre par un déflecteur (ou une couronne de déflecteurs) monté(e) dans la chambre, directement en aval de la paroi de fond. Appliqué aux solutions antérieures comme dans celles des figures 1,2 (voir ci-après et élément repéré 21 ou 2T), le terme « déflecteur » est à considérer comme couvrant tant une pièce monobloc que, comme habituellement, une succession de secteurs formant un anneau protecteur, ou une « couronne de déflecteurs ».

[005] Sans déflecteur, ni une tenue thermique suffisante dans le temps de la paroi aval, le fond de chambre risque normalement de (trop) rapidement voir son intégrité altérée. Des jeux peuvent apparaître, qui génèrent des problèmes de pollution, de consommation de carburant, et de rallumage de la chambre en cas d'extinction. L'ajout d'un système de sécurité du type « fail safe » (mode Sécurité-Défaut) est en outre une solution inadaptée, qui alourdit la chambre de combustion.

[006] L'invention a donc notamment pour but d'apporter une solution efficace et économique à une partie au moins de ces problèmes et inconvénients, en visant l’atteinte au moins partielle des objectifs suivants par rapport à l’art antérieur par exemple de FR 2 998 038 :

- amélioration de la durée de vie de la chambre de combustion,

- réduction des fuites gazeuses parasites dans la zone du FDC équipé,

- réduction de la pollution,

- réduction de la consommation de carburant,

- amélioration des conditions d’allumage et de rallumage de la chambre,

- maîtrise de la masse globale de la chambre de combustion,

- maîtrise de la manière de fabriquer la chambre de combustion.

[007] Aussi est-il proposé que lesdites parois interne et externe et le déflecteur forment un ensemble monobloc.

[008] Ainsi, on doit pouvoir obtenir une maîtrise performante des tolérances géométriques du foyer : suppression d’opérations de soudage, métallisation du plasma...On doit pouvoir assurer, par exemple par rapport à la chambre de combustion de FR 2 998 038, un maintien du volume de la chambre pour respecter des plafonds de rallumage favorable, en cas d’extinction en vol.

[009] Avec cette solution, la paroi externe, un jeu typiquement de 20 déflecteurs et la paroi interne sont remplacés par une pièce unique ; le foyer de la chambre de combustion devient (essentiellement) fermé sur 360°, avec une ouverture en aval en vis-à-vis des DHP (distributeur haute pression). Il peut ne plus y avoir de déflecteur distinct, séparé du fond de chambre . On peut atteindre une quasi suppression des fuites entre les parois interne/externe et le fond de chambre, et entre déflecteurs sectorisés par rapport à la situation de FR 2 998 038 : La mise en place d’un foyer davantage fermé dans sa partie amont par rapport à cette situation de FR 2 998 038 supprime les fuites inter-déflecteurs sectorisés.

[010] Favorablement, l’ensemble monobloc ci-avant sera en (c’est-à-dire à base de) matériau réfractaire, qui peut être (pourra comprendre) un composite à matrice céramique (CMC).

[011] L’épaisseur de paroi pourrait être entre 0.9mm et 1,6mm.

[012] E n terme de masse, une réduction d’environ 15-25% de la masse globale de la chambre de combustion est alors visée par rapport à celle de FR 2 998 038.

[013] Cet ensemble monobloc n’a pas besoin d’être revêtu d’une barrière de protection thermique (notamment en Zirconate d’ytrium).

[014] A ce sujet, la solution proposée doit permettre que le « fond » de l’ensemble monobloc définisse une protection thermique pour le FDC, lequel pourra demeurer structurant pour la chambre de combustion, c’est-à-dire comme étant la paroi de fond par laquelle transitent principalement les efforts à passer entre la zone de fond de la chambre et lesdites parois interne et externe qui entourent la zone où se développent les flammes dans la chambre de combustion.

[015] En termes d’avantages de l’ensemble monobloc précité, on peut encore noter :

- la suppression de la barrière thermique dans le foyer (antérieurement sur l’équivalent des parois interne et externe et des déflecteurs sectorisés),

- une réduction afférente des coûts.

[016] Pour renforcer encore les avantages précités liés aux absorptions des contraintes, il est proposé que la partie formant le déflecteur dudit ensemble monobloc soit entièrement pleine, étant ainsi dépourvue d’orifices de passage d’air de refroidissement en direction des parois interne et/ou externe.

[017] On peut ainsi obtenir une suppression de la barrière thermique dans le foyer, sur l’équivalent des parois interne et externe et des déflecteurs dans FR 2 998 038.

