FR3098569A1 - ANNULAR WALL FOR TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER INCLUDING PRIMARY HOLES, DILUTION HOLES AND INCLINED COOLING PORTS - Google Patents

ANNULAR WALL FOR TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER INCLUDING PRIMARY HOLES, DILUTION HOLES AND INCLINED COOLING PORTS Download PDF

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Abstract

L’invention concerne une paroi annulaire (11, 12) pour chambre de combustion de turbomachine, s’étendant autour d’un axe longitudinal (13) de direction axiale d’écoulement des gaz, la paroi annulaire présentant une surface annulaire chaude (18) opposée à une surface annulaire froide (20) et comprenant une pluralité de trous primaires (22) chacun centrés sur un premier axe (25), une pluralité de trous de dilution (23) situés en aval des trous primaires (22) dans la direction axiale d’écoulement des gaz et chacun centrés sur un deuxième axe (26), et une pluralité d’orifices de refroidissement (24) chacun centrés sur un troisième axe (27) incliné, d’amont en aval dans la direction axiale d’écoulement des gaz, de la surface annulaire froide à la surface annulaire chaude, les premiers axes et/ou les deuxièmes axes étant en outre chacun inclinés, d’amont en aval dans la direction axiale d’écoulement des gaz, de la surface annulaire froide à la surface annulaire chaude. Figure pour l’abrégé : Figure 6The invention relates to an annular wall (11, 12) for a turbomachine combustion chamber, extending around a longitudinal axis (13) in the axial direction of gas flow, the annular wall having a hot annular surface (18). ) opposite to a cold annular surface (20) and comprising a plurality of primary holes (22) each centered on a first axis (25), a plurality of dilution holes (23) located downstream of the primary holes (22) in the axial direction of gas flow and each centered on a second axis (26), and a plurality of cooling ports (24) each centered on a third axis (27) inclined, from upstream to downstream in the axial direction of 'gas flow from the cold annular surface to the hot annular surface, the first axes and / or the second axes each further being inclined, from upstream to downstream in the axial direction of gas flow, of the annular surface cold to the hot annular surface. Figure for the abstract: Figure 6

Description

PAROI ANNULAIRE POUR CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOMACHINE COMPRENANT DES TROUS PRIMAIRES, DES TROUS DE DILUTION ET DES ORIFICES DE REFROIDISSEMENT INCLINESANNULAR WALL FOR TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER INCLUDING PRIMARY HOLES, DILUTION HOLES AND ANGLED COOLING HOLES

L’invention se rapporte à une paroi annulaire pour chambre de combustion de turbomachine comprenant des trous primaires, des trous de dilution et des orifices de refroidissement. L’invention se rapporte aussi à une chambre de combustion pour turbomachine comprenant une telle paroi annulaire, ainsi qu’à une turbomachine comprenant une telle chambre de combustion.The invention relates to an annular wall for a turbomachine combustion chamber comprising primary holes, dilution holes and cooling orifices. The invention also relates to a combustion chamber for a turbomachine comprising such an annular wall, as well as to a turbomachine comprising such a combustion chamber.

De manière classique, une turbomachine comprend, d’amont en aval, dans une direction axiale d’écoulement des gaz, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, une turbine basse pression et une tuyère d’échappement.Conventionally, a turbomachine comprises, from upstream to downstream, in an axial direction of gas flow, a low pressure compressor, a high pressure compressor, a combustion chamber, a high pressure turbine, a low pressure turbine and a exhaust pipe.

Une chambre de combustion annulaire conventionnelle comprend une paroi annulaire interne, aussi appelée virole interne, et une paroi annulaire externe, aussi appelé virole externe, qui sont concentriques et qui s’étendent autour d’un axe longitudinal. Les viroles interne et externe sont en outre reliées l’une à l’autre, en amont, par une paroi de fond de chambre qui est pourvue d’une pluralité d’ouvertures réparties autour de l’axe longitudinal et dans lesquelles sont montés des injecteurs de carburant. Les viroles interne et externe ainsi que la paroi de fond de chambre définissent l’intérieur de la chambre de combustion.A conventional annular combustion chamber comprises an inner annular wall, also called inner shroud, and an outer annular wall, also called outer shroud, which are concentric and which extend around a longitudinal axis. The inner and outer shrouds are also connected to each other, upstream, by a chamber bottom wall which is provided with a plurality of openings distributed around the longitudinal axis and in which are mounted fuel injectors. The inner and outer shrouds as well as the chamber bottom wall define the interior of the combustion chamber.

La chambre de combustion est encore montée à l’intérieur d’un carter de chambre qui définit avec la virole interne et la virole externe, un espace annulaire dans lequel est admis du gaz comprimé provenant du compresseur haute pression.The combustion chamber is again mounted inside a chamber casing which defines with the inner shroud and the outer shroud, an annular space into which compressed gas from the high pressure compressor is admitted.

Le gaz comprimé est introduit à l’intérieur de la chambre de combustion par des trous dits primaires qui sont formés, en amont dans la direction axiale d’écoulement des gaz, dans les viroles interne et externe et qui sont répartis autour de l’axe longitudinal, notamment en une rangée circonférentielle. Le gaz comprimé est aussi introduit à l’intérieur de la chambre de combustion par des trous dit de dilution qui sont eux formés, en aval dans la direction axiale d’écoulement des gaz, dans les viroles interne et externe et qui sont aussi régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal, notamment en une rangée circonférentielle. Le gaz comprimé alimentant la chambre de combustion via les trous primaires vise à créer un mélange gaz/carburant qui est brûlé dans la chambre de combustion, tandis que le gaz alimentant la chambre de combustion via les trous de dilution vise à refroidir les gaz chauds issus de la combustion de ce mélange.The compressed gas is introduced inside the combustion chamber through so-called primary holes which are formed, upstream in the axial direction of gas flow, in the inner and outer shrouds and which are distributed around the axis longitudinal, in particular in a circumferential row. The compressed gas is also introduced inside the combustion chamber through so-called dilution holes which are themselves formed, downstream in the axial direction of gas flow, in the inner and outer shrouds and which are also regularly distributed around the longitudinal axis, in particular in a circumferential row. The compressed gas supplied to the combustion chamber via the primary holes aims to create a gas/fuel mixture which is burned in the combustion chamber, while the gas supplied to the combustion chamber via the dilution holes aims to cool the hot gases coming from combustion of this mixture.

