FR3107570A1 - Brûleur de postcombustion a integration optimisée - Google Patents

Abstract

Un brûleur de postcombustion pour turbomachine d’aéronef à canal de postcombustion alimenté par un flux d’air comprend une rampe de pulvérisation de carburant, un profilé qui abrite la rampe, une bougie d’allumage de carburant, un injecteur d'allumage adapté pour projeter du carburant vers la bougie, et un système d’alimentation en carburant qui délivre de manière indépendante du carburant à la rampe et à l’injecteur. Ce système d’alimentation en carburant comprend une conduite définie par une tubulure intérieure et une tubulure extérieure qui entoure la tubulure intérieure, cette conduite définissant un premier circuit de carburant au sein de la tubulure intérieure pour alimenter en carburant l’un parmi la rampe ou l’injecteur, et un second circuit de carburant défini entre les tubulures intérieure et extérieure pour alimenter l’autre parmi la rampe ou l’injecteur. Figure pour l’abrégé : Fig.5

Description

BRÛLEUR DE POSTCOMBUSTION A INTEGRATION OPTIMISÉE

La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines à canal de postcombustion, et plus particulièrement à un brûleur de postcombustion pour de telles turbomachines.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

La postcombustion, de l’anglais «after-burner», consiste à injecter en fines gouttes du carburant dans un canal de postcombustion d’une turbomachine. Ce carburant, qui se vaporise et se mélange dans l'écoulement, est enflammé pour conduire à une élévation de la température en aval des turbines. L’élévation de température durant cette nouvelle combustion, laquelle survient après la combustion usuelle qui a lieu en chambre de combustion en amont des turbines, augmente la poussée de la turbomachine par augmentation de la vitesse de sortie des gaz.

Une turbomachine à canal de postcombustion comporte de manière classique des bras qui s’étendent à l’entrée de ce canal de postcombustion, et un brûleur incluant un profilé annulaire porté par les bras. Le brûleur comporte une rampe annulaire qui est abritée par le profilé et adaptée pour pulvériser du carburant dans un flux de gaz alimentant le canal de postcombustion. Plus spécifiquement, la rampe comporte un tube dans lequel circule du carburant alimenté par une ou plusieurs canalisations régulièrement espacées circonférentiellement, et au travers duquel sont formés des perçages par lesquels le carburant est projeté dans l’écoulement de gaz. Pour amorcer la postcombustion, le brûleur est en outre équipé, classiquement en regard d’un point de la rampe, d’une bougie qui génère des étincelles en vue d’enflammer par réactions en chaine l’ensemble du mélange gaz/carburant en aval de la rampe.

En pratique, le carburant circulant dans la rampe est assujetti à des variations importantes en pression et en température selon l’altitude et la vitesse de l’aéronef, qui dans le cas le plus critique peut conduire à une projection de carburant par la rampe vers la bougie trop pauvre pour assurer un amorçage de la postcombustion.

Pour résoudre ce problème, il est connu du document FR2873168 de prévoir un brûleur, noté 1 sur la figure 1 annexée, comprenant un profilé 2 abritant une rampe 3, une bougie 4 portée par le profilé, et additionnellement un injecteur d'allumage 6 adapté pour pulvériser du carburant spécifiquement vers l’extrémité de la bougie 4. Cet injecteur 6 est alimenté en carburant par un conduit 7 indépendant du ou des conduits d’alimentation 8 en carburant de la rampe 3.

Avec cette solution, entendu que la qualité de projection de carburant vers la bougie n’est plus soumise aux conditions de circulation du carburant dans la rampe, il s’ensuit une fiabilité d’allumage augmentée. Aussi, cette solution octroie une gestion du carburant améliorée dans la mesure où l’alimentation en carburant de l'injecteur d'allumage peut être arrêtée à l’issue de la phase d’amorçage.

Néanmoins, cette solution reste perfectible en ce qu’elle souffre à la fois d’une problématique due à l’intégration supplémentaire du conduit d’alimentation 7 spécifique à l’injecteur, et d’une baisse des propriétés aérodynamiques du flux F’ dans lequel le profilé baigne du fait de la multiplication des conduits d’alimentation. En effet, ces conduits s’étendent dans le flux F’ en formant des singularités génératrices de pertes de charges.

Le but de l’invention est donc de proposer une structure de brûleur qui résout au moins partiellement les inconvénients identifiés de l’état de la technique.

A cet effet, l’invention a pour objet un brûleur de postcombustion pour turbomachine d’aéronef à canal de postcombustion alimenté par un flux d’air, ce brûleur comprenant une rampe de pulvérisation de carburant dans le flux d’air, un profilé qui abrite la rampe, une bougie d’allumage de carburant, un injecteur adapté pour projeter du carburant vers la bougie d’allumage, et un système d’alimentation en carburant qui délivre de manière indépendante du carburant à la rampe et à l’injecteur,

caractérisé en ce que ce système d’alimentation en carburant comprend une conduite définie par une tubulure intérieure et une tubulure extérieure qui entoure la tubulure intérieure, cette conduite définissant un premier circuit de carburant au sein de la tubulure intérieure pour alimenter en carburant l’un parmi la rampe ou l’injecteur, et un second circuit de carburant défini entre les tubulures intérieure et extérieure pour alimenter l’autre parmi la rampe ou l’injecteur.

Avec cette solution, les inconvénients identifiés de l’état de la technique sont résolus, un acheminement de manière indépendante du carburant vers la rampe et l’injecteur étant rendu possible en octroyant notamment des performances d’écoulement améliorées du flux circulant dans le canal de postcombustion et rencontrant la conduite.