[018] Pour par ailleurs viser à supprimer des fuites dans l’espace entre le FDC en tant que tel et le « fond » de l’ensemble monobloc défini donc par la partie formant le déflecteur, le fond de chambre sera favorablement entièrement plein, étant ainsi dépourvu d’orifices de passage d’air de refroidissement en direction de la partie formant ledit déflecteur de l’ensemble monobloc.

[019] De la sorte, notamment pas de soudage ni brasage ; pas de reprise d’usinage pour réaliser les trous antérieurs dans le FDC.

[020] Avec un ensemble monobloc, et d’autant plus à base de matériau réfractaire, une difficulté existe toutefois quant à la liaison entre le foyer monobloc (cet ensemble) et les pièces métalliques alentours de la turbomachine. A ce sujet, il est courant d’assembler deux brides métalliques avec une liaison boulonnée sur laquelle on applique un couple de serrage. L’approche n’est pas parue adaptée au présent ensemble monobloc. Dans le cas d’utilisation de matériau réfractaire, en particulier CMC, il a été préféré proposer une liaison où le matériau réfractaire est mis en appui pour être maintenu en position dans son environnement, et ainsi éviter un délaminage du matériau.

[021] En pratique, il est proposé que, vers l’extrémité amont de la chambre de combustion, soient prévus:

- un capotage s’étendant en amont du fond de chambre, et

- des premières parois (intermédiaires) métalliques de liaison interne et externe respectivement, reliant entre eux le capotage et les parois interne et externe, respectivement.

[022] Il est aussi que conseillé que, vers l’extrémité aval de ladite chambre, soient prévues des secondes parois (intermédiaires) métalliques de liaison interne et externe respectivement, présentant des brides interne et externe, respectivement, de liaison entre :

- ladite paroi interne et :

-- un carter interne (tel le carter support distributeur HP (haute pression)), et/ou une partie d’un distributeur de la turbomachine, et/ou

-- un bras aval d’un diffuseur d’air de la turbomachine, et/ou

-- un voile interne fixé audit bras aval, et

- ladite paroi externe et, une autre partie dudit distributeur et/ou un carter externe de la turbomachine.

Ledit diffuseur annulaire pourra en particulier être raccordé en amont à un (au) compresseur où de l’air admis dans la turbomachine est comprimé avant de parvenir à la chambre de combustion. Les carters interne et externe pourront être ceux qui entourent la chambre de combustion, et s’étendent autour desdites parois (métalliques) interne et externe de cette chambre. [023] Sur ces parois intermédiaires métalliques, on pourra en particulier :

- pour les liaisons entre lesdites parois interne et externe de l’ensemble monobloc et les parois métalliques de liaison interne et externe ci-dessus, respectivement, utiliser des pions et des rondelles soudées ensemble,

- tandis que les liaisons entre le FDC (métallique), le capotage (métallique) et soit les premières parois métalliques de liaison interne soit les premières parois métalliques de liaison externe, seront de préférence assurées a priori par des vis-écrou qui les traverseront.

[024] Dans une liaison avec le DHP, la solution à pions et rondelles soudées pourra permettre de maintenir la bride externe et la bride interne uniquement pour assurer une liaison d’étanchéité avec les lamelles du DHP.

[025] Entre le fond (ledit déflecteur) de l’ensemble monobloc et les éléments, métalliques, de montage des dispositifs d'injection de carburant qui traversent le FDC, lui-même métallique, se sont posés des problèmes corollaires de contraintes thermiques, usures et fragilité, d’autant plus si l’ensemble monobloc est à base de matériau réfractaire.

[026] Une solution proposée consiste :

- en ce que, sur la chambre de combustion soient prévus :

-- des fourreaux disposés dans les ouvertures du fond de chambre (FDC), les fourreaux présentant des rebords orientés vers l'amont, et

-- des rondelles traversées, comme les fourreaux, par desdits dispositifs d'injection et délimitant individuellement, avec un rebord du fourreau correspondant, un espace annulaire dans lequel est logé et peut coulisser en direction radiale un rebord annulaire d’un dit dispositif d'injection, et

- qu’en outre un jeu axial soit réservé entre chaque fourreau et ladite partie formant le déflecteur de l’ensemble monobloc.

[027] Avec ce jeu entre le fourreau du FDC équipé et un foyer pouvant être en CMC, on va donc éviter tout contact entre matériau réfractaire et métal, et donc limiter les risques mécaniques sur un élément monobloc volumineux, fragile.