Afin d’assurer le refroidissement des viroles interne et externe, qui sont soumises à des températures élevées du fait de la combustion du mélange gaz/carburant et de la production de gaz chauds issus de cette combustion, des orifices de refroidissement, dit de multiperforation, sont en outre percés au travers des viroles interne et externe.In order to ensure the cooling of the inner and outer shrouds, which are subjected to high temperatures due to the combustion of the gas/fuel mixture and the production of hot gases resulting from this combustion, cooling orifices, known as multiperforation, are also drilled through the inner and outer shells.

Le perçage de ces orifices de multiperforation est généralement réalisé avec une inclinaison par rapport à une normale à la virole interne ou externe, de sorte à augmenter la longueur de perçage et ainsi obtenir une surface maximale d’échange entre le gaz comprimé et la virole interne ou externe qu’il traverse. Cette inclinaison permet aussi de créer un film de gaz froid le long des viroles interne ou externe, à l’intérieur de la chambre de combustion.The drilling of these multi-perforation orifices is generally carried out with an inclination relative to a normal to the inner or outer shroud, so as to increase the drilling length and thus obtain a maximum exchange surface between the compressed gas and the inner shroud. or external that it passes through. This inclination also makes it possible to create a film of cold gas along the inner or outer shrouds, inside the combustion chamber.

Le document FR 2 982 008 A1 au nom de la Demanderesse décrit un tel exemple de chambre de combustion.Document FR 2 982 008 A1 in the name of the Applicant describes such an example of a combustion chamber.

Or, cette inclinaison des orifices de multiperforation tend à créer, pour éviter les interférences entre les orifices de multiperforation et les trous primaires et de dilution, des zones sans orifice de multiperforation, dite sans multiperforation, autour des trous primaires et de dilution qui sont eux réalisés perpendiculairement à la virole interne ou externe. Ces zones sans multiperforation sont par exemple illustrées aux figures 1 et 2 sous la référence 200. Sur ces figures 1 et 2, sont aussi représentés des trous primaires 201, des trous de dilution 202 et des orifices de multiperforation 203.However, this inclination of the multi-perforation orifices tends to create, in order to avoid interference between the multi-perforation orifices and the primary and dilution holes, zones without multi-perforation orifice, called without multi-perforation, around the primary and dilution holes which are made perpendicular to the inner or outer shell. These zones without multi-perforation are for example illustrated in figures 1 and 2 under the reference 200. In these figures 1 and 2, are also represented primary holes 201, dilution holes 202 and multi-perforation orifices 203.

Ces zones sans multiperforation sont particulièrement gênantes car elles ne sont pas refroidies et forment donc des zones chaudes, en opposition avec les zones avec orifices de multiperfortation qui sont au contraire refroidies et forment des zones froides. La création de ces zones chaudes et froides sur la virole interne ou externe entraîne en effet une dégradation de la durée de vie des viroles interne et externe due au fort gradient thermique entre les zones chaudes et froides qui augmente le risque de formation de criques ou fissures dans la virole interne ou externe.These zones without multiperforation are particularly troublesome because they are not cooled and therefore form hot zones, in contrast to the zones with multiperforation orifices which are on the contrary cooled and form cold zones. The creation of these hot and cold zones on the inner or outer shroud in fact leads to a deterioration in the service life of the inner and outer shrouds due to the strong thermal gradient between the hot and cold zones which increases the risk of formation of cracks or fissures. in the inner or outer shell.

La présente invention a pour objectif de limiter voire même d’éviter la création de zones chaudes dans une paroi annulaire pour chambre de combustion, notamment inclinant, en plus des orifices de refroidissement, des trous primaires et/ou des trous de dilution de la paroi annulaire.The object of the present invention is to limit or even avoid the creation of hot zones in an annular wall for a combustion chamber, in particular inclined, in addition to the cooling orifices, primary holes and/or dilution holes of the wall. annular.

Plus précisément, l’invention a pour objet une paroi annulaire pour chambre de combustion de turbomachine, s’étendant autour d’un axe longitudinal de direction axiale d’écoulement des gaz, la paroi annulaire présentant une surface annulaire chaude opposée à une surface annulaire froide et comprenant :
- une pluralité de trous primaires chacun centrés sur un premier axe qui est concourant avec l’axe longitudinal,
- une pluralité de trous de dilution situés en aval des trous primaires dans la direction axiale d’écoulement des gaz et chacun centrés sur un deuxième axe qui est concourant avec l’axe longitudinal,
- une pluralité d’orifices de refroidissement chacun centrés sur un troisième axe qui est concourant avec l’axe longitudinal, ledit troisième axe étant en outre incliné, d’amont en aval dans la direction axiale d’écoulement des gaz, de la surface annulaire froide à la surface annulaire chaude.More specifically, the subject of the invention is an annular wall for a turbomachine combustion chamber, extending around a longitudinal axis in the axial direction of gas flow, the annular wall having a hot annular surface opposite an annular surface cold and including:
- a plurality of primary holes each centered on a first axis which coincides with the longitudinal axis,
- a plurality of dilution holes located downstream of the primary holes in the axial direction of gas flow and each centered on a second axis which coincides with the longitudinal axis,
- a plurality of cooling orifices each centered on a third axis which coincides with the longitudinal axis, said third axis being furthermore inclined, from upstream to downstream in the axial direction of gas flow, of the annular surface cold to the hot annular surface.

Selon l’invention, les premiers axes et/ou les deuxièmes axes sont chacun inclinés, d’amont en aval dans la direction axiale d’écoulement des gaz, de la surface annulaire froide à la surface annulaire chaude.According to the invention, the first axes and/or the second axes are each inclined, from upstream to downstream in the axial direction of gas flow, from the cold annular surface to the hot annular surface.