L’invention concerne également un brûleur de postcombustion ainsi défini, dans lequel les tubulures intérieure et extérieure sont séparées l’une de l’autre le long de la conduite par une tige enroulée hélicoïdalement autour de la tubulure intérieure.

L’invention concerne également un brûleur de postcombustion ainsi défini, comprenant un dispositif de distribution qui est raccordé à la conduite et à la rampe et dans lequel est intégré l’injecteur, ce dispositif de distribution assurant le routage du carburant acheminé par le premier et le second circuit de manière isolée vers la rampe et l’injecteur.

L’invention concerne également un brûleur de postcombustion ainsi défini,

dans lequel la rampe comprend une discontinuité délimitée entre une première extrémité et une seconde extrémité de rampe situées de part et d’autre du dispositif de distribution ;

dans lequel le dispositif de distribution comprendun boitier intercalé entre les première et seconde extrémités de rampe, ce boitier délimitant en son sein une chambre de réception dans laquelle est logé l’injecteur, et un premier et un second canal interne qui s’étendent de part et d’autre de la chambre de réception en étant chacun relié à la rampe respectivement au niveau de la première extrémité de rampe et de la seconde extrémité de rampe ;

le dispositif de distribution assurant le routage du carburant véhiculé par le premier circuit jusqu’à l’injecteur, et le routage du carburant véhiculé par le second circuit jusqu’à la rampe par le biais des premier et second canaux internes.

L’invention concerne également un brûleur de postcombustion ainsi défini,

dans lequel le dispositif de distribution comporte une cloche connectée de manière étanche au boitier et une bague d’étanchéité qui sépare la chambre de réception d’un intérieur de cette cloche, les premier et second canaux internes étant ouverts sur cet intérieur de cloche;

dans lequel la tubulure intérieure s’étend au travers de la cloche jusqu’à la bague d’étanchéité pour déboucher dans un trou traversant qui est formé dans cette bague d’étanchéité et qui est ouvert sur la chambre de réception, de manière à ce que le carburant du premier circuit soit délivré isolément à l’injecteur,

dans lequel la tubulure extérieure s’étend jusqu’à la cloche en débouchant dans l’intérieur de cloche, de manière à ce que le carburant véhiculé par le second circuit soit délivré isolément à la rampe en s’écoulant dans les canaux internes accessibles depuis l’intérieur de cloche.

L’invention concerne également un brûleur de postcombustion ainsi défini, comprenant un raccord adapté pour assurer un raccordement de la conduite à deux canalisations de la turbomachine, ce raccord comprenantune embase de fixation à une paroi de turbomachine délimitant extérieurement le canal de postcombustion, dans laquelle est emmanchée la tubulure extérieure, une douille qui est vissée sur l’embase, et un boitier d’alimentation comprenant un alésage qui prolonge la douille ;

dans lequel la tubulure intérieure traverse l’embase, la douille et l’alésage du boitier d’alimentation de manière à être raccordée directement à une première canalisation, parmi les deux canalisations de turbomachine, qui est apte à lui délivrer une quantité de carburant ;

dans lequel l’embase, la douille et l’alésage du boitier d’alimentation délimitent, conjointement avec la tubulure intérieure, un canal configuré pour assurer le routage d’une quantité de carburant délivrée par une seconde canalisation, parmi les deux canalisations de turbomachine, dans le boitier d’admission par le biais d’un conduit d’admission qui s’étend entre une section ouverte sur l’extérieur de ce boitier d’alimentation et une section ouverte sur l’alésage.

L’invention concerne également une turbomachine d’aéronef à canal de postcombustion alimenté par un flux d’air comprenant un brûleur de postcombustion ainsi défini.

, déjà décrite, est une vue en perspective d’un secteur de brûleur selon un art antérieur;

est une vue schématique en coupe axiale d’une turbomachine;

est une vue en perspective d’un carter moteur équipé de bras accroche flamme et d’un brûleur ;

est une vue en coupe selon le plan P de la figure 3;

et

sont des vues en perspective d’un secteur d’allumage de brûleur selon l’invention, comprenant une conduite à double circuit d’acheminement en carburant, une rampe de pulvérisation de carburant, un injecteur d'allumage, un dispositif de distribution et un raccord selon l’invention;

est une vue partielle en coupe transversale de la conduite à double circuit d’acheminement en carburant des figure 5 et 6 ;

est une vue de détail d’un boitier de distribution du dispositif de distribution des figures 5 et 6 ;

est une vue semblable à la figure 7, dans laquelle est en outre représenté le dispositif de distribution et l’injecteur d'allumage;

est une vue de détail en coupe du secteur d’allumage des figure 5 et 6 au niveau du raccord.

En référence à la figure 2, il est représenté une turbomachine 11 double flux d’axe AX à dispositif de postcombustion selon l’invention.

Dans l’ensemble de cette description, la direction axiale ou longitudinale est la direction de l’axe AX. La direction radiale, définie par l’axe AY, est en tout point une direction orthogonale à l’axe AX et passant par ce dernier, et la direction circonférentielle est en tout point une direction orthogonale aux directions radiale et longitudinale. Aussi, les termes « amont » AM et « aval » AV sont à considérer selon la direction longitudinale et notamment le sens principal d’écoulement des gaz au sein de la turbomachine. Ainsi, les termes « en amont de » et « en aval de » font référence à l’ordre de deux éléments le long de la direction longitudinale.