[028] Selon une autre caractéristique, il est proposé :

- que les dispositifs d'injection de carburant soient multipoints,

- et que ladite partie formant les parois interne et externe, respectivement, de l’ensemble monobloc soit entièrement pleine, étant ainsi dépourvue de trous primaires et de trous de dilution.

[029] A ce sujet et comme déjà mentionné, réaliser de façon monobloc l’ensemble précité, et ce a priori à base de matériau(x) réfractaire(s) doit permettre, par rapport aux chambres de combustion actuelles à parois (interne, externe et de « couronne de déflecteurs ») métalliques, un maintien du volume de chambre pour respecter les plafonds de rallumage ; on limite en effet les déformées sur les parois et brides (ovalisation), du fait en particulier d’une tenue en température plus élevée des matériaux réfractaires (avec du CMC, T> 2000°C) et des avantages en termes de transfert thermiques liés au caractère monobloc. La face amont du foyer en matériau réfractaire n’a plus besoin d’être refroidie comme l’était les déflecteurs métalliques, antérieurement, d’où une possible suppression de la multiperforation habituelle sur les fonds de chambre métalliques. On notera que la possible suppression des trous primaires et des trous de dilution est aussi due à la présence d’un système d’injection multipoints : sur les chambres de combustion métalliques, toutes les ouvertures de trous primaires ou de dilution sont génératrices d’amorces de criques ; supprimer ces trous va améliorer la durée de vie de la pièce.

[030] De façon générale, on attend en outre de ce qui précède :

- une réduction de coûts (suppression de la barrière thermique, des zones de multi-perforations, de dilution...),

- de masse globale,

- ainsi qu’une meilleure maîtrise des tolérances géométriques du foyer (suppression des opérations de soudage, métallisation du plasma et multiperforations...) [031] Par ailleurs, outre la chambre de combustion que l’on vient de présenter, est aussi concernée par l’invention une turbomachine à gaz pour aéronef équipée de cette chambre de combustion.

[032] L’expression ayant été utilisée, il est précisé que les injecteurs de carburant appelés « multipoint » sont des injecteurs de nouvelle génération qui permettent l'adaptation aux différents régimes de la turbomachine. Chaque injecteur est pourvu de deux circuits de carburant : celui appelé « pilote » qui présente un débit permanent optimisé pour les bas régimes et celui appelé « multipoint » qui présente un débit intermittent optimisé pour les forts régimes. Le circuit multipoint est utilisé lorsqu'il y a nécessité d'avoir une poussée du moteur supplémentaire, en particulier dans les phases de croisière et décollage d'aéronef.

[033] L’invention sera si nécessaire mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention pourront apparaître à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés où :

- la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un « module de combustion » de turbomachine, comprenant une chambre de combustion de l'art antérieur,

- la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1, mais décalée angulairement, d’une variante de module de combustion de l'art antérieur,

- la figure 3 est vue correspondant à la figure 2, mais en montrant aussi la perspective, d’un mode de réalisation de chambre de combustion conforme à l'invention,

- la figure 4 est le détail IV de la figure 3,

- la figure 5 est le détail V de la figure 3,

- la figure 6 reprend la figure 3, mais sans le capot, le fond de chambre ni la partie des dispositifs d’injection de carburant montrée figure 3,

- la figure 7 détaille la zone VII de la figure 6, sous un autre angle de vue.

- la figure 8 montre les seuls fonds de chambre, partie des dispositifs d’injection de carburant montrés figure 3, avec en plus les écrous de fixation desdites premières parois métalliques de liaison externe (58 ci-après), et

- la figure 9 reprend la figure 5, mais sous un autre angle de vue et montrant les vis/écrous de fixation de ces mêmes premières parois métalliques.

DESCRIPTION DETAILLEE [034] Dans le mode de réalisation de la figure 1, la partie 1 de la turbomachine comprend un compresseur 3 - qui peut être un compresseur haute pression disposé axialement à la suite d’un compresseur basse pression - dont la partie aval (visible sur la figure) comprend un étage 5 centrifuge, un diffuseur 7 annulaire raccordé en aval du compresseur 3. Le diffuseur 7 débouche dans un espace 9 entourant une chambre de combustion 10 annulaire. L’espace 9 est délimité par un carter externe 12 et un carter interne 14, tous deux annulaires coaxiaux à l’axe X de la turbomachine. La chambre de combustion 10 est maintenue en aval par des brides de fixation. Ladite partie 1 de la turbomachine peut être dénommée « module de combustion ».