Selon des variantes de réalisation qui peuvent être prises ensemble ou séparément :
- le premier axe de chacun des trous primaires forme un premier angle avec une première normale à la paroi annulaire ;
- le deuxième axe de chacun des trous de dilution forme un deuxième angle avec une deuxième normale à la paroi annulaire ;
- le troisième axe de chacun des orifices de refroidissement forme un troisième angle non nul avec une troisième normale à la paroi annulaire ;
- les premier et deuxième angles sont égaux ;
- le troisième angle est par exemple compris entre 55 et 65° inclus ;
- le troisième angle est égal à 60° ;
- un écart entre le premier angle et le troisième angle et/ou entre le deuxième angle et le troisième angle est inférieur ou égal à 30° ;
- le premier et/ou le deuxième angle sont égaux au troisième angle ;
- le premier et/ou le deuxième angle sont compris entre 25 et 55° inclus ;
- le premier et/ou le deuxième angle sont égaux à 40°.According to variant embodiments which can be taken together or separately:
- The first axis of each of the primary holes forms a first angle with a first normal to the annular wall;
- The second axis of each of the dilution holes forms a second angle with a second normal to the annular wall;
- The third axis of each of the cooling orifices forms a third non-zero angle with a third normal to the annular wall;
- the first and second angles are equal;
- the third angle is for example between 55 and 65° inclusive;
- the third angle is equal to 60°;
- a difference between the first angle and the third angle and/or between the second angle and the third angle is less than or equal to 30° ;
- the first and/or the second angle are equal to the third angle;
- the first and/or the second angle are between 25 and 55° inclusive;
- the first and/or the second angle are equal to 40°.

L’invention a aussi pour objet une chambre de combustion pour turbomachine comprenant au moins une paroi annulaire telle que précédemment décrite.The invention also relates to a combustion chamber for a turbomachine comprising at least one annular wall as previously described.

L’invention a encore pour objet une turbomachine comprenant une chambre de combustion telle que précédemment décrite.Another subject of the invention is a turbomachine comprising a combustion chamber as previously described.

D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aspects, aims, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings. on which ones :

, déjà décrite, est une vue de détail, en perspective, d’une paroi annulaire de chambre de combustion de turbomachine selon l’art antérieur ; , already described, is a detail view, in perspective, of an annular wall of a turbomachine combustion chamber according to the prior art;

, déjà décrite, est une vue en coupe longitudinal de la paroi annulaire de l’art antérieur illustrée à la figure 1 ; , already described, is a view in longitudinal section of the annular wall of the prior art illustrated in FIG. 1;

est une vue en coupe d’une turbomachine comprenant une chambre de combustion comprenant elle-même une paroi annulaire selon un mode de réalisation de l’invention ; is a sectional view of a turbomachine comprising a combustion chamber itself comprising an annular wall according to one embodiment of the invention;

est une vue en coupe longitudinale de la chambre de combustion illustrée à la figure 3 et de son environnement ; is a longitudinal sectional view of the combustion chamber illustrated in FIG. 3 and of its surroundings;

est une vue de détail, en perspective de la paroi annulaire illustrée à la figure 4 ; is a detail view, in perspective, of the annular wall illustrated in FIG. 4;

est une vue en coupe longitudinale de la paroi annulaire illustrée aux figures 4 et 5. is a longitudinal sectional view of the annular wall shown in Figures 4 and 5.

EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTIDETAILED PRESENTATION OF PARTY EMBODIMENTS CULIERSCULIERS

La figure 3 montre un exemple de turbomachine 100 comprenant, d’amont en aval suivant une direction axiale d’écoulement des gaz, un compresseur basse pression 101, un compresseur haute pression 102, une chambre de combustion 10 comprenant elle-même au moins une paroi annulaire 11, 12 selon un mode de réalisation de l’invention, une turbine haute pression 103, une turbine basse pression 104 et une tuyère d’échappement 105.FIG. 3 shows an example of a turbomachine 100 comprising, from upstream to downstream in an axial direction of gas flow, a low pressure compressor 101, a high pressure compressor 102, a combustion chamber 10 itself comprising at least one annular wall 11, 12 according to one embodiment of the invention, a high pressure turbine 103, a low pressure turbine 104 and an exhaust nozzle 105.

Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont employés en référence à la direction axiale d’écoulement des gaz.In the remainder of the description, the terms “upstream” and “downstream” are used with reference to the axial direction of gas flow.

La figure 4 montre plus en détail la chambre de combustion 10.Figure 4 shows the combustion chamber 10 in more detail.

La chambre de combustion 10 comprend par exemple une paroi annulaire 11 interne, aussi appelée virole interne, et une paroi annulaire 12 externe, aussi appelée virole externe, qui sont concentriques et centrées sur un axe longitudinal 13 de direction axiale. Les parois annulaires 11, 12 interne et externe définissent ensemble l’intérieur de la chambre de combustion 10.The combustion chamber 10 comprises for example an inner annular wall 11, also called inner ring, and an outer annular wall 12, also called outer ring, which are concentric and centered on a longitudinal axis 13 of axial direction. The inner and outer annular walls 11, 12 together define the interior of the combustion chamber 10.

Les parois annulaires 11, 12 interne et externe sont en outre reliées l’une à l’autre, en amont, par une paroi 14 formant un fond de chambre. Pour cela, le fond de chambre 14 s’étend par exemple globalement perpendiculairement aux parois annulaire 11, 12 interne et externe. Le fond de chambre 14 comprend par exemple une pluralité d’ouvertures 15 régulièrement réparties autour de l’axe longitudinal 13 et dans lesquelles sont montés des injecteurs de carburant 16. Le fond de chambre 14 définit aussi, avec les parois annulaires 11, 12 interne et externe, l’intérieur de la chambre de combustion 10.The inner and outer annular walls 11, 12 are also connected to each other, upstream, by a wall 14 forming a chamber bottom. For this, the chamber bottom 14 extends for example generally perpendicular to the annular walls 11, 12 internal and external. The chamber bottom 14 comprises for example a plurality of openings 15 regularly distributed around the longitudinal axis 13 and in which are mounted fuel injectors 16. The chamber bottom 14 also defines, with the annular walls 11, 12 inside and external, the interior of the combustion chamber 10.