La turbomachine 11 est délimitée par un carter moteur 12 s’étendant depuis sa partie amont pour délimiter une manche d’entrée 13, jusqu’à sa partie aval pour délimiter une tuyère 14 d’éjection des gaz. L’air extérieur F est admis dans la manche d'entrée 13 pour traverser un compresseur basse pression 16 avant de se séparer en un flux primaire Fp et un flux secondaire Fs qui s’engouffrent respectivement dans une veine primaire 17 et une veine secondaire 18 séparées par un carter inter-veine 19. La veine secondaire 18, délimitée conjointement par le carter moteur 12 et le carter inter-veine 19 le long d’une partie de son étendue, entoure radialement la veine primaire 17.

Le flux primaire Fp traverse successivement un compresseur haute pression 21 le long duquel il se comprime, une chambre de combustion 22 dans laquelle il est mélangé à un carburant et enflammé, et des turbines haute et basse pression 23, 24 le long desquelles il se détend en les faisant mouvoir. Le flux secondaire Fs est quant à lui propulsé directement en aval de turbine basse pression par le compresseur basse pression 16. Le compresseur basse pression 16 et la turbine basse pression 24 sont portés ensemble par un arbre basse pression 26 centré sur l’axe AX. De la même manière, le compresseur haute pression 21 et la turbine haute pression 23 sont portés par un arbre haute pression 27 centrés sur l’axe AX.

En aval de la turbine basse pression 24, la turbomachine 11 définit une section d’échappement 28 et un canal de postcombustion 29 qui prolonge cette section d’échappement jusqu’à la tuyère 14 d’éjection des gaz. Au niveau de cette section d’échappement 28, la veine primaire 17 est délimitée par un cône d’échappement 31 et une paroi annulaire de confluence 32 qui prolonge le carter inter-veines 19, et complémentairement la veine secondaire 18 est délimitée par cette paroi de confluence 32 et un tronçon du carter moteur 12 radialement en vis-à-vis. Plus spécifiquement, la paroi de confluence 32, qui sépare et canalise les flux primaire et secondaire Fp, Fs, s’étend axialement jusqu’au voisinage amont du canal de postcombustion 29 de manière à ce que la veine secondaire 18 s’ouvre sur la veine primaire 17 en entrée de ce canal de post combustion. Avec cet arrangement, le flux qui alimente le canal de postcombustion 29 est composé du flux primaire Fp et d’une quantité de flux secondaire Fs.

La turbomachine 11 selon l’invention est équipée d’un ensemble de postcombustion 33 adapté pour injecter une quantité de carburant dans le flux de gaz alimentant le canal de postcombustion 29, ainsi que déclencher et entretenir une combustion du mélange gaz/carburant ainsi obtenu au sein de ce canal de postcombustion 29.

Comme visible en détail sur les figures 2 et 3, cet ensemble de postcombustion comprend des bras accroche-flammes 36 et un brûleur 37 supporté par les bras accroche-flammes 36.

Les bras accroche-flammes 36, de manière non limitative au nombre de 9 comme illustré sur la figure 3, sont montés au niveau d’une de leurs extrémités respectives en face radialement interne du carter moteur 12, de manière non limitative au niveau de la section d’échappement 28. Ils sont régulièrement répartis circonférentiellement et s’étendent à la fois suivant une composante radiale en baignant dans le flux primaire Fp et le flux secondaire Fs, et une composante axiale en s’avançant dans le canal de postcombustion 29, en aval de la paroi de confluence 32.

Le brûleur 37 inclut un profilé annulaire 38, illustré à la figure 4, se présentant sous la forme d’une gouttière à section en forme de U ouverte vers l’aval, à savoir dont la partie concave est orientée vers le canal de postcombustion 29. Ce profilé 38, avantageusement localisé en aval de la paroi de confluence 32, abrite une rampe d’injection 39 sensiblement annulaire et adaptée pour pulvériser du carburant à travers l’ouverture du profilé.

Comme visible plus en détail sur la figure 5, la rampe d’injection 39 comprend un tube d’injection 41 dans lequel circule du carburant lors d’une phase de postcombustion. Ce tube d’injection 41 s’étend à l’intérieur d’un fourreau 44 formant écran de protection thermique. L’injection du carburant au sein du canal de postcombustion 29 s’effectue naturellement au travers de perçages 41c, 44c formés au niveau du tube d’injection 41 et au niveau du fourreau 44, les perçages 44c du fourreau étant superposés à ceux 41c du tube d’injection.

Dans le cadre de l’invention, le brûleur 37 est issu de l’assemblage de plusieurs secteurs angulaires de brûleur disposés bout-à-bout suivant la direction circonférentielle AZ. Chaque secteur angulaire inclut un segment de profilé, un segment de rampe, et une alimentation en carburant. L’un des secteurs dit «d’allumage», représenté sur les figures 5 et 6, se distingue des autres secteurs dits «standards» en ce qu’il comporte une bougie d’allumage 42 adaptée pour générer en extrémité des étincelles lors de l’amorçage de la postcombustion. L’extrémité de bougie générant des étincelles est engagée, depuis la partie convexe du profilé 38, dans un manchon 43 qui le traverse pour déboucher en partie concave de ce profilé, avantageusement dans le prolongement aval de la rampe 39. Complémentairement, le brûleur 37 comporte, au niveau du secteur d’allumage, un injecteur 47 de carburant prévu pour projeter adéquatement du carburant à la rencontre des étincelles produites par la bougie 42.