[035] Le compresseur 3 est ici centrifuge et comprend un impulseur rotatif 11 réalisé de façon à accélérer l'air qui le traverse et, de ce fait, à accroître l'énergie cinétique de cet air. L'air comprimé introduit dans la chambre de combustion 10 y est mélangé à du carburant issu d'injecteurs, tels les injecteurs 4 de la figure 2. Les gaz issus de la combustion sont dirigés vers une turbine (ici haute pression) située en aval (AV) de la sortie de la chambre 10, et d’abord vers un distributeur 23 qui est une partie du stator de la turbomachine.

[036] Le diffuseur 7 entoure annulairement l'impulseur. Le diffuseur 7 sert à réduire la vitesse de l'air quittant l'impulseur et, de ce fait, à accroître sa pression statique.

[037] La chambre 10 comprend une paroi de révolution externe 16 et une paroi de révolution interne 18, métalliques, reliées en amont à une paroi 20 transversale annulaire, ou paroi de fond de chambre. Par des brides annulaires (radialement) externe 22 et interne 24 respectivement, et en extrémité aval, la chambre 10 est en appui axial contre des viroles, annulaires externe et interne respectivement, d’un distributeur, ici le distributeur haute pression 23, via des lamelles d’étanchéité 220, 240 liées auxdites brides annulaires (radialement) externe 22 et interne 24, respectivement. Ces brides appuient axialement contre des pions axiaux 221,241, respectivement, dont sont équipées les viroles annulaires externe 247 et interne 249 et qui peuvent être centrés par des ressorts 223, 243. Comme pourrait le faire extérieurement la bride annulaire externe, la bride annulaire radialement interne 24 se prolonge, de façon radialement intérieure par rapport aux lamelles d’étanchéité 240, par un organe d’appui 245 annulaire en forme d’épingle ouverte vers l’aval qui vient en appui contre un carter 25, dit carter support distributeur HP. Entre les viroles annulaires externe et interne du distributeur 23, fixé par ailleurs, s’étendent des pales 251 sensiblement radiales.

[038] On peut par ailleurs considérer que le carter interne 14 qui longe la chambre 10 est défini par, ou comprend, la virole 26 du diffuseur et un voile intermédiaire 28 interne fixé en amont à la virole 26 et en aval au carter 25.

[039] Dans l’exemple de la figure 1, la chambre de combustion 10, dont l’extrémité aval est positionnée comme indiqué ci-avant, est par ailleurs fixée en partie amont (AM) par au moins trois broches 42 de fixation circonférentiellement réparties autour de l’axe X longitudinal de la turbomachine, axe autour duquel tournent notamment les aubes mobiles de turbine(s) et de compresseur(s).

[040] Dans la présente demande, l’aspect radial est apprécié par rapport aux axes X et l-l’, l’aspect axial étant donc apprécié en référence à l’un ou l’autre de ces mêmes axes, l'axe de révolution de la chambre de combustion étant lui-même parallèle à (confondu avec) l'axe longitudinal X de la turbomachine. En relation avec ce point, les expressions externe/extérieur interne/intérieur sont à comprendre comme au regard de la direction radiale. [041] Les broches 42 sont fixées au carter externe 12 et au moins aux parois 16,20 fixées ensemble. Préférentiellement, on trouvera quatre telles broches 42 réparties de manière uniforme autour de l’axe X.

[042] Si la coupe de la figure 1 ne montre pas de dispositif d’injection de carburant, elle montre par contre un capot 40 qui peut être annulaire et incurvé vers l'amont. Le capot 40 est fixé sur les extrémités amont des parois 16, 18 et 20 de la chambre. Suivant une autre coupe circonférentiellement décalée qui passerait par l’axe de l’un de ces dispositifs d’injection de carburant, comme sur la figure 2, on verrait que le capot 40 comprend des orifices de passage d'air (repère 41” figures 3,5,9) et dudit dispositif d’injection de carburant alignés avec d’autres orifices de passage ménagés à travers la paroi de fond de chambre 20 et un déflecteur 21 (remplaçant la couronne de déflecteurs antérieure) disposé juste en aval d’elle, pour la protéger thermiquement du rayonnement des flammes se développant dans le foyer 11 de la chambre 10.

[043] La figure 2 permet en outre d’illustrer tant un exemple de montage différent d’une chambre de combustion, qu’un exemple d’injecteur de carburant « multipoint ». Les moyens identiques ou remplissant la même fonction que ceux de la figure 1 y sont référencés identiquement, à un exposant « ‘ » près.

[044] Dans chacun de la pluralité des systèmes d'injection 2 est monté un injecteur 4. Une chambre de combustion de révolution comprend usuellement un nombre important d'injecteurs 4 circonférentiellement répartis autour de l’axe X.

