EP3899371A1 - Chambre de combustion d'une turbomachine - Google Patents

Chambre de combustion d'une turbomachine

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EP3899371A1
EP3899371A1 EP19845596.6A EP19845596A EP3899371A1 EP 3899371 A1 EP3899371 A1 EP 3899371A1 EP 19845596 A EP19845596 A EP 19845596A EP 3899371 A1 EP3899371 A1 EP 3899371A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall
connection
combustion chamber
constituted
peripheral tube
Prior art date
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Granted
Application number
EP19845596.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3899371C0 (fr
EP3899371B1 (fr
Inventor
Damien FAUVET
Marc NGUYEN
Baptiste Guerin
Jean-Michel Guimbard
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Turbotech
Original Assignee
Turbotech
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Filing date
Publication date
Application filed by Turbotech filed Critical Turbotech
Publication of EP3899371A1 publication Critical patent/EP3899371A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3899371C0 publication Critical patent/EP3899371C0/fr
Publication of EP3899371B1 publication Critical patent/EP3899371B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/46—Combustion chambers comprising an annular arrangement of several essentially tubular flame tubes within a common annular casing or within individual casings
    • F23R3/48—Flame tube interconnectors, e.g. cross-over tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283—Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/54—Reverse-flow combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00001—Arrangements using bellows, e.g. to adjust volumes or reduce thermal stresses

Definitions

  • the present invention relates to the field of regenerative cycle turbines intended in particular for the production of on-board electrical or mechanical energy from fuels for aeronautical, land, maritime and light mobile units.
  • a turbine is made up of three elements:
  • a compressor which has the role of compressing ambient air to a pressure of between 2 and 30 bars approximately;
  • the exhaust gases exit the turbine at high temperatures (above 500 ° C), while the temperature of the air leaving the compressor is lower (typically between 200 ° C and 400 ° C), with circulation through a heat exchanger inserted between the exhaust gases and the compressed air, making it possible to partially reheat the air before entering the combustion chamber, thereby reducing fuel consumption.
  • the invention relates more particularly to the combustion chamber and the injection of fuel into the combustion chamber.
  • annular housing having a plurality of equidistant holes arranged
  • annular flame tube positioned coaxially inside and spaced from said annular housing, - Said annular flame tube having a corresponding number of circumferentially equidistant holes aligned coaxially with the holes of said housing
  • each tube being coaxial with the corresponding hole in the annular flame tube and the corresponding hole in the annular housing, each tube extending perpendicular to an axis of said annular flame tube, each tube having a conduit extending through it with an axis normal to the axis of the tube and parallel to the axis of said annular flame tube.
  • German patent DE1254911 proposing hook-shaped injection nozzles mounted in the injection nozzle body, which is fixed in the flame holder with its nozzle tip, so as to be
  • the external part of the hook-shaped injection nozzle body is slidably mounted in a guide, possibly associated with the external wall of the combustion chamber, and a clamping device directed in parallel at the mouthpiece of the nozzle is provided to hold the front end of the mouthpiece against a stop fixed in a hub of the flame holder.
  • the British patent application GB2097112 describing a fuel burner for a gas turbine engine comprising a fuel supply arm and a fuel injector is known, the fuel supply arm and the fuel injector being combined, the fuel supply arm having at least one fuel passage, the fuel injector 65 comprising a body having a passage in communication with the at least one fuel passage in the fuel supply arm, the body having an air duct, the axis of the air duct being coaxial with the axis of the fuel injector, the fuel injector having one or more fuel passages for injecting fuel into the air duct , the fuel burner having locating means at the end adjacent to the fuel injector, the locating means being arranged to engage with corresponding locating means on an engine component.
  • the problem posed by the solutions of the prior art relates to turbines having a combustion chamber isolated from the outside by a double wall, two walls defining an annular duct for the circulation of a flow of compressed air coming from the compressor and the third wall being the outer wall of the combustion chamber, allowing the circulation of the same flow of heated air before passing through a heat exchanger.
  • the injector (s) must cross the three walls tightly or at least with a controlled leak. This results in a hyperstatic mounting which does not absorb the longitudinal thermal expansions of the injector, nor the radial and longitudinal thermal expansions of the metal walls subjected to highly differentiated temperatures.