Les parois annulaires 11, 12 interne et externe présentent aussi chacune une surface annulaire chaude 17, 18, destinée à être orientée vers l’intérieur de la chambre de combustion 10, et une surface annulaire froide 19, 20 opposée. Ainsi, la surface annulaire chaude 17 de la paroi annulaire 11 interne est agencée radialement à l’extérieur par rapport à l’axe longitudinal 13, tandis que la surface annulaire froide 18 de la paroi annulaire 11 interne est agencée radialement à l’intérieur par rapport à l’axe longitudinal 13. Au contraire, la surface annulaire chaude 18 de la paroi annulaire 12 externe est agencée radialement à l’intérieur par rapport à l’axe longitudinal 13, tandis que la surface annulaire froide 20 de la paroi annulaire 12 externe est agencée radialement à l’extérieur par rapport à l’axe longitudinal 13.The internal and external annular walls 11, 12 also each have a hot annular surface 17, 18, intended to be oriented towards the interior of the combustion chamber 10, and a cold annular surface 19, 20 opposite. Thus, the hot annular surface 17 of the internal annular wall 11 is arranged radially on the outside with respect to the longitudinal axis 13, while the cold annular surface 18 of the internal annular wall 11 is arranged radially on the inside by relative to the longitudinal axis 13. On the contrary, the hot annular surface 18 of the outer annular wall 12 is arranged radially inside relative to the longitudinal axis 13, while the cold annular surface 20 of the annular wall 12 external is arranged radially outside with respect to the longitudinal axis 13.

La chambre de combustion 10 est encore montée à l’intérieur d’un carter de chambre 106 qui communique, en amont, avec le compresseur haute pression 102 et qui est relié, en aval, aux parois annulaires 11, 12 interne et externe.The combustion chamber 10 is still mounted inside a chamber casing 106 which communicates, upstream, with the high pressure compressor 102 and which is connected, downstream, to the annular walls 11, 12 internal and external.

Le carter de chambre 106 définit avec la paroi annulaire 11 interne et la paroi annulaire 12 externe de la chambre de combustion 10, un espace annulaire 107 dans lequel est admis le gaz provenant du compresseur haute pression 102. La surface annulaire froide 19, 20 des parois annulaires 11, 12 interne et externe est orientée vers l’espace annulaire 107.The chamber casing 106 defines with the internal annular wall 11 and the external annular wall 12 of the combustion chamber 10, an annular space 107 into which the gas coming from the high pressure compressor 102 is admitted. The cold annular surface 19, 20 of the internal and external annular walls 11, 12 is oriented towards the annular space 107.

Le carter de chambre 106 porte encore au moins une bougie (non représentée) qui débouche à l’intérieur de la chambre de combustion 10, via une ouverture de bougie (non représentée) formée dans la paroi annulaire 12 externe.The chamber casing 106 still carries at least one spark plug (not shown) which opens inside the combustion chamber 10, via a spark plug opening (not shown) formed in the outer annular wall 12.

Dans la suite de la description, il ne sera fait référence qu’à la paroi annulaire 12 externe de la chambre de combustion 10, qui est représentée aux figures 5 et 6. Toutefois, les enseignements relatifs à la paroi annulaire 12 externe qui vont suivre sont applicables de la même manière à la paroi annulaire 11 interne de la chambre de combustion 10.In the rest of the description, reference will only be made to the outer annular wall 12 of the combustion chamber 10, which is represented in FIGS. 5 and 6. However, the teachings relating to the outer annular wall 12 which will follow are applicable in the same way to the internal annular wall 11 of the combustion chamber 10.

La paroi annulaire 12 externe comprend une pluralité de trous primaires 22, notamment situés en aval de l’ouverture de bougie, une pluralité de trous de dilution 23 et une pluralité d’orifices de refroidissement 24, aussi appelés orifices de multiperforation.The outer annular wall 12 comprises a plurality of primary holes 22, in particular located downstream of the spark plug opening, a plurality of dilution holes 23 and a plurality of cooling orifices 24, also called multiperforation orifices.

Les trous primaires 22 sont chacun centrés sur un premier axe 25 qui est concourant avec l’axe longitudinal 13. Ils sont par exemple régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal 13, notamment en une rangée circonférentielle.The primary holes 22 are each centered on a first axis 25 which coincides with the longitudinal axis 13. They are for example regularly distributed around the longitudinal axis 13, in particular in a circumferential row.

Les trous primaires 22 traversent la paroi annulaire 12 externe de part en part, c’est-à-dire de la surface annulaire froide 20 à la surface annulaire chaude 18. Les trous primaires 22 communiquent ainsi d’une part avec le compresseur haute pression 102, notamment via l’espace annulaire 107, et d’autre part avec l’intérieur de la chambre de combustion 10, de sorte à alimenter la chambre de combustion 10 avec du gaz comprimé froid provenant du compresseur haute pression 102. Le gaz comprimé froid qui alimente la chambre de combustion 10 via les trous primaires 22 vise à créer un mélange gaz/carburant qui est brûlé ou comburé dans la chambre de combustion 10 et ainsi à produire des gaz chauds issus de cette combustion.The primary holes 22 cross the outer annular wall 12 right through, that is to say from the cold annular surface 20 to the hot annular surface 18. The primary holes 22 thus communicate on the one hand with the high pressure compressor 102, in particular via the annular space 107, and on the other hand with the interior of the combustion chamber 10, so as to supply the combustion chamber 10 with cold compressed gas coming from the high pressure compressor 102. The compressed gas cold which supplies the combustion chamber 10 via the primary holes 22 aims to create a gas/fuel mixture which is burned or comburated in the combustion chamber 10 and thus to produce hot gases resulting from this combustion.

Les trous de dilution 23 sont situés en aval des trous primaires 22 et sont chacun centrés sur un deuxième axe 26 qui est concourant avec l’axe longitudinal 13. Ils sont par exemple régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal 13, notamment en une rangée circonférentielle.The dilution holes 23 are located downstream of the primary holes 22 and are each centered on a second axis 26 which coincides with the longitudinal axis 13. They are for example regularly distributed around the longitudinal axis 13, in particular in a row circumferential.