[045] Chaque système d'injection 2 comprend un bol 6 divergent vers le foyer 11’ de la chambre 10’ (aval/AV) pour faire éclater le jet de mélange d'air et de carburant sortant, une bague flottante 8 pour le glissement du bol 6 dans le fourreau d'ancrage 13, une ou plusieurs vrilles 15 permettant d'introduire de l'air avec un mouvement de giration. Chaque injecteur multipoint 4 comprend essentiellement un bras d'alimentation en carburant 30, un ou plusieurs étages de vrilles 31 permettant, tout comme les vrilles 15 du système d'injection, d'introduire de l'air avec un mouvement de giration, un gicleur de carburant 32 placé sur l'axe l-l' de l'injecteur 4 et un réseau 33 de n orifices d'injection 330 de carburant percés à la périphérie de l'injecteur 4. Chaque injecteur 4 est fixé aux parois 16’, 18’ et est monté dans un système d'injection 2 décrit ci-dessus. Plus exactement, le bras d'alimentation 30 est fixé au carter 12’ de telle manière à ce que le réseau 33 d'orifices d'injection 330 soit monté dans la partie amont du corps de vrilles 15. Le montage est ainsi réalisé de sorte qu'il y ait un centrage (et donc une concentricité) précis entre l'injecteur 4 et son système d'injection associé 2. Le cas échéant, un injecteur multipoint 4 comprend un ou plusieurs trous de purge t permettant d'introduire de l'air axialement dans le système d'injection 2.

[046] Un injecteur multipoint 4 est donc conçu pour comprendre d'une part un gicleur de carburant 32 disposé selon son axe qui injecte du carburant à un débit permanent, et d'autre part des orifices multipoint 330 percés à la périphérie de l'injecteur et qui injectent du carburant à un débit intermittent pour les forts régimes du moteur. Le « circuit pilote » de carburant prévu pour alimenter le gicleur 32 sert également à refroidir le circuit de carburant prévu pour alimenter les orifices multipoint 330.

[047] Le diffuseur d’air 7’ débouche dans un espace 9’ suivant l’axe de l'axe l-l' de l'injecteur 4.

[048] A l’image du capot 40, le capot 40’ est traversé par des ouvertures 41 ’ de montage des injecteurs 4 et qui reçoivent un mélange d'air et de carburant. Coaxialement, des premières et secondes ouvertures 43, 45 traversent respectivement le fond de chambre 20’ et le déflecteur 2T, lequel peut être un anneau en une ou plusieurs parties, circonférentiellement. Chaque ouverture est coaxiale à l’axe de l’injecteur concerné, axe l-l' figure 2, qui est aussi celui du gicleur de carburant 32, sur cette même figure 2. Les premières et secondes ouvertures 43, 45 permettent de monter axialement les injecteurs 4 (axes l-l'), mais aussi de laisser passer là de l’air issu du volume 9’, afin que le foyer 11’ reçoive le mélange air/carburant qui convient, une partie de l’air dans le foyer provenant en outre des trous primaires et/ou des trous de dilution 44’,46’, mais aussi dans ce cas des passages 49, 51 (voir ci-après).

[049] Avec des parois externe 16’ et interne 18’ métalliques, ces parois sont traversées par des trous primaires et des trous de dilution 44’, 46’ (que l’on trouvait déjà figure 1 en 44,46). En outre, le fond de chambre 20’ est traversé par des trous 47 de multi-perforations débouchant dans l’espace 56 entre les éléments 20’, 2T, permettant à de l’air issu du volume 9’ de refroidir le déflecteur 2T, avant de passer, en 49, 51, entre les extrémités radiales de ce déflecteur 21’ et les parois externe 16’ et interne 18’, respectivement pour y former un film d’air.

[050] Tant dans la solution de la figure 1 que dans celle de la figure 2, le mélange d'air et de carburant injecté dans le foyer de la chambre de combustion est enflammé au moyen d'au moins une bougie d'allumage (48 figure 1) qui s'étend radialement à l'extérieur de la chambre. La bougie est guidée à son extrémité radialement interne dans un orifice (50 figure 1) de la paroi externe de la chambre.

[051] Dans la solution de la figure 2, la chambre de combustion est suspendue côté amont (AM) et fixée côté aval (AV) par des brides 22’, 24’ d'accrochage des parois externe 16’ et interne 18’ au carter externe 12’ et au carter interne 14’, respectivement. Des vis 52’, 54’ maintiennent et reprennent les efforts.