  • the present invention relates to a combustion chamber of a turbomachine, surrounded by two coaxial walls of revolution extending one inside the other and delimiting between them an annular circulation space. air, and a second air circulation space delimited by the wall of revolution of smaller diameter and the external wall of the combustion chamber, and at least one injector passing through said walls by openings, characterized in that the injector comprises a peripheral tube connected to said walls by three connections, at least two connections being watertight flexible connections allowing multidirectional travel, for example of the slide type and / or of the ball joint type or of the bellows type.
  • Bellows is understood to mean, in the sense of this patent, a sealed envelope, deformable at least axially and radially, and optionally in torsion or in tilting.
  • connection between said peripheral tube and the interior wall is constituted by an annular linear connection with a leak controlled by calibrating annular section
  • connection between said peripheral tube and the intermediate wall is constituted by a bellows
  • connection between said peripheral tube and the outer wall of the sheath is constituted by a bellows
  • connection between said peripheral tube and the intermediate wall of the sheath is constituted by a ball joint and the connection between said peripheral tube and the external wall of the sheath is constituted by a sliding ball joint
  • connection between said peripheral tube and the outer wall of the sleeve is constituted by a sliding ball joint and the connection between said peripheral tube and the intermediate wall of the sleeve is constituted by a ball joint.
  • connection between said peripheral tube and the intermediate wall of the sleeve is constituted by a connection having several degrees of freedom to allow an axial displacement and a tangential displacement of the tube, and a tolerance for swiveling and in that the connection between said tube peripheral and the outer wall of the sheath is formed by rigid waterproof assembly.
  • the invention also relates to a turbine having such a combustion chamber.
  • a turbine having such a combustion chamber.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a turbomachine according to the invention
  • FIG. 1 represents a perspective view of the turbomachine, comprising an exchanger (1), a compressor (2), a combustion chamber (3) and a turbine (4).
  • a conical deflector (1 1) coaxial with the exchanger (1) circulates the hot gases from the turbine (4) towards a discharge outlet (12) after passing through the exchanger (2), passing through two cassettes (5, 6) between the tubes.
  • the parts constituted by the compressor (2), the combustion chamber (3) and the turbine (4) are known to those skilled in the art, and comply with the state of knowledge in the field of turbomachinery.
  • the exchanger (2) consists of a tube exchanger, comprising two coaxial annular cassettes (5, 6).
  • the outer cassette (5) consists of an assembly of parallel tubes, made of a metal alloy resistant to high temperatures, for example refractory stainless steel 347.
  • this outer cassette (5) consists of 2000 tubes with a length of 300 millimeters, an inner section of 2.8 millimeters and an outer section of 3 millimeters.
  • the tubes are held in known manner by spacers to define passages for the hot gases coming from the turbine.
  • the tubes form a sleeve with an outside radius of 158 millimeters and an inside radius of 128 millimeters.
  • the inner cassette (6) consists of 2000 tubes with a length of 300 millimeters, an inner section of 2.8 millimeters and an outer section of 3 millimeters.
  • the tubes form a sleeve with an outside radius of 123 millimeters and an inner radius of 67 millimeters.
  • the two cassettes (5, 6) are coaxial and recessed one inside the other.
  • Each of the cassettes (5, 6) has, at each end, a front sealing plate pierced for the passage of the tubes, and ensuring the constant spacing of the tubes.
  • the tubes are brazed or welded to seal at their connection to the faceplates.
  • This closure structure (8) consists of two nested coaxial parts, having the general shape of a rum baba mold, made of refractory stainless steel 347 with a thickness of 2 millimeters.
  • the outer part (9) has an outer section corresponding to the outer section of the outer cassette (5) and an inner section corresponding to the inner section of the inner cassette (6).
  • the interior part (10) has an exterior section corresponding to the interior section of the exterior cassette (5) and an interior section corresponding to the exterior section of the interior cassette (6).
  • Each of the parts (9, 10) has a symmetry of revolution along the axis of the turbomachine, with a constant longitudinal section.
  • the closure structure (8) deflects the gases from the outer cassette (5) towards the tubes constituting the inner cassette (6). This solution ensures a double passage of the gases in the exchanger (1), which significantly increases its thermal efficiency for a space requirement, and in particular a given length.
  • the annular type combustion chamber (3) has an inner double envelope formed by a sheath (30) (“liner” in English ”) and a wall (31).
  • the sheath (30) and the wall (31) define a tubular volume for circulation of the air flow coming from the exchanger (1).
  • An outer wall (32) and the wall 31 define a tubular volume of air circulation coming from the compressor (2) and going towards the exchanger (1).
  • the injector (35) passes through these three walls (30 to 32) through three slots.
  • the walls (30 to 32) as well as the injector tube (35) are subjected to longitudinal and radial expansions.
  • the fixation is ensured by a combination of connections avoiding hyperstatic situations.
  • the connection between the injector tube (35) and the outer wall (32) is provided by a cylindrical bellows (36).
  • connection between the tube (35) of the injector and the interior wall (30) is ensured by a sliding connection formed by a calibrated lumen defining with the external surface of the tube (35) a calibrated annular clearance.
  • connection between the tube (35) of the injector and the intermediate wall (31) is provided by a fixed connection.
  • the first variant is illustrated schematically in the figure
  • the injector tube (35) crosses the three walls (30 to 31), with connections respectively: A ball joint (42) for passage through the outer wall
  • the second variant is schematically illustrated by the figure
  • the injector tube (35) crosses the three walls (30 to 31), with connections respectively:
  • the third variant embodiment is illustrated diagrammatically in FIG. 4.
  • the injector tube (35) crosses the three walls (30 to 31), with connections respectively:
  • the fourth variant is illustrated diagrammatically in FIG. 5.
  • the injector tube (35) crosses the three walls (30 to 31), with connections respectively:
  • the fifth variant is illustrated diagrammatically in FIGS. 6 to 8.
  • the injector tube (35) crosses the three walls (30 to 31), with connections respectively:
  • connection between said peripheral tube and the intermediate wall (31) of the sleeve is constituted by a connection (80) having several degrees of freedom to allow axial displacement and a tangential displacement of the tube, and a tolerance for swiveling.
  • connection between the peripheral tube (30) and the outer wall (32) of the sheath is formed by rigid sealed assembly.
  • the external wall (32) is crossed by a cable gland (37) into which the head (38) of the nozzle (35) is inserted.
  • This head (38) has a disc flange (38) engaged between the two parts of the gland (37) which ensures tightening and sealing of this disc flange (38).
  • the inner end (40) passes through the inner wall (30) through a single hole formed in the wall (30). This hole is oblong in this case, to take into account the inclination of the axis of the nozzle (35) relative to the radial axis.
  • connection between the nozzle (35) and the intermediate wall (31) is produced by a part having a conical upper part (41) flared outwards, extended at its base by a disc collar (42) movable in radial translation in a slot (42) formed in the head (44) of a tubular extension (43) welded to the surface of the interior wall (30).
  • the disc collar (42) is flexible, which also allows a slight swiveling relative to this tubular extension (43).

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Abstract

L'invention présente une chambre de combustion d'une turbomachine, comprenant deux parois de révolution (30, 31) coaxiales s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et délimitant entre elles un espace annulaire (33) de circulation d'air, et une paroi extérieure (32), et un au moins un injecteur (35) traversant lesdites parois (30 à 32) par des lumières, caractérisée en ce que l'injecteur comporte un tube périphérique reliés auxdites parois (30 à 32) par trois liaisons, deux liaisons au moins étant de type glissière ou/et de type rotule ou de type soufflet.

Description

CHAMBRE DE COMBUSTION D'UNE TURBOMACHINE
Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine des turbines à cycle régénératif destinées notamment à la production d'énergie électrique ou mécanique embarquée à partir de carburants pour véhicules aéronautiques, terrestres, maritimes et unités mobiles légères.
Une turbine est composée de trois éléments :
• un compresseur, qui a pour rôle de comprimer de l'air ambiant à une pression comprise entre 2 et 30 bars environ ;
• une chambre de combustion, dans laquelle un combustible est injecté sous pression, puis brûlé avec l'air comprimé, avec un fort excès d'air afin de limiter la température des gaz d'échappement ;
• une turbine axiale dans laquelle sont détendus les gaz qui sortent de la chambre de combustion.
Dans une turbine à cycle régénératif, les gaz d'échappement sortent de la turbine à des températures élevées (supérieures à 500°C), alors que la température de l'air sortant du compresseur est plus basse (typiquement entre 200°C et 400°C), avec une circulation à travers un échangeur de chaleur inséré entre les gaz d'échappement et l'air comprimé permettant de réchauffer partiellement l’air avant entrée dans la chambre de combustion, ce qui permet de réduire la consommation de combustible.