En ce qui concerne l’alimentation en carburant de la rampe 39, chacun des secteurs standards inclut une canalisation, notée 48, qui raccorde le segment de rampe correspondant à une source de carburant, non représentée, qui est localisée radialement à l’extérieur du carter moteur 12. Dans l’exemple de la figure 4, le profilé 38 du brûleur est avantageusement localisé dans le prolongement axial de la veine secondaire 18, en aval de la paroi de confluence 32, de sorte à être refroidi naturellement par le flux secondaire Fs qui longe sa partie convexe tandis que sa partie concave est exposée aux flammes de postcombustion. Avec cet arrangement, les canalisations 48 du brûleur baignent en amont du profilé 38 dans le flux secondaire Fs, ce qui conduit à un refroidissement efficace entendu que le flux secondaire Fs est plus froid que le flux primaire Fp. Néanmoins, il est entendu qu’un arrangement dans lequel le profilé 38 du brûleur 37 s’étend dans le prolongement de la veine primaire 17 ne sort pas du cadre de l’invention.

L’idée à la base de l’invention est d’assurer une dissociation des alimentations en carburant de l’injecteur 47 et de la rampe 39 au niveau du secteur d’allumage par souci de fiabilité de fonctionnement, sans toutefois conduire à utiliser plusieurs canalisations 48 juxtaposées et alimentant chacune l’un parmi l’injecteur et la rampe.

A cet effet, la particularité majeure de l’invention réside dans un acheminement de carburant vers la rampe 39 et l’injecteur 47 au travers du flux alimentant le canal de postcombustion 29 par le biais d’une conduite 51 formant deux circuits de cheminement en carburant. Comme visible en détail sur la figure 7, cette conduite 51 est issue de l’association d’une tubulure extérieure 52 et d’une tubulure intérieure 53 entourée par la tubulure extérieure 52, la tubulure extérieure 52 présentant un diamètre supérieur à la tubulure intérieure 53. Les tubulures intérieure et extérieure comportent respectivement une surface interne 52i, 53i et une surface externe 52e, 53e. Elles s’étendent avantageusement de manière coaxiale le long de leur étendue.

Un premier circuit de carburant, noté C1, est défini le long de l’espace interne délimité par la surface interne 53i de la tubulure intérieure 53, tandis qu’un second circuit de carburant C2 est défini le long de l’espace délimité conjointement par la surface externe 53e de la tubulure intérieure 53 et la surface interne 52i de la tubulure extérieure 52. Comme il est compris, cet arrangement permet d’acheminer de manière indépendante du carburant vers la rampe 39 et l’injecteur 47 au niveau du secteur d’allumage sans pour autant créer deux obstacles pour le flux de gaz qui sont générateurs de pertes de charges, seule la surface externe 52e de la tubulure extérieure 52 étant exposée au flux.

Dans l’exemple des figures 5 et 6, la conduite 51 est coudée, à savoir présente une courbure, de manière à être alignée à la fois avec une ouverture de réception 56 qui est formée traversante axialement dans le profilé 38 et délimitée par une encadrure 57, et avec un orifice 58 traversant radialement le carter moteur 12 en amont du profilé 38. Les canalisations 48 d’alimentation de la rampe au niveau des secteurs standards présentent un cheminement identique à celle de la conduite 51, en étant chacune à la fois alignée avec une ouverture de réception 56’ formée axialement en partie convexe du profilé 38 et avec un orifice 58’ traversant radialement le carter moteur 12, comme illustré sur la figure 4. Il est entendu que l’invention n’est pas limitée à ce cheminement particulier de canalisations 48 et de conduite 51, celui-ci étant adapté à l’encombrement disponible ainsi qu’à la localisation et l’orientation de l’orifice 58, 58’ et de l’ouverture de réception 56, 56’ avec lesquels elles coopèrent. Concrètement, les canalisations 48 et la conduite 51 peuvent être formées rectilignes si l’ouverture de réception 56, 56’ et l’orifice 58, 58’ sont formés de sorte à être alignés radialement, ou encore présenter plus d’une courbure.

Afin que les tubulures intérieure et extérieure respectent la condition de coaxialité, dans le cas notamment où la conduite 51 présente au moins une courbure, autrement dit en ce qu’il existe un entrefer E constant entre les deux tubulures d’une valeur correspondant à la différence entre le rayon interne Ri de la tubulure extérieure 52 et le rayon externe Re de la tubulure intérieure 53, l’invention prévoit avantageusement de:

- former initialement chacune de ces tubulures intérieure et extérieure 53, 52 sous la forme d’un cylindre rectiligne;
- enrouler hélicoidalement autour de la tubulure intérieure une tige 54 rigide en garantissant un contact en tout point entre cette tige et la surface externe 53e de la tubulure intérieure 53, cette tige présentant une épaisseur mesurée radialement en tout point de l’enroulement d’une valeur sensiblement égale à la différence entre le rayon interne Ri et le rayon externe Re;
- emmancher la tubulure intérieure 53 équipée de la tige hélicoïdale 54 dans la tubulure extérieure 52, cette tige hélicoïdale 54 formant interface de contact entre la surface externe 53e et la surface interne 52i respectives des tubulures intérieure et extérieure 53, 52; et
- cintrer l’ensemble formé de la tubulure intérieure 53, de la tubulure extérieure 52 et de la tige hélicoïdale, pour adopter le cheminement visé de conduite 51, la tige hélicoïdale 54 assurant une cohésion d’ensemble et un entrefer E constant.

Dans l’exemple de la figure 7, la tige hélicoïdale présente une section circulaire, mais aussi tout autre type de forme non circulaire, par exemple à section carrée, peut être envisagée sans sortir du cadre de l’invention. De la même manière, les tubulures intérieure et extérieure 53, 52 sont illustrées à section circulaire, mais il est entendu qu’elles peuvent présenter un contour différent, comme carré ou oblong. Aussi, il est entendu que la tige hélicoïde peut trouver également son application dans le cas où la conduite 51 est rectiligne, en lui octroyant notamment une rigidité supplémentaire.