Les trous de dilution 23 traversent la paroi annulaire 12 externe de part en part, c’est-à-dire de la surface annulaire froide 20 à la surface annulaire chaude 18. Les trous de dilution 23 communiquent ainsi d’une part avec le compresseur haute pression 102, notamment via l’espace annulaire 107, et d’autre part avec l’intérieur de la chambre de combustion 10, de sorte à alimenter la chambre de combustion 10 avec du gaz comprimé froid provenant du compresseur haute pression 102. Le gaz comprimé froid qui alimente la chambre de combustion 10 via les trous de dilution 23 vise à refroidir les gaz chauds issus de la combustion à l’intérieur de la chambre de combustion 10, ainsi que la paroi annulaire 12 externe.The dilution holes 23 pass right through the outer annular wall 12, that is to say from the cold annular surface 20 to the hot annular surface 18. The dilution holes 23 thus communicate on the one hand with the compressor high pressure 102, in particular via the annular space 107, and on the other hand with the interior of the combustion chamber 10, so as to supply the combustion chamber 10 with cold compressed gas coming from the high pressure compressor 102. The cold compressed gas which feeds the combustion chamber 10 via the dilution holes 23 aims to cool the hot gases resulting from the combustion inside the combustion chamber 10, as well as the annular wall 12 external.

Les orifices de refroidissement 24, aussi appelés orifices de multiperforation, sont centrés sur un troisième axe 27 qui est concourant avec l’axe longitudinal 13. Les orifices de refroidissement 24 couvrent par exemple toute la paroi annulaire 12 externe. Les orifices de refroidissement 24 sont par exemple régulièrement répartis autour de l’axe longitudinal 13, notamment en une pluralité de rangées circonférentielles.The cooling orifices 24, also called multiperforation orifices, are centered on a third axis 27 which coincides with the longitudinal axis 13. The cooling orifices 24 cover for example the entire annular wall 12 externally. The cooling orifices 24 are for example regularly distributed around the longitudinal axis 13, in particular in a plurality of circumferential rows.

Les orifices de refroidissement 24 traversent la paroi annulaire 12 externe de part en part, c’est-à-dire de la surface annulaire froide 20 à la surface annulaire chaude 18. Les orifices de refroidissement 24 communiquent ainsi d’une part avec le compresseur haute pression 102, notamment via l’espace annulaire 107, et d’autre part avec l’intérieur de la chambre de combustion 10, de sorte à alimenter la chambre de combustion 10 avec du gaz froid provenant du compresseur haute pression 102. Le gaz froid qui alimente la chambre de combustion 10 via les orifices de refroidissement 24 vise à refroidir la paroi annulaire 12 externe.The cooling orifices 24 pass right through the outer annular wall 12, that is to say from the cold annular surface 20 to the hot annular surface 18. The cooling orifices 24 thus communicate on the one hand with the compressor high pressure 102, in particular via the annular space 107, and on the other hand with the interior of the combustion chamber 10, so as to supply the combustion chamber 10 with cold gas coming from the high pressure compressor 102. The gas cold that feeds the combustion chamber 10 via the cooling holes 24 is to cool the annular wall 12 outer.

Le troisième axe 27 de chacun des orifices de refroidissement 24 en outre incliné, d’amont en aval, de la surface annulaire froide 20 à la surface annulaire chaude 18 de la paroi annulaire 12 externe. Les orifices de refroidissement 24 de la paroi annulaire 12 externe sont donc inclinés, d’amont en aval, de l’extérieur vers l’intérieur de la chambre de combustion 10. Les orifices de refroidissement 24 s’étendent ainsi entre une entrée 24a agencée du côté de la surface annulaire froide 20 et une sortie 24b agencée, en aval de l’entrée 24a, du côté de la surface annulaire chaude 18 de la paroi annulaire 12 externe.The third axis 27 of each of the cooling orifices 24 also inclined, from upstream to downstream, from the cold annular surface 20 to the hot annular surface 18 of the annular wall 12 external. The cooling holes 24 of the outer annular wall 12 are therefore inclined, from upstream to downstream, from the outside towards the inside of the combustion chamber 10. The cooling holes 24 thus extend between an inlet 24a arranged on the side of the cold annular surface 20 and an outlet 24b arranged, downstream of the inlet 24a, on the side of the hot annular surface 18 of the annular wall 12 outer.

L’inclinaison des orifices de refroidissement 24 permet non seulement d’augmenter la longueur des orifices de refroidissement 24 et donc la surface d’échange entre la paroi annulaire 12 externe et le gaz comprimé froid provenant du compresseur haute pression 102, mais aussi de former un film de gaz froid le long de la surface annulaire chaude 20 de la paroi annulaire 12 externe.The inclination of the cooling orifices 24 not only makes it possible to increase the length of the cooling orifices 24 and therefore the exchange surface between the outer annular wall 12 and the cold compressed gas coming from the high pressure compressor 102, but also to form a film of cold gas along the hot annular surface 20 of the outer annular wall 12.

Selon l’invention, les premiers axes 25 et/ou les deuxièmes axes 26 sont chacun inclinés, d’amont en aval, de la surface annulaire froide 20 à la surface annulaire chaude 18 de la paroi annulaire 12 externe. Les trous primaires 22 et/ou les trous de dilution 23 de la paroi annulaire 12 externe sont donc inclinés, d’amont en aval, de l’extérieur vers l’intérieur de la chambre de combustion 10. Les trous primaires 22 et/ou les trous de dilution 23 s’étendent ainsi entre une entrée 22a, 23a agencée du côté de la surface annulaire froide 20 et une sortie 22b, 23b agencée, en aval de l’entrée 22a, 23a, du côté de la surface annulaire chaude 18 de la paroi annulaire 12 externe.According to the invention, the first axes 25 and/or the second axes 26 are each inclined, from upstream to downstream, from the cold annular surface 20 to the hot annular surface 18 of the annular outer wall 12. The primary holes 22 and/or the dilution holes 23 of the outer annular wall 12 are therefore inclined, from upstream to downstream, from the outside towards the inside of the combustion chamber 10. The primary holes 22 and/or the dilution holes 23 thus extend between an inlet 22a, 23a arranged on the side of the cold annular surface 20 and an outlet 22b, 23b arranged, downstream of the inlet 22a, 23a, on the side of the hot annular surface 18 of the outer annular wall 12.