[052] Pour surmonter les inconvénients évoqués en début de texte, et notamment améliorer la durée de vie de la chambre de combustion et/ou réduire les fuites gazeuses parasites dans la zone du FDC équipé et/ou mieux maîtriser la masse globale de la chambre de combustion, il est d’abord proposé, plutôt que d’adapter localement tel ou tel aspect par exemple de l’une des chambres de combustion 10, 10’, de réaliser lesdites parois interne et externe et ledit au moins un déflecteur - disposé en aval de la paroi de fond pour la protéger thermiquement - de sorte à ce qu’ils forment conjointement un ensemble monobloc, comme montré figures 3 ou 6, où les moyens identiques ou remplissant la même fonction que ceux de la figure 1 ou de la figure 2 sont référencés identiquement, à un exposant « «”» près.

[053] Ainsi voit-on figure 3 ou 6, une chambre de combustion 10” présentant des parois interne 16” et externe 18” et un déflecteur 21” formés comme un ensemble monobloc 100.

[054] L’ensemble monobloc 100 est en matériau réfractaire comprenant du CMC.

[055] Le fond, constitué par la partie déflecteur 21”, de l’ensemble monobloc définit une protection thermique pour le FDC 20”, lequel, métallique et d’épaisseur supérieure ou égale à celle de l’ensemble monobloc 100, est mécaniquement structurant pour la chambre de combustion.

[056] La forme, parallèlement à chaque axe Ι-Γ d’injecteur 4” du système d'injection 2”, de l’ensemble monobloc 100 est sensiblement tronconique de l’amont vers l’aval.

[057] (Notamment) pour tendre vers la suppression des fuites d’air dans l’espace 56” entre le FDC 20” et le fond 21” de l’ensemble monobloc, ce fond 21 ” est ici entièrement plein, hormis à l’endroit des secondes ouvertures 45”. Le déflecteur 21” est ainsi dépourvu d’orifices de passage (voir repères 49, 51 figure 2) d’air de refroidissement en direction des parois externe 16” et/ou interne 18”.

[058] Par ailleurs, la réalisation à base de matériau réfractaire de l’ensemble monobloc 100 pourra permettre qu’à l’exception desdites premières ouvertures 43” de montage des dispositifs 2’74” d'injection de carburant (voir figures 3,5), le fond de chambre 20” soit entièrement plein, étant ainsi dépourvu des orifices de passage d’air de refroidissement (multi-perforations 47 figure 2) en direction de la partie formant la couronne 20” de déflecteurs ; voir figure 8 notamment. Sur cette figure 8, on note d’ailleurs que la couronne 20” peut se présenter comme une succession circonférentielle de secteurs (secteurs d’anneau). Chaque secteur peut comprendre une paroi radiale 430 pleine (hors les ouvertures 43”) prolongées vers l’amont par des rebords externe 431 et interne 433 de fixation.

[059]

Pour une liaison - à contraintes (mécaniques/thermiques) et fabrication maîtrisées - entre l’ensemble monobloc 100 et les pièces métalliques alentours de la turbomachine (si elles existent : broches 42, lamelles 220,240, rebords des bras 26’ et/ou du carter externe 12’ pour la fixation via les vis 54’,52’...), il est proposé que , vers l’extrémité amont de la chambre de combustion 100, soient prévues des premières parois métalliques de liaison interne 60 et externe 58, respectivement, reliant entre eux le capotage

40” métallique (qui s’étend en amont du fond de chambre 20”) et les parois interne 18” et externe 16”, respectivement ; voir figures 3,5 et 9.

[060] En outre, vers l’extrémité aval de ladite chambre, soent prévues des secondes parois métalliques de liaison interne 64 et externe 62 respectivement (voir figure 3), présentant des brides interne 24” et externe 22”, respectivement, de liaison:

- entre ladite paroi interne 18” et :

-- le carter injecteur (repère 25 figure 1, via une possible partie en épingle 245”) et/ou la virole annulaire interne 249 (figure 1),

-- un voile interne intermédiaire (repère 28 figure 1 et/ou brides 24’ figure 2),

-- un bras aval (repère 26’ figure 2) du diffuseur annulaire d’air (repère 7’ figure 2), et

- entre ladite paroi externe 16” et, une partie du DHP (virole annulaire externe

247 figure 1), et/ou le carter externe (repère 12’ figure 2), notamment une zone de bhdage sur ce carter externe.

[061] Les parois métalliques de liaison 58,60,62,64 seront donc des tôles souples, plus déformables que le matériau réfractaire de l’ensemble 100, lorsque la turbomachine fonctionne.