Enfin, la tige hélicoidale 54 forme un découpage de l’espace délimité conjointement par la surface externe 53e de la tubulure intérieure 53 et la surface interne 52i de la tubulure extérieure 52. Comme il est compris, le second circuit de carburant C2 est également délimité par la tige hélicoidale 54, en plus des surfaces externe 53e et interne 52i respectives des tubulures intérieure et extérieure 53 et 52. A cet égard, en plus des avantages précités, l’utilisation de la tige hélicoïdale 54 ajoute une capacité d’optimisation du volume de carburant délivré via le second circuit C2, ce volume étant fonction de l’encombrement de cette tige 54 au sein de l’espace défini entre les tubulures intérieure et extérieure 53, 52. Plus spécifiquement, il est possible de jouer sur la forme, l’épaisseur, ou encore le pas d’enroulement de la tige 54 pour tendre vers un volume optimisé en fonction du besoin en acheminement du carburant dans le second circuit de carburant C2.

Une autre particularité de l’invention réside dans l’architecture spécifique de raccordement à l’injecteur 47 et à la rampe 39 des deux circuits C1, C2. Ce raccordement s’effectue par le biais d’un dispositif de distribution 60 du brûleur 37 qui est fixé au profilé et raccordé à la conduite 51.

Selon cette particularité, la rampe d’injection 39 présente une discontinuité au niveau du secteur d’allumage qui est délimitée entre une première extrémité 39a et une seconde extrémité 39b de rampe situées de part et d’autre de la bougie 42 dans la direction circonférentielle AZ, comme illustré sur la figure 5. L’injecteur 47 est disposé au niveau de cette discontinuité de sorte à s’étendre dans l’alignement axial de la bougie 42, et pulvériser du carburant sous la forme d’une nappe qui balaye le champ entre les deux extrémités de rampe 39a, 39b. Avec cet arrangement, le carburant projeté par l’injecteur 47 rencontre les étincelles formées par la bougie 42 et se mélange au carburant éjecté par la rampe de part et d’autre des extrémités de rampe 39a, 39b. Comme il est compris, une inflammation du carburant projeté vers la bougie par l’injecteur 47 aboutit à une inflammation généralisée en se propageant le long de l’étendue circonférentielle de la rampe 39.

En référence aux figures 8 et 9, le dispositif de distribution 60 inclut un boitier 61 délimitant en son sein une chambre de réception 62 dans laquelle est maintenu l’injecteur 47. Ce boitier est délimité par une paroi amont 64, une paroi aval 65, et deux paroi latérales 66a, 66b en regard chacune d’une extrémité 39a, 39b de rampe. En particulier, ce boitier 61 présente un contour extérieur correspondant au négatif de l’encadrure 57 du profilé 38 dans laquelle il est encastré. La chambre de réception 62 s’étend entre une fenêtre amont 68 formée dans la paroi amont 64 et une fenêtre aval 69 formée dans la paroi aval 65.

L’injecteur 47 comprend une base 71 incluant un orifice d’admission 72 de carburant et une buse 73 de pulvérisation qui comporte un orifice d’éjection de carburant 74, ces orifices d’admission et d’éjections 72, 74 étant reliés fluidiquement par un cheminement, non illustré, au sein de l’injecteur 47. L’injecteur est orienté de sorte que l’orifice d’éjection 74 de la buse 73 soit dirigé vers l’aval pour projeter du carburant au travers de la fenêtre aval 69, et que l’orifice d’admission 72 soit aligné en amont avec la conduite 51 pour recevoir le carburant. La fenêtre amont 68 est avantageusement dimensionnée de sorte à pouvoir insérer au travers de celle-ci l’injecteur lors de sa mise en place dans la chambre de réception 62, en engageant en premier la buse 73.

Le boitier 61 comprend en outre un premier et un second canal interne, notés 78a et 78b sur la figure 8, qui s’étendent chacun de part et d’autre de la chambre de réception 62, dans la direction circonférentielle AZ. Ces canaux internes 78a, 78b sont prévus pour correspondre à des extensions du tube d’injection 41 de rampe 39. Plus spécifiquement, le premier canal 78a s’étend depuis la paroi latérale 66a au niveau de laquelle il est ouvert en regard de la première extrémité 39a de rampe, jusqu’à la paroi amont 64 au niveau de laquelle il débouche sur l’extérieur du boitier 61. De la même manière, le second canal 78b s’étend depuis la paroi latérale 66b au niveau de laquelle il est ouvert en regard de la seconde extrémité 39b de rampe, jusqu’à la paroi amont 64 au niveau de laquelle il débouche sur l’extérieur du boitier 61.

Dans l’exemple de la figure 8, les parois latérales 66a, 66b forment des interfaces de contact avec le tube d’injection 41. Dans le cas de cet arrangement spécifique, l’invention prévoit avantageusement d’assurer un raccord étanche entre les canaux internes 78a, 78b et le tube d’injection 41 en solidarisant par brasage le tube d’injection directement aux faces latérales 63a, 63b du boitier 61. En variante, notamment si les parois latérales 66a, 66b ne sont pas en contact étroit avec le tube d’injection 41, il est envisageable de former, dans le prolongement des canaux interne 78a, 78b, des excroissances de matière sous la forme de douilles dépassant de ces parois latérales 66a, 66b, de sorte à réaliser un raccord par emmanchement de ces excroissances dans le tube d’injection 41 ou inversement.

Le dispositif de distribution 60 comprend également une cloche 80, visible sur les figures 6 et 9, incluant une enveloppe structurelle délimitant deux fenêtres opposées, avec une fenêtre aval 81 au niveau de laquelle elle est connectée de manière étanche au boitier 61, et une fenêtre amont 82 qui est raccordée fluidiquement à une extrémité dite d’éjection 52k de la tubulure extérieure 52. Dans l’exemple de la figure 9, l’extrémité d’éjection 52k de tubulure extérieure 52 s’enfiche dans la cloche 80 en s’enfonçant à travers la fenêtre amont 82 jusqu’à venir en butée contre un épaulement avant brasage pour assurer leur solidarisation. Complémentairement, la cloche 80 est raccordée au boitier 61 par enfichage et brasage de la fenêtre aval 81 autour d’une emprunte 83 formée à cette fin dans la paroi amont de ce boitier 61.

Enfin, le dispositif de distribution 60 comprend une bague d’étanchéité 84 qui est fixée de manière étanche, avant le raccordement de la cloche 80 au boitier 61, le long de son pourtour au boitier 61, en amont de l’injecteur 47 et en aval de la tubulure extérieure 52, de manière à obturer la chambre de réception 62 au niveau de la fenêtre amont 68. L’invention prévoit avantageusement de fixer la bague 84 au boitier 61 par brasage, mais toute autre méthode d’assemblage garantissant un verrouillage étanche peut être retenue, comme par exemple par sertissage ou emmanchement en force. Dans le cas d’une insertion de l’injecteur 47 par la fenêtre amont 68 du boitier 61, l’invention prévoit avantageusement que le maintien en position de l’injecteur 47 soit assuré à la fois par un épaulement 76 du boitier 61 contre lequel bute la base 71, et par la bague 84 montée en appui contre la base 71 et fixée de manière étanche le long de son pourtour au boitier 61.

Cette bague d’étanchéité 84 comprend un trou traversant 85 qui coïncide en forme et s’étend dans le prolongement de l’orifice d’admission 72 de l’injecteur 47, une fois celle-ci installée. Complémentairement, la tubulure intérieure 53 s’étend au-delà de l’extrémité d’éjection 52k de la tubulure extérieure 52 vers l’aval AV en s’étendant au sein de la cloche jusqu’à une extrémité d’éjection respective 53k fixée de manière étanche, de manière non limitative par brasage, à la bague d’étanchéité 84 en étant centrée sur le trou traversant 85.

Avec cet arrangement, le carburant véhiculé par le premier circuit C1 alimente isolément l’injecteur 47 au niveau de l’orifice d’admission 72 qui est accessible uniquement depuis le trou traversant 85 au niveau duquel la tubulure intérieure est reliée de manière étanche. Le carburant véhiculé par le second circuit C2 alimente quant à lui la rampe 39 de manière isolée en passant par les canaux internes 78a, 78b qui sont uniquement accessibles au sein de la cloche 80 depuis la fenêtre aval 81, à l’extérieur de la tubulure intérieure 53. Concrètement, le dispositif de distribution 60, à injecteur 47 intégré, coopère avec la conduite 51 à double circuits et la rampe 39 pour assurer le routage des deux quantités de carburant acheminées chacune par un circuit respectif de conduite 51 de manière isolée vers l’injecteur 47 et la rampe 39.

Une autre particularité de l’invention réside dans l’architecture spécifique de fourniture en carburant des circuits C1 et C2. En référence à la figure 10, le brûleur 37 comprend un raccord d’alimentation, noté 86, qui assure le raccordement fluidique entre deux canalisations d’arrivée de carburant de la turbomachine 11 et la conduite 51.

Ce raccord d’alimentation 86 inclut une embase 87 qui est un élément creux de révolution radiale comprenant une portion globalement tronconique 87a dans laquelle est engagée la conduite 51, et une portion cylindrique 87b qui prolonge la portion tronconique 87a dans la direction de son évasement. Cette embase 87 est conformée de manière à ce que la portion cylindrique 87b s’engage au travers de l’orifice 58 formée dans le carter moteur 12 jusqu’à ce que la portion tronconique soit en butée contre la face radialement interne de ce carter moteur 12, repérée par 12i. Afin d’assurer le maintien en position de l’embase 87, le raccord 86 comprend une rondelle 88 disposée sur la face radialement externe du carter moteur 12, repérée par 12e, et une bague d’ancrage 89 à filetage intérieur qui est vissée sur un filetage extérieur de la portion cylindrique 87b de l’embase 87 jusqu’à la rondelle 88. Cette bague d’ancrage 89 est notamment équipée d’un fil frein empêchant un dévissage sous l’effet de vibrations parasites.

La portion tronconique 87a dépasse de la face radialement interne du carter moteur 12 en définissant un chambrage dans lequel est emmanchée la conduite 51 jusqu’à ce que la tubulure extérieure 52 de la conduite 51 arrive en butée au niveau d’une extrémité dite d’injection 52j respective, opposée à l’extrémité d’éjection 52k. La tubulure intérieure 53 s’étend radialement suivant AY au-delà de l’extrémité d’injection 52j de la tubulure extérieure 52 en traversant l’orifice 58 du carter moteur 12 jusqu’à une extrémité d’injection respective 53j. Avec cet arrangement, il est compris que le raccord 86 assure aussi le maintien en position de la conduite 51 au niveau du carter moteur 12.

Le raccord 86 comprend également une douille d’étanchéité 91, un boitier d’alimentation 92 et un manchon de verrouillage 93.

La douille d’étanchéité 91 se présente sous la forme d’un cylindre 91a prolongé par un cône d’emmanchement 91b dont le contour correspond au négatif d’une portion interne de la portion tronconique, en s’amincissant à mesure qu’il s’éloigne du cylindre 91a. Cette douille 91 est creuse en présentant un diamètre intérieur constant de part et d’autre de ses extrémités, dont l’une correspond à l’extrémité libre du cylindre creux 91a tandis que l’autre correspond à l’extrémité libre du cône d’emmanchement 92b.

Le boitier d’alimentation 92 présente un alésage 94 traversant et découpé en une portion inférieure 94a de grand diamètre, une portion supérieure 94b de petit diamètre et une portion centrale 94c qui est localisée entre les portions inférieure 94a et supérieure 94b en présentant un diamètre d’une valeur intermédiaire, à savoir supérieur au diamètre de la portion inférieur et inférieur au diamètre de la portion supérieure. Le diamètre de la portion supérieure 94b d’alésage 94 correspond au diamètre extérieur de la tubulure intérieure 53 de conduite 51, tandis le diamètre de la portion inférieure 94a d’alésage correspond au diamètre extérieur du cylindre 91a de la douille 91.

Ce boitier d’alimentation 92 comporte en outre un conduit d’admission 96 qui s’étend transversalement entre une section ouverte sur l’extérieur de ce boitier d’alimentation, et une section ouverte sur la portion centrale 92c de l’alésage.

Enfin le manchon de verrouillage 93 est un élément tubulaire comprenant un corps cylindrique 93a qui présente un filetage externe au niveau de sa périphérie qui est conçu pour coopérer avec un filetage interne de la portion cylindrique 87b de l’embase 87. Le corps cylindrique 93a s’étend entre deux extrémités dont l’une est prolongée par une tête de serrage 93b et l’autre est prolongée par un renflement interne 93c. Ce manchon de verrouillage 93 est dimensionné de sorte que les diamètres internes mesurés au niveau du corps cylindrique 93a et du renflement interne 93c sont respectivement supérieur et inférieur au diamètre extérieur du cylindre 91a de la douille d’étanchéité 91.

Le manchon de verrouillage 93 s’étend autour du cylindre 91a de la douille d’étanchéité 91 en étant emprisonné entre le cône d’emmanchement 91b en regard du renflement interne 93c, et le boitier d’alimentation 92 qui est solidarisé à la douille d’étanchéité en regard de la tête de serrage 93b. Plus spécifiquement, le boitier d’alimentation 92 est rapporté sur la douille d’étanchéité par brasage après engagement direct de l’extrémité libre du cylindre 91a dans la portion inférieure 94a de l’alésage jusqu’à butée.

L’ensemble formé de la douille d’étanchéité 91, du boitier d’alimentation 92 et du manchon de verrouillage 93 est monté à l’ensemble formé de l’embase 87, la rondelle 88 et la bague d’ancrage 89, qui est fixé au carter moteur 12, via les étapes successives de :
-engagement de l’extrémité d’injection 53j de la tubulure intérieure 53 dans le cône d’emmanchement 91b au niveau de son extrémité libre;
- traversée de la tubulure intérieure 53 au sein de la douille d’étenchéité 91 puis du boitier d’alimentation 92 jusqu’à ce que le filetage externe du manchon de verrouillage rencontre le filetage interne de la portion cylindrique 87b de l’embase 87; et
- vissage du manchon de verrouillage 93 dans la portion cylindrique 87b d’embase 87 jusqu’à butée du cône d’emmanchement 91b contre la portion tronconique 87a de cette embase 87. De la même manière que la bague d’ancrage 89, le manchon de verrouillage 93 est avantageusement équipé d’un fil frein pour s’affranchir d’un dévissage inopiné.

Enfin, le raccord 86 comporte un écrou 97 qui est vissé sur un filetage externe prévu sur une portion de la tubulure intérieure 53 qui dépasse radialement de la portion supérieure 94b de l’alésage 94 du boitier d’alimentation 92. Cet écrou est vissé jusqu’à rencontrer le boitier d’alimentation 92. De manière non limitative, cet écrou 97 enserre contre le boitier d’alimentation 92 un joint 98 pour assurer l’étanchéité de l’alésage 94 au niveau de la portion supérieure 94b.

Comme il est compris, le raccord 86 est spécifiquement conçu dans le cas où l’extrémité d’injection 53j de la tubulure intérieure 53 s’étend radialement au-delà de l’extrémité d’injection de 52j de la tubulure extérieure 52 par rapport au carter moteur 12, de sorte que:
- une première canalisation de carburant de la turbomachine 11, est directement raccordable à l’extrémité d’injection 53j de la tubulure intérieure 53 pour alimenter le premier circuit C1en carburant noté X1 depuis une source ;
- une seconde canalisation de carburant de la turbomachine 11 est raccordable au boitier d’alimentation 92 pour injecter du carburant, noté X2, dans le conduit d’admission 96 depuis une source. Ce carburant X2 atteint l’extrémité d’injection 53j de la tubulure intérieure 53 pour alimenter le second circuit C2 en s’écoulant dans la portion centrale 94c de l’alésage 94 du boitier d’admission avant de s’écouler le long de l’espace défini par la douille d’étanchéité 91 et la tubulure intérieure 53, puis le long de l’espace défini par la portion tronconique 87a de l’embase 87 et la tubulure intérieure 53.

Concrètement, la douille d’étanchéité 91 et l’embase 87 définissent, conjointement avec la tubulure intérieure 53, un canal qui assure le routage d’une quantité de carburant X2, introduite dans le boitier d’alimentation en passant via le conduit d’admission 96, jusqu’au second circuit X2.

Claims (7)

1. Brûleur de postcombustion (37) pour turbomachine d’aéronef (11) à canal de postcombustion (29) dans lequel circule un flux d’air, ce brûleur comprenant une rampe (39) de pulvérisation de carburant dans le flux d’air, un profilé (38) qui abrite la rampe (39), une bougie d’allumage (42) de carburant, un injecteur (47) adapté pour projeter du carburant vers la bougie d’allumage (42), et un système d’alimentation en carburant qui délivre de manière indépendante du carburant à la rampe (39) et à l’injecteur (47),
   caractérisé en ce que ce système d’alimentation en carburant comprend une conduite (51) définie par une tubulure intérieure (53) et une tubulure extérieure (52) qui entoure la tubulure intérieure (53), cette conduite définissant un premier circuit de carburant (C1) au sein de la tubulure intérieure (53) pour alimenter en carburant l’un parmi la rampe (39) ou l’injecteur (47), et un second circuit de carburant (C2) défini entre les tubulures intérieure et extérieure (53, 52) pour alimenter l’autre parmi la rampe (39) ou l’injecteur (47).
2. Brûleur de postcombustion selon la revendication 1, dans lequel les tubulures intérieure et extérieure (53, 52) sont séparées l’une de l’autre le long de la conduite (51) par une tige (54) enroulée hélicoïdalement autour de la tubulure intérieure (53).
3. Brûleur de postcombustion selon la revendication 1 ou 2, comprenant un dispositif de distribution (60) qui est raccordé à la conduite (51) et à la rampe (39) et dans lequel est intégré l’injecteur (47), ce dispositif de distribution (60) assurant le routage du carburant (X1, X2) acheminé par le premier et le second circuit (C1, C2) de manière isolée vers la rampe (39) et l’injecteur (47).
4. Brûleur de postcombustion selon la revendication 3,
   dans lequel la rampe (39) comprend une discontinuité délimitée entre une première extrémité (39a) et une seconde extrémité (39b) de rampe situées de part et d’autre du dispositif de distribution (60);
   dans lequel le dispositif de distribution (60) comprendun boitier (61) intercalé entre les première et seconde extrémités de rampe (39a, 39b), ce boitier (61) délimitant en son sein une chambre de réception (62) dans laquelle est logé l’injecteur (47), et un premier et un second canal interne (78a, 78b) qui s’étendent de part et d’autre de la chambre de réception (62) en étant chacun reliés à la rampe (39) respectivement au niveau de la première extrémité de rampe (39a) et de la seconde extrémité de rampe (39b);
   le dispositif de distribution (60) assurant le routage du carburant (X1) acheminé par le premier circuit (C1) jusqu’à l’injecteur (47), et le routage du carburant (X2) acheminé par le second circuit (C2) jusqu’à la rampe (39) par le biais des premier et second canaux internes (78a, 78b).
5. Brûleur de postcombustion selon la revendication 4,
   dans lequel le dispositif de distribution (60) comporte une cloche (80) connectée de manière étanche au boitier (61) et une bague d’étanchéité (84) qui sépare la chambre de réception (62) d’un intérieur de cette cloche (80), les premier et second canaux interne (78a, 78b) étant ouverts sur cet intérieur de cloche(80) ;
   dans lequel la tubulure intérieure (53) s’étend au travers de la cloche (80) jusqu’à la bague d’étanchéité (84) pour déboucher dans un trou traversant (85) qui est formé dans cette bague d’étanchéité (84) et qui est ouvert sur la chambre de réception (62), de manière à ce que le carburant (X1) du premier circuit (C1) soit délivré isolément à l’injecteur (47),
   dans lequel la tubulure extérieure (52) s’étend jusqu’à la cloche (80) en débouchant dans l’intérieur de cloche, de manière à ce que le carburant (X2) véhiculé par le second circuit (C2) soit délivré isolément à la rampe (39) en s’écoulant dans les canaux internes (78a, 78b) accessibles depuis l’intérieur de cloche.
6. Brûleur de postcombustion selon la revendication 1, comprenant un raccord (86) adapté pour assurer un raccordement de la conduite (51) à deux canalisations de la turbomachine (11), ce raccord comprenantune embase (87) de fixation à une paroi (12) de turbomachine délimitant extérieurement le canal de postcombustion (28), dans laquelle est emmanchée la tubulure extérieure (52), une douille (91) qui est vissée sur l’embase (87), et un boitier d’alimentation (92) comprenant un alésage (94) qui prolonge la douille(91) ;
   dans lequel la tubulure intérieure (53) traverse l’embase (87), la douille (91) et l’alésage (94) du boitier d’alimentation (92) de manière à être raccordée directement à une première canalisation, parmi les deux canalisations de turbomachine, qui est apte à lui délivrer une quantité de carburant (X1) ;
   dans lequel l’embase (87), la douille (91) et l’alésage (94) du boitier d’alimentation (92) délimitent, conjointement avec la tubulure intérieure (53), un canal configuré pour assurer le routage d’une quantité de carburant (X2) délivrée par une seconde canalisation, parmi les deux canalisations de turbomachine, dans le boitier d’admission (92) par le biais d’un conduit d’admission (96) qui s’étend entre une section ouverte sur l’extérieur de ce boitier d’alimentation (92) et une section ouverte sur l’alésage (94).
7. Turbomachine d’aéronef (11) comprenant un canal de postcombustion (28) alimenté par un flux d’air (Fs) et un brûleur de postcombustion selon l’une des revendications précédentes.