De cette manière, les trous primaires 22 et/ou de dilution 23 sont aussi inclinés, ce qui permet de rapprocher les orifices de refroidissement 24 des trous primaires 22 et/ou de dilution 23, sans risque d’interférences avec les trous primaires 22 et/ou de dilution 23, et ainsi de limiter l’étendue de zones sans orifice de refroidissement 24 autour des trous primaires 22 et/ou de dilution 23. Ces zones sans orifice de refroidissement 24 ne sont en effet pas refroidies et forment des zones chaudes, en opposition avec des zones avec orifices de refroidissement 24 qui sont au contraire refroidies et forment des zones froides. Limiter l’étendue de ces zones chaudes revient à réduire le gradient thermique entre les zones chaudes et les zones froides et ainsi à limiter le risque de formation de criques ou de fissures dans la paroi annulaire 12 externe. La durée de vie de la paroi annulaire 12 externe s’en trouve accrue.In this way, the primary 22 and/or dilution 23 holes are also inclined, which makes it possible to bring the cooling orifices 24 closer to the primary 22 and/or dilution 23 holes, without risk of interference with the primary holes 22 and / or dilution 23, and thus to limit the extent of zones without cooling orifice 24 around the primary holes 22 and / or dilution 23. These zones without cooling orifice 24 are in fact not cooled and form hot zones , as opposed to zones with cooling orifices 24 which are on the contrary cooled and form cold zones. Limiting the extent of these hot zones amounts to reducing the thermal gradient between the hot zones and the cold zones and thus to limiting the risk of formation of cracks or cracks in the outer annular wall 12 . The service life of the outer annular wall 12 is thereby increased.

Le premier axe 25 de chacun des trous primaires 22 forme un premier angle θ1avec une première normale N1à la paroi annulaire 12 externe. Il est entendu par « première normale N1à la paroi annulaire 12 externe », un axe perpendiculaire aux surfaces annulaires chaude 18 et froide 20 et concourant avec le premier axe 25 à mi-distance entre les surfaces annulaires chaude 18 et froide 20 suivant ledit axe. Lorsque le premier axe 25 de chacun des trous primaires 22 est incliné, le premier angle θ1est non nul.The first axis 25 of each of the primary holes 22 forms a first angle θ 1 with a first normal N 1 to the outer annular wall 12. It is understood by "first normal N 1 to the outer annular wall 12", an axis perpendicular to the hot 18 and cold 20 annular surfaces and concurrent with the first axis 25 at mid-distance between the hot 18 and cold 20 annular surfaces according to said axis. When the first axis 25 of each of the primary holes 22 is inclined, the first angle θ 1 is non-zero.

Le deuxième axe 26 de chacun des trous de dilution 23 forme un deuxième angle θ2avec une deuxième normale N2à la paroi annulaire 12 externe qui est concourante avec le deuxième axe 26 dudit trou de dilution 23. Il est entendu par « deuxième normale N2à la paroi annulaire 12 externe », un axe perpendiculaire aux surfaces annulaires chaude 18 et froide 20 et concourant avec le deuxième axe 26 à mi-distance entre les surfaces annulaires chaude 18 et froide 20 suivant ledit axe. Lorsque le deuxième axe 26 de chacun des trous de dilution 23 est incliné, le deuxième angle θ2est non nul.The second axis 26 of each of the dilution holes 23 forms a second angle θ 2 with a second normal N 2 to the outer annular wall 12 which is concurrent with the second axis 26 of said dilution hole 23. N 2 to the outer annular wall 12”, an axis perpendicular to the hot 18 and cold 20 annular surfaces and concurrent with the second axis 26 at mid-distance between the hot 18 and cold 20 annular surfaces along said axis. When the second axis 26 of each of the dilution holes 23 is inclined, the second angle θ 2 is non-zero.

Le troisième axe 27 de chacun des orifices de refroidissement 24 forme un troisième angle θ3non nul avec une troisième normale N3à la paroi annulaire 12 externe. Il est entendu par « troisième normale N3à la paroi annulaire 12 externe », un axe perpendiculaire aux surfaces annulaires chaude 18 et froide 20 et concourant avec le troisième axe 27 à mi-distance entre les surfaces annulaires chaude 18 et froide 20 suivant ledit axe. Le troisième angle θ3est par exemple compris entre 55 et 65° inclus, notamment est égal à 60°The third axis 27 of each of the cooling orifices 24 forms a third non-zero angle θ 3 with a third normal N 3 to the outer annular wall 12. It is understood by "third normal N 3 to the outer annular wall 12", an axis perpendicular to the hot 18 and cold 20 annular surfaces and concurrent with the third axis 27 at mid-distance between the hot 18 and cold 20 annular surfaces according to said axis. The third angle θ 3 is for example between 55 and 65° inclusive, in particular is equal to 60°

Les premier et deuxième angles θ1, θ2sont par exemple égaux.The first and second angles θ 1 , θ 2 are for example equal.

Un écart entre le premier angle θ1et le troisième angle θ3et/ou le deuxième θ2et le troisième angle θ3est par exemple inférieur ou égal à 30°. Il est entendu par « écart » la différence, en valeur absolu, entre le premier ou le deuxième angle θ1, θ2et le troisième angle θ3.A difference between the first angle θ 1 and the third angle θ 3 and/or the second θ 2 and the third angle θ 3 is for example less than or equal to 30°. The term “difference” is understood to mean the difference, in absolute value, between the first or the second angle θ 1 , θ 2 and the third angle θ 3 .

Le premier et/ou le deuxième angle θ1, θ2sont par exemple égaux au troisième angle θ3. De cette manière, les orifices de refroidissement 24 peuvent être le plus rapproché possible des trous primaires 22 et/ou de dilution 23, sans risque d’interférences avec les trous primaires 22 et/ou de dilution 23, ce qui revient à supprimer complètement les zones chaudes autour des trous primaires 22 et/ou de dilution 23.The first and/or the second angle θ 1 , θ 2 are for example equal to the third angle θ 3 . In this way, the cooling orifices 24 can be as close as possible to the primary 22 and/or dilution 23 holes, without risk of interference with the primary 22 and/or dilution 23 holes, which amounts to completely eliminating the hot zones around the primary 22 and/or dilution 23 holes.