[062] La mise en place de ces parois métalliques de liaison sera ainsi favorable, voire nécessaire, en aval pour assurer l’étanchéité avec les secteurs du DHP 23 (figure 1) et, en amont, pour le maintien de la chambre de combustion sur le carter de chambre, si la fixation de la chambre de combustion est comme celle 10 de la figure 1.

[063] On pourrait quoi qu’il en soit prévoir de combiner des fixations entre elles ; par exemple, prolonger la bride externe 22” pour la fixer au carter externe 12 (figure 1), et/ou fixer la partie en épingle 245” au voile interne intermédiaire 28. On pourrait donc aussi prévoir des fixations (comme celles 52’,54’ figure 2) entre les brides externe 22” et/ou interne 24” et les carters externe 12 (12’) et/ou interne 14(14’), respectivement (figure 1 ou 2).

[064] Encore pour ces questions de liaison à contraintes mécaniques/ thermiques maîtrisées et à fabrication simplifiée (du fait de la dissociation des pièces : ensemble 100 d’une part et parois métalliques, 58 à 64, de liaison d’autre part, on peut en particulier, pour les liaisons entre lesdites parois interne 18” et externe 16” de l’ensemble monobloc 100 et les parois métalliques de liaison interne 60, 64 et externe 58,62 ci-dessus, respectivement, utiliser des pions 66 et des rondelles 68 soudées ensemble ; voir figures 4,6,7.

[065] Par contre, les liaisons entre le FDC 20” (métallique), le capotage 40” (métallique) et soit les premières parois métalliques de liaison interne 60 soit les premières parois métalliques de liaison externe 58, seront de préférence assurées a priori par des vis-écrous 70,72 qui les traverseront.

[066] Figure 8, une seul vis 70 a été figurée ; mais à chaque écrou 72 est associée une telle vis, laquelle traverse des orifices radiaux coaxiaux ménagés dans la première paroi métallique 60 ou 58, le capotage 40” et le rebord 431 ou 433 correspondant ; cf. figure 9.

[067] Côté aval, la solution à pions 66 et rondelles 68 soudées ensemble va permettre de maintenir les parois métalliques aval de liaison interne 64 et externe 62 uniquement pour assurer une liaison d’étanchéité avec les lamelles 220,240 du DHP 23, si une telle liaison est prévue (cf. figure 1).

[068] Pour par ailleurs limiter les contraintes thermiques, usures et fragilités entre le fond 21” dudit ensemble monobloc 100 et les éléments (15...), métalliques, de montage des dispositifs d'injection de carburant qui traversent le FDC 20”, et d’autant plus avec un ensemble monobloc à base de matériau réfractaire, il est proposé :

- que, sur la chambre de combustion 100, soient prévus :

-- des fourreaux 74 disposés dans les ouvertures 43” du fond de chambre (FDC), les fourreaux présentant des rebords 740 orientés vers l'amont, et -- des rondelles 76 traversées, comme les fourreaux 74, par desdits dispositifs d'injection 2’74” et délimitant individuellement, avec un rebord 740 du fourreau 74 correspondant, un espace annulaire 78 dans lequel est logé et peut coulisser en direction radiale un rebord annulaire 400 d’un dit dispositif d'injection,

- et qu’en outre un jeu axial J soit réservé entre chaque fourreau 74 et ladite partie 21” formant le déflecteur de l’ensemble monobloc 100.

[069] On va donc éviter tout contact entre matériau réfractaire, fragile, et métal.

[070] Dans l’exemple illustré figures 3,8,9, les dispositifs d'injection de carburant ne sont pas multipoints (repère 2” figure 3), mais « conventionnels », comme ceux de FR 2 998 038.

[071] La(les) partie(s) formant les parois interne 18” et/ou externe 16”, respectivement, de l’ensemble monobloc 100 sont traversées de trous primaires 44” et de trous de dilution 46” qui débouchent dans le foyer 11”. Quelques orifices de multi-perforations 47”, pour injecter de d’air de refroidissement dans le foyer, ont aussi été figurés localement. S’ils existent, ils s’étendent sur une beaucoup plus grande surface, comme connu.

[072] Toutefois, les dispositifs 2” d'injection de carburant peuvent être (à injecteurs 4”) multipoints (voir figure 2, dispositif 2).

[073] Si les dispositifs 2” d'injection de carburant sont (à injecteurs 4”) multipoints, alors ladite partie formant les parois interne 18” et/ou externe 16”, respectivement, de l’ensemble monobloc 100 pourra être entièrement pleine, étant ainsi dépourvue de trous primaires et de trous de dilution.