L’invention concerne plus particulièrement la chambre de combustion et l’injection de combustible dans la chambre de combustion.
Etat de la technique
Le brevet américain US4453384 décrit un exemple de turbine à gaz comprenant:
- un boîtier annulaire ayant une pluralité de trous équidistants disposés
circonférentiellement; un tube à flamme annulaire positionné coaxialement à l'intérieur et espacé dudit boîtier annulaire, - ledit tube à flamme annulaire ayant un nombre correspondant de trous circonférentiellement équidistants alignés coaxialement avec les trous dudit boîtier
- une pluralité de tubes s'étendant radialement à travers ledit tube de flamme annulaire, chaque tube étant coaxial avec le trou correspondant dans le tube de flamme annulaire et le trou correspondant dans le boîtier annulaire, chaque tube s'étendant perpendiculairement à un axe dudit tube de flamme annulaire, chaque tube ayant un conduit s'étendant à travers celui-ci avec un axe normal à l'axe du tube et parallèle à l'axe dudit tube à flamme annulaire.
On connaît aussi le brevet allemand DE1254911 proposant des buses d'injection en forme de crochet montées dans le corps de buse d'injection, qui est fixé dans le porte-flamme avec son embout de buse, de manière à être
déplaçable par rapport aux parois de la chambre de combustion.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la partie extérieure du corps de buse d'injection en forme de crochet est montée coulissante dans un guide, éventuellement associé à la paroi extérieure de la chambre de combustion, et un dispositif de serrage dirigé parallèlement à l'embout buccal de la buse est prévu pour maintenir l'extrémité avant de l'embout buccal contre une butée fixée dans un moyeu du porte-flamme.
On connaît enfin la demande de brevet britannique GB2097112 décrivant un rûleur à carburant pour moteur à turbine à gaz comprenant un bras d'alimentation en carburant et un injecteur de carburant, le bras d'alimentation en carburant et l'injecteur de carburant étant réunis, le bras d'alimentation en carburant ayant au moins un passage de carburant, l'injecteur de carburant 65 comprenant un corps ayant un passage dans communication avec l'au moins un passage de carburant dans le bras d'alimentation en carburant, le corps ayant un conduit d'air, l'axe du conduit d'air étant coaxial avec l'axe de l'injecteur de carburant, l'injecteur de carburant ayant un ou plusieurs 70 passages de carburant pour injecter du carburant dans le conduit d'air, le brûleur de carburant ayant des moyens de localisation à l'extrémité adjacente à l'injecteur de carburant, les moyens de localisation étant agencés pour s'engager avec des moyens de localisation correspondants sur un composant de moteur. Inconvénients de l’art antérieur
Le problème posé par les solutions de l’art antérieur concerne les turbines présentant une chambre de combustion isolée de l’extérieur par une double paroi, deux parois définissant un conduit annulaire pour la circulation d’un flux d’air comprimé issue du compresseur et la troisième paroi étant la paroi extérieure de la chambre de combustion, permettant la circulation du même flux d’air réchauffé préalablement à la traversée d’un échangeur thermique. Le ou les injecteurs doivent traverser les trois parois de manière étanche ou à tout le moins avec une fuite contrôlée. Cela se traduit par un montage hyperstatique qui ne permet pas d’absorber les dilatations thermiques longitudinales de l’injecteur, ni les dilatations thermiques radiales et longitudinales des parois métalliques soumises à des températures fortement différenciées.
Par ailleurs, dans la solution décrite dans le brevet US4453384, l’injecteur traverse les parois de la chambre de combustion par des trous simples, référencés 38, 48 et 52. Ce document de l’art antérieur propose de positionner l’injecteur coaxialement à l'intérieur de chacun des trous coaxiaux 52, 48 et 38 prévus dans le boîtier 50. Cette solution conduit donc à de multiples inconvénients : d’une part, la dilatation radiale de l’injecteur est différente de la dilatation surfacique des parois, ce qui conduit soit à des fuites entre la périphérie de l’injecteur et le bord des trous de passage dans la paroi, soit à des serrements du bords des trous autour de la paroi de l’injecteur, ce qui limite les possibilités de déplacement radiaux et peut conduire à des déformations et à une fatigue des parois.
Solution apportée par l’invention
Afin de répondre à ce problème, la présente invention concerne une chambre de combustion d'une turbomachine, entourée de deux parois de révolution coaxiales s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et délimitant entre elles un espace annulaire de circulation d’air, et un second espace de circulation d’air délimité par la paroi de révolution de plus petit diamètre et la paroi extérieure de la chambre de combustion, et un au moins un injecteur traversant lesdites parois par des lumières, caractérisée en ce que l’injecteur comporte un tube périphérique relié auxdites parois par trois liaisons, deux liaisons au moins étant des liaisons souples étanches permettant un débattement multidirectionnel, par exemple de type glissière ou/et de type rotule ou de type soufflet.
On entend par « soufflet » au sens du présent brevet une enveloppe étanche, déformable au moins axialement et radialement, et optionnellement en torsion ou en basculement.
Selon des variantes de réalisation :
- l’une seulement desdites trois liaisons est constituée
- la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intérieure est constituée par une liaison linéaire annulaire avec une fuite contrôlée par section annulaire calibrante
- la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire est constituée par un soufflet
- la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure du fourreau est constituée par un soufflet
- la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire du fourreau est constituée par une liaison rotule et la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure du fourreau est constituée par une liaison rotule glissante
- la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure du fourreau est constituée par une liaison rotule glissante et la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire du fourreau est constituée par une liaison rotule.
- la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire du fourreau est constituée par une liaison présentant plusieurs degrés de liberté pour permettre un déplacement axial et un déplacement tangentiel du tube, et une tolérance pour un rotulage et en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure du fourreau est constituée par assemblage étanche rigide.
L’invention concerne aussi une turbine présentant une telle chambre de combustion. Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où :
- la figure 1 représente une vue en coupe d’une turbomachine selon l’invention
- les figures 2 à 8 représentent des vues schématiques de différentes variantes de réalisation.
Description de l’échanqeur
La figure 1 représente une vue en perspective de la turbomachine, comprenant un échangeur (1 ), un compresseur (2), une chambre de combustion (3) et une turbine (4). Un déflecteur conique (1 1 ) coaxial avec l’échangeur (1 ) fait circuler les gaz chauds issus de la turbine (4) en direction d’une sortie d’évacuation (12) après avoir traversé l’échangeur (2), en traversant deux cassettes (5, 6) entre les tubes.
Les parties constituées par le compresseur (2), la chambre de combustion (3) et la turbine (4) sont connues de l’homme du métier, et conformes à l’état des connaissances en matière de turbomachines.
L’échangeur (2) est constitué par un échangeur à tubes, comprenant deux cassettes annulaires (5, 6) coaxiales.
La cassette extérieure (5) est constituée par un assemblage de tubes parallèles, en alliage métallique résistant aux hautes températures, par exemple de l’acier inoxydable réfractaire 347.
A titre d’exemple, cette cassette extérieure (5) est constituée de 2000 tubes d’une longueur de 300 millimètres, d’une section intérieure de 2,8 millimètres et de section extérieure de 3 millimètres. Les tubes sont maintenus de manière connue par des intercalaires pour définir des passages des gaz chauds provenant de la turbine.
Les tubes forment un manchon d’un rayon extérieur de 158 millimètres et d’un rayon intérieur de 128 millimètres. La cassette intérieure (6) est constituée de 2000 tubes d’une longueur de 300 millimètres, d’une section intérieure de 2,8 millimètres et de section extérieure de 3 millimètres.
Les tubes forment un manchon d’un rayon extérieur de 123 millimètres et d’un rayon intérieur de 67 millimètres.
Les deux cassettes (5, 6) sont coaxiales et encastrée l’une dans l’autre.
Ces deux cassettes (5, 6) sont réunies, à l’extrémité opposées au compresseur (1 ), par une structure de fermeture annulaire (8).
Chacune des cassettes (5, 6) comporte, à chaque extrémité, une plaque d’étanchéité frontale percée pour le passage des tubes, et assurant l’entraxe constant des tubes. Les tubes sont brasés ou soudés pour assurer l’étanchéité au niveau de leur raccordement avec les plaques frontales.
Cette structure de fermeture (8) est constituée de deux pièces coaxiales emboîtées, présentant la forme générale d’un moule à baba au rhum, en acier inoxydable réfractaire 347 d’une épaisseur de 2 millimètres.
La pièce extérieure (9) présente une section extérieure correspondant à la section extérieure de la cassette extérieure (5) et une section intérieure correspondant à la section intérieure de la cassette intérieure (6).
La pièce intérieure (10) présente une section extérieure correspondant à la section intérieure de la cassette extérieure (5) et une section intérieure correspondant à la section extérieure de la cassette intérieure (6).
Chacune des pièces (9, 10) présente une symétrie de révolution selon l’axe de la turbomachine, avec une section longitudinale constante.
La structure de fermeture (8) assure la déflexion des gaz provenant de la cassette extérieure (5) vers les tubes constituant la cassette intérieure (6). Cette solution assure un double passage des gaz dans l’échangeur (1 ), ce qui augmente significativement son efficacité thermique pour un encombrement, et notamment une longueur, donné.
La chambre de combustion (3) de type annulaire présente une double- enveloppe intérieure formée par un fourreau (30) (« liner » en anglais ») et une paroi (31 ). Le fourreau (30) et la paroi (31 ) définissent un volume tubulaire de circulation du flux d’air issue de l’échangeur (1 ). Une paroi extérieure (32) et la paroi 31 définissent un volume tubulaire de circulation d’air issue du compresseur (2) et allant vers l’échangeur (1 ).
L’injecteur (35) traverse ces trois parois (30 à 32) à travers trois lumières. Les parois (30 à 32) ainsi que le tube (35) de l’injecteur sont soumis à des dilatations longitudinales et radiales. La fixation est assurée par une combinaison de liaisons évitant les situations hyperstatiques.
La liaison entre le tube (35) de l’injecteur et la paroi extérieure (32) est assurée par un soufflet (36) cylindrique.
La liaison entre le tube (35) de l’injecteur et la paroi intérieure (30) est assurée par un liaison glissière formée par une lumière calibrée définissant avec la surface extérieure du tube (35) un jeu annulaire calibrée.
La liaison entre le tube (35) de l’injecteur et la paroi intermédiaire (31 ) est assurée par une liaison fixe.
Première variante de réalisation
La première variante de réalisation est illustrée schématiquement par la figure
2.
Le tube (35) de l’injecteur traverse les trois parois (30 à 31 ), avec des liaisons respectivement : Une liaison rotule (42) pour le passage à travers la paroi extérieure
(32)
Une liaison rotule-glissière (41 ) pour le passage à travers la paroi intermédiaire (31 )
Une liaison libre avec un jeu périphérique calibré (40) pour le passage à travers la paroi intérieure (30).
Deuxième variante de réalisation
La deuxième variante de réalisation est illustrée schématiquement par la figure
3.
Le tube (35) de l’injecteur traverse les trois parois (30 à 31 ), avec des liaisons respectivement :
Une liaison rotule-glissière (52) pour le passage à travers la paroi extérieure (32)
Une liaison rotule (51 ) pour le passage à travers la paroi intermédiaire (31 )
Une liaison libre avec un jeu périphérique calibré (50) pour le passage à travers la paroi intérieure (30).
Troisième variante de réalisation
La troisième variante de réalisation est illustrée schématiquement par la figure 4.
Le tube (35) de l’injecteur traverse les trois parois (30 à 31 ), avec des liaisons respectivement :
Un soufflet (62) pour le passage à travers la paroi extérieure (32) Une liaison soudée (61 ) pour le passage à travers la paroi intermédiaire (31 )
Une liaison libre avec un jeu périphérique calibré (60) pour le passage à travers la paroi intérieure (30).
Quatrième variante de réalisation La quatrième variante de réalisation est illustrée schématiquement par la figure 5.
Le tube (35) de l’injecteur traverse les trois parois (30 à 31 ), avec des liaisons respectivement :
Une liaison soudée (72) pour le passage à travers la paroi extérieure (32)
Un soufflet tronconique métallique (71 ) pour le passage à travers la paroi intermédiaire (31 )
Une liaison libre avec un jeu périphérique calibré (70) pour le passage à travers la paroi intérieure (30).
Cinquième variante de réalisation
La cinquième variante de réalisation est illustrée schématiquement par les figures 6 à 8.
Le tube (35) de l’injecteur traverse les trois parois (30 à 31 ), avec des liaisons respectivement :
Une liaison soudée (72) pour le passage à travers la paroi extérieure (32)
Une liaison multidirectionnelle (80) pour le passage à travers la paroi intermédiaire (31 )
Une liaison libre avec un jeu périphérique calibré (70) pour le passage à travers la paroi intérieure (30).
La liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire (31 ) du fourreau est constituée par une liaison (80) présentant plusieurs degrés de liberté pour permettre un déplacement axial et un déplacement tangentiel du tube, et une tolérance pour un rotulage.
La liaison entre le tube périphérique (30) et la paroi extérieure (32) du fourreau est constituée par assemblage étanche rigide. La paroi extérieure (32) est traversée par un presse-étoupe (37) dans lequel est inséré la tête (38) de la buse (35). Cette tête (38) présente une collerette discale (38) engagée entre les deux parties du presse-étoupe (37) qui assure un serrage et une étanchéité de cette collerette discale (38).
L’extrémité intérieure (40) traverse la paroi intérieure (30) par le passage dans un simple trou formé dans la paroi (30). Ce trou est oblong dans le cas d’espèce, pour prendre en compte l’inclinaison de l’axe de la buse (35) par rapport à l’axe radial.
La liaison entre la buse (35) et la paroi intermédiaire (31 ) est réalisée par une pièce présente une partie supérieure (41 ) conique évasée vers l’extérieur, prolongée à sa base par une collerette discale (42) mobile en translation radiale dans une fente (42) formée dans la tête (44) d’un prolongement tubulaire (43) soudé à la surface de la paroi intérieure (30).
La collerette discale (42) est flexible, ce qui permet par ailleurs un léger rotulage par rapport à ce prolongement tubulaire (43).

Claims

REVENDICATIONS
1 - Chambre de combustion d'une turbomachine, comprenant deux parois de révolution (30, 31 ) coaxiales s'étendant l'une à l'intérieur de l'autre et délimitant entre elles un espace annulaire (33) de circulation d’air, et une paroi extérieure (32), et un au moins un injecteur (35) traversant lesdites parois (30 à 32) par des lumières, caractérisée en ce que l’injecteur comporte un tube périphérique reliés auxdites parois (30 à 32) par trois liaisons, deux liaisons au moins étant des liaisons souples étanches permettant un débattement multidirectionnel.
2 - Chambre de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que l’une seulement desdites trois liaisons est constituée par un assemblage étanche rigide.
3 - Chambre de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intérieure (30) est constituée par une liaison linéaire annulaire avec une fuite contrôlée par section annulaire calibrante.
4 - Chambre de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire (31 ) est constituée par un soufflet.
5 - Chambre de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure (32) du fourreau de ladite chambre est constituée par un soufflet.
6 - Chambre annulaire de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire (31 ) du fourreau est constituée par une liaison rotule et la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure (32) du fourreau est constituée par une liaison rotule glissante.
7 - Chambre annulaire de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure (32) du fourreau de ladite chambre est constituée par une liaison rotule glissante et la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire (31 ) du fourreau est constituée par une liaison rotule.
8 - Chambre annulaire de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi intermédiaire (31 ) du fourreau est constituée par une liaison présentant plusieurs degrés de liberté pour permettre un déplacement axial et un déplacement tangentiel du tube, et une tolérance pour un rotulage et en ce que la liaison entre ledit tube périphérique et la paroi extérieure (32) du fourreau est constituée par assemblage étanche rigide.
9 - Chambre annulaire de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite paroi extérieure (32) est traversée par un presse-étoupe (37) dans lequel est inséré la tête (38) de la buse (35), ladite tête (38) présentant une collerette discale (38) engagée entre les deux parties du presse- étoupe (37).
10 - Chambre annulaire de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que l’extrémité intérieure (40) de la buse (35) traverse la paroi intérieure (30) par le passage dans un trou oblong formé dans la paroi (30).
1 1 - Chambre annulaire de combustion d'une turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la liaison entre la buse (35) et la paroi intermédiaire (31 ) est réalisée par une pièce présente une partie supérieure (41 ) conique évasée vers l’extérieur, prolongée à sa base par une collerette discale (42) mobile en translation radiale dans une fente (42) formée dans la tête (44) d’un prolongement tubulaire (43) soudé à la surface de la paroi intérieure (30).
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