Le premier et/ou le deuxième angle θ1, θ2sont par exemple compris entre 25 et 55° inclus, notamment sont égaux à 40°.The first and/or the second angle θ 1 , θ 2 are for example between 25 and 55° inclusive, in particular are equal to 40°.

Un arrondi (non représenté) est par exemple aussi prévu au niveau des bords d’entrée 22a, 23a et de sortie 22b, 23b des trous primaires 22 et/ou des trous de dilution 23, afin d’éviter les concentrations de contraintes à ce niveau.A rounding (not shown) is for example also provided at the entry 22a, 23a and exit 22b, 23b edges of the primary holes 22 and/or the dilution holes 23, in order to avoid stress concentrations at this level.

Les trous primaires 22 présentent chacun un diamètre D1de trou primaire, pris perpendiculairement au premier axe 25. Le diamètre D1de trou primaire est par exemple égal pour tous les trous primaires 22. Il est par exemple compris entre 3 et 20mm inclus, voire même supérieur à 20mm.The primary holes 22 each have a primary hole diameter D 1 , taken perpendicular to the first axis 25. The primary hole diameter D 1 is for example equal for all the primary holes 22. It is for example between 3 and 20 mm inclusive, or even greater than 20mm.

Les trous de dilution 23 présente chacun un diamètre D21, D22de trou de dilution, pris perpendiculairement au deuxième axe 26. Un premier groupe de trous de dilution 23 présente par exemple un premier diamètre D21de trou de dilution, tandis qu’un deuxième groupe de trous de dilution 23 présente un deuxième diamètre D22de trou de dilution supérieur au premier diamètre D21de trou de dilution. Un trou de dilution 23 de la rangée circonférentielle sur deux présente par exemple le premier diamètre D21de trou de dilution. Les premier et deuxième diamètres D21, D22de trou de dilution sont par exemple compris entre 3 et 20mm inclus, voire même supérieurs à 20mm. Les trous de dilution 23 du premier groupe sont par exemple chacun alignés axialement avec un trou primaire 22, les trous de dilution 23 du deuxième groupe étant chacun circonférentiellement interposés entre deux trous primaires 22 adjacents.The dilution holes 23 each have a dilution hole diameter D 21 , D 22 , taken perpendicular to the second axis 26. A first group of dilution holes 23 has for example a first dilution hole diameter D 21 , while a second group of dilution holes 23 has a second dilution hole diameter D 22 greater than the first dilution hole diameter D 21 . One dilution hole 23 of the circumferential row out of two has, for example, the first dilution hole diameter D 21 . The first and second diameters D 21 , D 22 of the dilution hole are for example between 3 and 20 mm inclusive, or even greater than 20 mm. The dilution holes 23 of the first group are for example each aligned axially with a primary hole 22, the dilution holes 23 of the second group each being circumferentially interposed between two adjacent primary holes 22.

Les diamètres D1, D21, D22de trou primaire et de trou secondaire sont ainsi bien supérieurs à une épaisseur de la paroi annulaire 12 externe, qui est comprise entre 1 et 1.5mm inclus, notamment est égal à 1.2mm. L’inclinaison des trous primaires 22 et/ou de dilution 23 ne risque donc pas de créer un blocage de la circulation du gaz comprimé froid provenant du compresseur haute pression 102 vers l’intérieur de la chambre de combustion 10. Le gaz comprimé froid continue en effet de pénétrer à l’intérieur de la chambre de combustion 10 en traversant globalement perpendiculairement la paroi annulaire 12 externe.The diameters D 1 , D 21 , D 22 of the primary hole and of the secondary hole are thus much greater than a thickness of the outer annular wall 12, which is between 1 and 1.5 mm inclusive, in particular is equal to 1.2 mm. The inclination of the primary 22 and/or dilution 23 holes therefore does not risk creating a blockage of the circulation of the cold compressed gas coming from the high pressure compressor 102 towards the inside of the combustion chamber 10. The cold compressed gas continues indeed to penetrate inside the combustion chamber 10 by crossing generally perpendicularly the annular wall 12 external.

Les orifices de refroidissement 24 présentent chacun un diamètre D3d’orifice de refroidissement, pris perpendiculairement à l’axe 26 d’orifice de refroidissement. Le diamètre D3d’orifice de refroidissement est par exemple égal pour tous les orifices de refroidissement 24. Le diamètre D3d’orifice de refroidissement est strictement inférieur aux diamètres D1, D21, D22de trou primaire et de trou de dilution. Il est par exemple compris entre 0.3 et 1mm inclus, notamment est égal à 0.4mm.The cooling orifices 24 each have a cooling orifice diameter D 3 , taken perpendicular to the axis 26 of the cooling orifice. The cooling orifice diameter D 3 is for example equal for all the cooling orifices 24. The cooling orifice diameter D 3 is strictly less than the diameters D 1 , D 21 , D 22 of the primary hole and of the cooling hole. dilution. It is for example between 0.3 and 1 mm inclusive, in particular is equal to 0.4 mm.

Les orifices de refroidissement 24 sont par exemple réalisés par perçage laser ou par faisceau d’électrons.The cooling holes 24 are for example made by laser drilling or by electron beam.

La paroi annulaire 12 externe et la chambre de combustion 10 sont particulièrement avantageuses car elles permettent de limiter le risque de formation de criques ou de fissures dans la paroi annulaire 12 externe, et donc d’accroître la durée de vie de la paroi annulaire 12 externe, notamment au moyen de l’inclinaison des trous primaires 22 et/ou de dilution 23. L’inclinaison des trous primaires 22 et/ou de dilution 23 autorise en effet une plus grande proximité entre les orifices de refroidissement 24 et les trous primaires 22 et/ou de dilution 23, sans risque d’interférences, et donc limite l’apparition de zones chaudes, sans orifice de refroidissement 24, autour des trous primaires 22 et/ou secondaires 23.The outer annular wall 12 and the combustion chamber 10 are particularly advantageous because they make it possible to limit the risk of formation of cracks or cracks in the outer annular wall 12, and therefore to increase the life of the outer annular wall 12 , in particular by means of the inclination of the primary 22 and/or dilution 23 holes. The inclination of the primary 22 and/or dilution 23 holes in fact allows greater proximity between the cooling orifices 24 and the primary holes 22 and/or dilution 23, without risk of interference, and therefore limits the appearance of hot zones, without cooling orifice 24, around the primary 22 and/or secondary 23 holes.

Claims (9)

Paroi annulaire (11, 12) pour chambre de combustion (10) de turbomachine (100), s’étendant autour d’un axe longitudinal (13) de direction axiale d’écoulement des gaz, la paroi annulaire (11, 12) présentant une surface annulaire chaude (17, 18) opposée à une surface annulaire froide (19, 20) et comprenant :
- une pluralité de trous primaires (22) chacun centrés sur un premier axe (25) qui est concourant avec l’axe longitudinal (13),
- une pluralité de trous de dilution (23) situés en aval des trous primaires (22) dans la direction axiale d’écoulement des gaz et chacun centrés sur un deuxième axe (26) qui est concourant avec l’axe longitudinal (13),
- une pluralité d’orifices de refroidissement (24) chacun centrés sur un troisième axe (27) qui est concourant avec l’axe longitudinal (13), ledit troisième axe (27) étant en outre incliné, d’amont en aval dans la direction axiale d’écoulement des gaz, de la surface annulaire froide (17, 18) à la surface annulaire chaude (19, 20),
la paroi annulaire (11, 12) étant caractérisée en ce que les premiers axes (25) et/ou les deuxièmes axes (26) sont chacun inclinés, d’amont en aval dans la direction axiale d’écoulement des gaz, de la surface annulaire froide (17, 18) à la surface annulaire chaude (19, 20).Annular wall (11, 12) for the combustion chamber (10) of a turbomachine (100), extending around a longitudinal axis (13) in the axial direction of gas flow, the annular wall (11, 12) having a hot annular surface (17, 18) opposite a cold annular surface (19, 20) and comprising:
- a plurality of primary holes (22) each centered on a first axis (25) which coincides with the longitudinal axis (13),
- a plurality of dilution holes (23) located downstream of the primary holes (22) in the axial direction of gas flow and each centered on a second axis (26) which coincides with the longitudinal axis (13),
- a plurality of cooling orifices (24) each centered on a third axis (27) which coincides with the longitudinal axis (13), said third axis (27) also being inclined, from upstream to downstream in the axial direction of gas flow, from the cold annular surface (17, 18) to the hot annular surface (19, 20),
the annular wall (11, 12) being characterized in that the first axes (25) and/or the second axes (26) are each inclined, from upstream to downstream in the axial direction of gas flow, from the surface cold annular surface (17, 18) to the hot annular surface (19, 20). Paroi annulaire (11, 12) selon la revendication 1, dans laquelle :
- le premier axe (25) de chacun des trous primaires (22) forme un premier angle (θ1) avec une première normale (N1) à la paroi annulaire (11, 12),
- le deuxième axe (26) de chacun des trous de dilution (23) forme un deuxième angle (θ2) avec une deuxième normale (N2) à la paroi annulaire (11, 12),
- le troisième axe (27) de chacun des orifices de refroidissement (24) forme un troisième angle (θ3) non nul avec une troisième normale (N3) à la paroi annulaire (11, 12).Annular wall (11, 12) according to claim 1, in which:
- the first axis (25) of each of the primary holes (22) forms a first angle (θ 1 ) with a first normal (N 1 ) to the annular wall (11, 12),
- the second axis (26) of each of the dilution holes (23) forms a second angle (θ 2 ) with a second normal (N 2 ) to the annular wall (11, 12),
- the third axis (27) of each of the cooling orifices (24) forms a third angle (θ 3 ) which is not zero with a third normal (N 3 ) to the annular wall (11, 12). Paroi annulaire (11, 12) selon la revendication 2, dans laquelle les premier et deuxième angles (θ1, θ2) sont égaux.Annular wall (11, 12) according to claim 2, in which the first and second angles (θ 1 , θ 2 ) are equal. Paroi annulaire (11, 12) selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans laquelle le troisième angle (θ3) est par exemple compris entre 55 et 65° inclus, notamment est égal à 60°.Annular wall (11, 12) according to Claim 2 or Claim 3, in which the third angle (θ 3 ) is for example between 55 and 65° inclusive, in particular is equal to 60°. Paroi annulaire (11, 12) selon l’une des revendications 2 à 4, dans laquelle un écart entre le premier angle (θ1) et le troisième angle (θ3) et/ou entre le deuxième angle (θ2) et le troisième angle (θ3) est inférieur ou égal à 30°.Annular wall (11, 12) according to one of Claims 2 to 4, in which a difference between the first angle (θ 1 ) and the third angle (θ 3 ) and/or between the second angle (θ 2 ) and the third angle (θ 3 ) is less than or equal to 30°. Paroi annulaire (11, 12) l’une des revendications 2 à 5, dans laquelle le premier et/ou le deuxième angle (θ1, θ2) sont égaux au troisième angle (θ3).Annular wall (11, 12) according to one of Claims 2 to 5, in which the first and/or the second angle (θ 1 , θ 2 ) are equal to the third angle (θ 3 ). Paroi annulaire (11, 12) selon l’une des revendications 2 à 5, dans laquelle le premier et/ou le deuxième angle (θ1, θ2) sont compris entre 25 et 55° inclus, notamment sont égaux à 40°.Annular wall (11, 12) according to one of Claims 2 to 5, in which the first and/or the second angle (θ 1 , θ 2 ) are between 25 and 55° inclusive, in particular are equal to 40°. Chambre de combustion (10) pour turbomachine (100) comprenant au moins une paroi annulaire (11, 12) selon l’une des revendications 1 à 7.Combustion chamber (10) for a turbomachine (100) comprising at least one annular wall (11, 12) according to one of Claims 1 to 7. Turbomachine (100) comprenant une chambre de combustion (10) selon la revendication 8.
A turbomachine (100) comprising a combustion chamber (10) according to claim 8.
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