[074] Ainsi, du fait de la nature monobloc de l’ensemble 100, de sa constitution (matériau de préférence réfractaire) et d’une injection de carburant de type multipoint, on pourrait se dispenser de tels trous 44” et/ou 46” dans les parois 18” et/ou 16”. D’ailleurs, tel est le cas figures 3, 6 où la paroi interne 18” est sans trou primaire ni trou de dilution, ni orifice de multiperforations.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Chambre de combustion pour une turbomachine à gaz, la chambre de combustion comprenant :

   - des parois interne (18”) et externe (16”) respectivement,

   - un fond de chambre (20”) s’étendant entre lesdites parois interne et externe et comprenant des premières ouvertures (45”) de montage de dispositifs (2”,4”) d'injection de carburant pour injecter du carburant à travers lesdites ouvertures, et

   - un déflecteur (21”) disposé en aval du fond de chambre, pour la protéger thermiquement, et présentant des secondes ouvertures (43”) de montage des dispositifs (2,4,2”,4”) d'injection de carburant, caractérisée en ce que lesdites parois interne (18”) et externe (16”) et ledit déflecteur (21”) forment un ensemble monobloc (100).
2. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, dans laquelle ledit ensemble monobloc (100) est en matériau réfractaire.
3. 3. Chambre de combustion selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie formant le déflecteur (21”) dudit ensemble monobloc est entièrement pleine, hormis à l’endroit desdites secondes ouvertures (43”), ladite partie formant le déflecteur étant ainsi dépourvue d’orifices de passage d’air de refroidissement en direction des parois interne (18”) et/ou externe (16”).
4. 4. Chambre de combustion selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, à l’exception des premières ouvertures (45”) de montage des dispositifs (2, 4, 2”, 4”) d'injection de carburant, le fond de chambre (20”) est entièrement plein, étant ainsi dépourvu d’orifices de passage d’air de refroidissement en direction de la partie formant le déflecteur de l’ensemble monobloc.
5. 5. Chambre de combustion selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre:

   - un capotage s’étendant en amont du fond de chambre (20), et

   - des premières parois métalliques de liaison interne (60) et externe (58) respectivement, reliant entre eux le capotage et les parois interne (18”) et externe (16), respectivement.
6. 6. Chambre de combustion selon la revendication 5, qui comprend en outre des secondes parois métalliques de liaison interne (62) et externe (64) respectivement, présentant des brides interne (24”) et externe (22”), respectivement, de liaison entre :

   - ladite paroi interne (18”) et :

   -- un carter (25) et/ou une partie (243) d’un distributeur (23) de la turbomachine, et/ou

   -- un bras aval (26’) d’un diffuseur d’air (7’) de la turbomachine, et/ou

   -- un voile interne (28) fixé audit bras aval (26,26’), et

   - ladite paroi externe (16”) et, une autre partie (223) dudit distributeur (23) et/ou un carter externe (12”) de la turbomachine.
7. 7. Chambre de combustion selon les revendications 5 ou 6, dans laquelle le fond de chambre (20”), le capotage (40”) et soit les premières parois métalliques de liaison interne (60) soit les premières parois métalliques de liaison externe (58) sont reliées ensemble par des liaisons vis-écrou (70,72) qui les traversent.
8. 8. Chambre de combustion selon l’une quelconque des revendications précédentes :

   - qui comprend en outre :

   -- des fourreaux (74) disposés dans lesdites premières ouvertures (43”) du fond de chambre (20”), les fourreaux présentant des rebords (740) orientés vers l'amont, et

   -- des rondelles (76) traversées, comme les fourreaux, par desdits dispositifs d'injection (2”, 4”) et délimitant individuellement, avec un rebord (74) du fourreau correspondant, un espace annulaire (78) dans lequel est logé et peut coulisser en direction radiale un rebord annulaire (40) d’un dit dispositif d'injection (2”, 4”), et

   - dans laquelle un jeu axial (J) est réservé entre chaque fourreau (74) et la partie formant le déflecteur (21”) dudit ensemble monobloc.
9. 9. Chambre de combustion selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie formant les parois interne

   5 (18”) et externe (16”), respectivement, dudit ensemble monobloc est entièrement pleine, étant ainsi dépourvue de trous primaires et de trous de dilution, et les dispositifs d'injection (2, 4) sont multipoints.
10. 10. Turbomachine à gaz pour aéronef, équipée de la chambre de combustion (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes.