FR2933766A1 - Dispositif de premelange pour moteur a turbine. - Google Patents

Dispositif de premelange pour moteur a turbine. Download PDF

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Abstract

Dispositif de prémélange (14) pour moteur à turbine, comprenant un corps principal (44) ayant une partie entrée (46), une partie sortie (52) et une paroi extérieure (45) qui constituent conjointement au moins un plénum (74), (76), (78) d'alimentation en fluide, et une pluralité de tubes (60) d'alimentation en fluide traversant au moins une partie du/des plénum(s) (74), (76), (78) d'alimentation en fluide. Chacun des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comporte au moins une ouverture (103), (104), (105) d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le/les plénum(s) (74), (76), (78) d'alimentation en fluide. Du fait de cet agencement, un premier fluide est fourni sélectivement au/aux plénum(s) (74), (76), (78) d'alimentation en fluide, amené à passer par l'ouverture/les ouvertures (103), (104), (105) d'alimentation en fluide et à se mélanger avec un second fluide circulant dans la pluralité de tubes (60) d'alimentation en fluide avant d'être brûlé dans une chambre de combustion (12) d'un moteur à turbine.

Description

B09-1744FR
Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Dispositif de prémélange pour moteur à turbine Invention de : LACY Benjamin Paul VARATHARAJAN Balachandar ZIMINSKY Willy Steve KRAEMER Gilbert Otto YILMAZ Ertan MELTON Patrick Benedict ZUO Baifang STEVENSON Christian Xavier FELLING David Kenton UHM Jong Ho Priorité d'une demande de brevet européen déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 9 juillet 2008 sous le n° 12/169.865
Dispositif de prémélange pour moteur à turbine Les exemples de formes de réalisation de l'invention concernent la technique des systèmes de combustion de turbomachines et, plus particulièrement, un dispositif de prémélange pour chambre de combustion de turbomachine. Généralement, les moteurs à turbines à gaz brûlent un mélange de combustible et d'air qui libère de l'énergie thermique afin de former un flux de gaz à haute température. Le flux de gaz à haute température est acheminé jusqu'à une turbine via une veine de gaz chauds. La turbine convertit l'énergie thermique du flux de gaz à haute température en énergie mécanique qui fait tourner un arbre de turbine. L'arbre peut servir dans diverses applications, notamment pour fournir de l'énergie à une pompe ou un générateur électrique.
Dans une turbine à gaz, le rendement du moteur augmente à mesure qu'augmente la température des flux de gaz de combustion. Malheureusement, des températures de flux de gaz plus élevées produisent de plus grandes quantités d'oxyde d'azote (NOx), des émissions soumises à des réglementations officielles. Il existe par conséquent, un compromis délicat entre le fonctionnement de turbines à gaz dans une plage efficace et l'assurance de ce que la production de NOx reste en deçà des normes. Il est possible de parvenir à de faibles quantités de NOx en assurant un très bon mélange du combustible et de l'air. Diverses techniques, telles que les chambres de combustion à bas NOx par voie sèche (DLN) dont des chambres de combustion à prémélange pauvre et des chambres de combustion à injection directe de mélange pauvre, sont utilisées pour assurer un mélange approprié. Dans les turbines qui emploient des chambres de combustion à prémélange pauvre, un combustible est prémélangé avec de l'air dans un dispositif de prémélange avant d'être admis dans une zone de réaction ou de combustion. Le prémélange réduit les températures de combustion et, par conséquent, réduit également la production de NOx. Cependant, selon le combustible particulier employé, le prémélange risque de provoquer un auto-allumage, un retour de flamme et/ou une retenue de flamme dans le dispositif de prémélange. Dans des turbines qui emploient des méthodes d'injection directe de mélange pauvre (IDP), le combustible et l'air, avant de se mélanger, sont introduits directement et séparément dans une chemise de combustion disposée à une extrémité amont d'une chambre de combustion. Cependant, certains systèmes qui emploient des méthodes IDP se heurtent à des difficultés pour mélanger rapidement et uniformément le combustible pauvre et l'air riche dans la chemise de combustion. Dans de telles zones, les températures locales de flammes risquent de dépasser les seuils minimaux de températures de formation de NOx et de porter la production de NOx à des quantités non acceptables. Dans certains cas, des diluants sont ajoutés afin d'abaisser les quantités de NOx. Cependant, on ne peut pas toujours se procurer facilement des diluants inertes, lesquels risquent de nuire au rendement thermique du moteur et d'accroître les coûts des investissements et de l'exploitation. D'autres systèmes peuvent employer une chambre de combustion ayant une zone de dilution située en aval de la zone de réaction. Dans ce cas, des diluants inertes sont introduits directement dans la zone de dilution et se mêlent au mélange de combustible et d'air pour réaliser un mélange et/ou une température prédéterminé(s) du flux de gaz entrant dans la section turbine. Cependant, comme évoqué plus haut, on ne dispose pas toujours de diluants inertes et ceux-ci risquent de nuire au rendement thermique du moteur et d'accroître les coûts des investissements et de l'exploitation. De plus, ajouter des diluants en aval de la zone de réaction n'apporte aucune amélioration notable en ce qui concerne les quantités de NOx.
Selon un exemple de forme de réalisation de l'invention, un dispositif de prémélange pour moteur à turbine comprend un corps principal ayant une partie entrée, une partie sortie et une paroi extérieure qui constituent conjointement au moins un plénum d'alimentation en fluide, et une pluralité de tubes d'alimentation en fluide traversant au moins une partie du/des plénum(s) d'alimentation en fluide. Chacun des différents tubes d'alimentation en fluide comporte au moins une ouverture d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le/les plénum(s) d'alimentation en fluide. Avec cet agencement, un premier fluide est fourni sélectivement au(x) plénum(s) d'alimentation en fluide, amené à passer par la/les ouverture(s) d'alimentation en fluide et à se mélanger avec un second fluide circulant dans la pluralité de tubes d'alimentation en fluide avant d'être brûlé dans une chambre de combustion d'un moteur à turbine. Selon un autre exemple de forme de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé de formation d'un mélange combustible dans un dispositif de mélange comprenant un corps principal ayant une partie entrée, une partie sortie et une paroi extérieure qui constituent conjointement au moins un plénum d'alimentation en fluide. Le procédé comprend l'acheminement d'un premier fluide jusque dans le/les plénum(s) d'alimentation en fluide, et la fourniture d'un second fluide via une pluralité de tubes d'alimentation en fluide qui traversent le/les plénum(s) d'alimentation en fluide. Chacun des différents tubes d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité d'entrée, une section d'extrémité de sortie et une section intermédiaire. Le procédé comprend en outre le passage du premier fluide par une ouverture d'alimentation en fluide formée dans chacun des différents tubes d'alimentation en fluide, le mélange des premier et second fluides dans la pluralité de tubes d'alimentation en fluide et la fourniture des premier et second fluides à une chambre de combustion depuis la section d'extrémité de sortie de chacun des différents tubes d'alimentation en fluide. Selon encore un autre exemple de forme de réalisation de l'invention, un moteur à turbine comprend au moins une première source de fluide contenant un premier fluide, au moins une seconde source de fluide contenant un second fluide, et un dispositif pour mélanger le/les premier(s) fluide(s) et le/les second(s) fluide(s). Le dispositif comprend un corps principal ayant une partie entrée, une partie sortie et une paroi extérieure qui constituent conjointement au moins un plénum d'alimentation en fluide, et une pluralité de tubes d'alimentation en fluide qui traversent le/les plénums d'alimentation en fluide. Chacun des différents tubes d'alimentation en fluide comporte une première section d'extrémité découverte au niveau de la partie entrée du corps principal, une seconde section d'extrémité découverte au niveau de la partie sortie du corps principal et une section intermédiaire, et au moins une ouverture d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le/les plénum(s) d'alimentation en fluide. La/les ouverture(s) d'alimentation en fluide peut/peuvent se trouver tout près de la section d'extrémité de sortie afin de définir une ouverture d'injection directe de mélange pauvre. La/les ouverture(s) d'alimentation en fluide peut/peuvent être située(s) légèrement à l'écart de la section d'extrémité d'entrée afin de définir une ouverture d'injection directe de mélange pauvre partiellement prémélangé. La/les ouverture(s) d'alimentation en fluide peuvent être sensiblement espacée(s) de la section d'extrémité d'entrée de façon à définir une ouverture à prémélange complet. La/les ouverture(s) d'alimentation en fluide dans chacun des tubes d'alimentation en fluide constitue(nt) une pluralité d'ouvertures d'alimentation en fluide comprenant une première ouverture d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le premier plénum de fluide, une deuxième ouverture d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le deuxième plénum et une troisième ouverture d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le troisième plénum. Chacun des différents tubes d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité d'entrée, la première ouverture d'alimentation en fluide est disposée tout près de la section d'extrémité d'entrée. Chacun des différents tubes d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité d'entrée, la troisième ouverture d'alimentation en fluide est sensiblement espacée de la section d'extrémité d'entrée.
La deuxième ouverture d'alimentation en fluide est ménagée entre les première et troisième ouvertures d'alimentation en fluide. Au moins un des différents tubes d'alimentation en fluide comporte une partie incurvée.
Avec cet agencement, le premier fluide est fourni sélectivement au(x) plénum(s) d'alimentation en fluide, amené à passer par la/les ouverture(s) d'alimentation en fluide et à se mélanger avec le second fluide traversant au moins une partie de la pluralité de tubes d'alimentation en fluide avant d'être brûlé dans une chambre de combustion du moteur à turbine. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue latérale en coupe d'un exemple de moteur à turbine à gaz comprenant un dispositif de prémélange construit selon un exemple de forme de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue latérale en élévation d'un dispositif de prémélange de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue latérale en coupe du dispositif de prémélange de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective en coupe d'une partie sortie du dispositif de prémélange selon un autre exemple de forme de réalisation de l'invention utilisant des tubes rectilignes au lieu de tubes incurvés, ainsi qu'une autre entrée de combustible possible ; - la figure 5 est une vue en élévation d'une partie sortie d'un dispositif de prémélange construit selon un autre exemple de forme de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue en élévation d'une partie sortie d'un dispositif de prémélange construit selon encore un autre exemple de forme de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue partielle en élévation d'une partie sortie d'un dispositif de prémélange construit selon à nouveau un autre exemple de forme de réalisation de l'invention ; et - la figure 8 est une vue en coupe d'un dispositif de prémélange construit selon un nouvel exemple de forme de réalisation de l'invention. La figure 1 est une illustration schématique d'un exemple de moteur 2 à turbine à gaz. Le moteur 2 comprend un compresseur 4 et un ensemble de combustion 8. L'ensemble de combustion 8 comprend une paroi 10 d'ensemble de combustion qui définit au moins partiellement une chambre de combustion 12. Un dispositif ou injecteur de prémélange 14 traverse la paroi 10 d'ensemble de combustion et débouche dans la chambre de combustion 12. Comme expliqué plus en détail par la suite, l'injecteur 14 reçoit un premier fluide ou combustible via une entrée 18 de combustible et un second fluide ou de l'air comprimé issu du compresseur 4. Le combustible et l'air comprimé sont mélangés, amenés à entrer dans la chambre de combustion 12 et à s'enflammer pour former un produit de combustion ou flux d'air à haute pression, à haute température. Bien qu'un seul ensemble de combustion 8 soit représenté dans l'exemple de forme de réalisation, le moteur 2 peut comprendre une pluralité d'ensembles de combustion 8. De toute manière, le moteur 2 comprend aussi une turbine 30 et un arbre 34 de compresseur/turbine (parfois appelé rotor). D'une manière connue dans la technique, la turbine 30 est couplé à et entraîne l'arbre 35, lequel entraîne à son tour le compresseur 4. En fonctionnement, de l'air entre dans le compresseur 4 et est comprimé sous la forme d'un gaz à haute pression. Le gaz à haute pression est fourni à l'ensemble de combustion 8 et mélangé au combustible, par exemple du gaz de transformation et/ou du gaz de synthèse, dans l'injecteur 14. Le mélange combustible de combustible et d'air est acheminé jusque dans la chambre de combustion 12 et enflammé pour former un flux de gaz de combustion à haute température, à haute pression. Selon une autre possibilité, l'ensemble de combustion 8 peut brûler des combustibles qui contiennent, mais d'une manière nullement limitative, du gaz naturel et/ou du fuel. De toute manière, l'ensemble de combustion 8 achemine le flux de gaz de combustion jusqu'à la turbine 30 qui convertit l'énergie thermique en énergie mécanique de rotation. On se reportera maintenant aux figures 2 à 4 pour la description de l'injecteur 14 construit selon un exemple de forme de réalisation de l'invention. Comme représenté, l'injecteur 14 comprend un corps principal 44 ayant une paroi extérieure 45 qui définit une partie entrée 46 comportant une première entrée 48 de fluide, et une partie sortie 52 depuis laquelle le mélange combustible entre dans la chambre de combustion 12. L'injecteur 14 comprend en outre une pluralité de tubes d'alimentation ou de mélange de fluide, dont l'un est désigné par le repère 60, qui s'étendent entre la partie entrée 46 et la partie sortie 52, ainsi qu'une pluralité de plénums 74, 76 et 78 d'alimentation en fluide qui fournissent sélectivement un premier fluide et/ou d'autres substances aux tubes d'alimentation 60, comme expliqué plus en détail par la suite. Dans l'exemple de forme de réalisation représenté, le plénum 74 constitue un premier plénum disposé à proximité de la partie sortie 52, le plénum 76 constitue un plénum intermédiaire disposé au centre de l'injecteur 14 et le plénum 78 constitue un troisième plénum disposé à proximité de la partie entrée 46. Enfin, l'injecteur 14 est représenté muni d'une bride de montage 80. La bride de montage 80 sert à fixer l'injecteur 14 à la paroi 10 de l'ensemble de combustion. Le tube 60 constitue un passage pour faire entrer le second fluide et le mélange combustible dans la chambre de combustion 12. I1 doit être entendu que plus d'un passage par tube pourraient être prévus, chaque tube 60 présentant diverses obliquités selon les besoins de fonctionnement pour le moteur 2 (figures 2 et 3). Evidemment, le tube 60 peut aussi être formé sans parties incurvées, comme représenté sur la figure 4. Ainsi qu'il deviendra évident par la suite, chaque tube 60 est construit afin d'assurer un mélange adéquat des premier et second fluides avant leur introduction dans la chambre de combustion 12. A cette fin, chaque tube 60 comprend une première section d'extrémité, ou section d'extrémité d'entrée 88, présente au niveau de la partie entrée 46, une seconde section d'extrémité, ou section d'extrémité de sortie 89, présente au niveau de la partie sortie 52, et une section intermédiaire 90. Selon l'exemple de forme de réalisation représenté, le tube 60 comprend une section transversale globalement circulaire ayant un diamètre dont les dimensions sont liées à l'amélioration des performances et aux facilités de fabrication. Comme expliqué plus en détail ci-après, le diamètre du tube 60 pourrait varier le long du tuyau 60. Selon un exemple, le tube 60 est doté d'un diamètre d'environ 2,54 mm à 22,23 mm ou plus. Le tube 60 a aussi une longueur d'environ dix (10) fois le diamètre. Bien entendu, la relation particulière entre le diamètre et la longueur peut varier selon l'application particulière choisie pour le moteur 2. Toujours selon la forme de réalisation représentée, la section intermédiaire 90, représentée sur les figures 2 et 3, comporte une partie incurvée 93 de telle manière que la section d'extrémité d'entrée 88 s'étende sur un axe décalé par rapport à la section d'extrémité de sortie 89. La partie incurvée 93 facilite le mélange des premier et second fluides en créant une action en spirale dans le tube 60. En plus de faciliter le mélange, la partie incurvée 93 crée un espace pour les plénums 74, 76 et 78.
Evidemment, le tube 60 pourrait être formé sans la partie incurvée 93, selon les besoins liés à la construction et/ou au fonctionnement, comme représenté sur la Fig. 4, la première entrée 48 de fluide étant située sur des parties latérales de celui-ci, ou autre. Selon l'exemple de forme de réalisation illustré sur les figures 1 à 4, chaque tube 60 comprend une première ouverture 103 d'alimentation en fluide ménagée à proximité de la section d'extrémité de sortie 89 et en communication fluidique avec le premier plénum 74, une deuxième ouverture104 d'alimentation en fluide ménagée le long de la section intermédiaire 90 et en communication fluidique avec le deuxième plénum 76, et une troisième ouverture 105 d'alimentation en fluide ménagée sensiblement à l'écart de la section d'extrémité d'entrée 88 et en amont des première et deuxième ouvertures 103 et 104 d'alimentation en fluide. La troisième ouverture 105 d'alimentation en fluide est en communication fluidique avec le troisième plénum 78. Les ouvertures 103 à 105 d'alimentation en fluide pourraient être formées suivant différentes orientations en fonction de l'application particulière dans laquelle est employé le moteur 2. Selon un exemple d'aspect de l'invention, un petit angle est employé afin de permettre au combustible de faciliter la circulation de l'air dans le tube 60 et de réduire le plus possible toute chute de pression. De plus, un petit angle réduit énormément d'éventuelles perturbations de la circulation de l'air, provoquées par un filtre à combustible. Selon un autre exemple d'aspect, le tube 60 est doté d'un diamètre décroissant qui crée une région à plus grand débit, par exemple au niveau de la première ouverture 103 d'alimentation en fluide, afin de réduire le risque de retenue de flamme. Le diamètre augmente ensuite vers l'aval pour permettre un rétablissement de pression. Avec cet agencement, la première ouverture d'alimentation 104 en fluide permet une injection directe pauvre, en retrait, du mélange combustible, la deuxième ouverture 103 d'alimentation en fluide permet une injection de mélange combustible prémélangé et la troisième ouverture 105 d'alimentation en fluide permet de fournir à la chambre de combustion 12 un mélange combustible entièrement prémélangé. Plus particulièrement, la première ouverture 103 d'alimentation en fluide permet l'introduction du premier fluide ou de combustible dans le tube 60 qui contient déjà un flux de second fluide ou d'air. L'emplacement particulier de la première ouverture 103 d'alimentation en fluide assure que le premier fluide se mélange avec le second fluide juste avant d'entrer dans la chambre de combustion 12. De la sorte, le combustible et l'air restent sensiblement non mélangés jusqu'à leur entrée dans la chambre de combustion 12. La deuxième ouverture 104 d'alimentation en fluide permet l'introduction du premier fluide dans le second fluide en un point espacé de la section d'extrémité de sortie 89. Du fait de l'espacement de la deuxième ouverture 104 d'alimentation en fluide par rapport à la section d'extrémité de sortie 89, le combustible et l'air peuvent se mélanger partiellement avant d'être introduits dans la chambre de combustion 12. Enfin, la troisième ouverture 105 d'alimentation en fluide est sensiblement espacée de la section d'extrémité de sortie 89 et, de préférence, en amont de la partie incurvée 93, aussi le premier fluide et le second fluide sont-ils sensiblement complètement prémélangés avant d'être introduits dans la chambre de combustion 12. Lorsque le combustible et l'air circulent dans le tube 60, la partie incurvée 93 crée une action de tourbillonnement qui contribue au mélange. En plus de la formation des ouvertures 103-105 d'alimentation en fluide avec diverses orientations, des saillies pourraient être ajoutées sur chaque tube 60 afin de diriger le fluide à l'écart des parois des tubes (sans repères séparés). Les saillies peuvent être formées avec la même orientation que l'ouverture correspondante 103-105 d'alimentation en fluide ou avec une orientation différente afin de régler un angle d'injection du fluide arrivant.
Avec cet agencement global, le fluide est fourni sélectivement via la première entrée 48 de fluide et entre dans un ou plusieurs des plénums 74, 76 et 78 pour se mélanger à l'air en différents points le long du tube 60 afin d'ajuster le mélange de combustible et d'air et de s'adapter à des différences de conditions ambiantes ou de fonctionnement. Ainsi, les combustible et l'air complètement mélangés ont tendance à produire moins de NOx qu'un combustible et de l'air partiellement ou pas du tout mélangés. Cependant, à l'occasion d'un démarrage à froid et/ou d'une baisse de régime, des mélanges plus riches sont préférables. Ainsi, des exemples de formes de réalisation de l'invention offrent l'avantage de limiter davantage les sous-produits de combustion en commandant sélectivement le mélange de combustible et d'air afin de s'adapter à diverses conditions de fonctionnement ou ambiantes du moteur 2. En plus d'introduire sélectivement du combustible, d'autres substances ou diluants peuvent être introduits dans le mélange de combustible et d'air afin d'ajuster les caractéristiques de combustion. De la sorte, pendant que du combustible est introduit de manière normale dans le troisième plénum 78, des diluants peuvent être introduits, par exemple, dans le deuxième plénum 76 et se mélanger avec le combustible et l'air avant leur introduction dans la chambre de combustion 12. Un autre avantage de l'agencement ci-dessus est que le combustible ou d'autres substances dans les plénums 74, 76 et 78 refroidiront le mélange de combustible et d'air passant dans le tube 60 en étouffant la flamme et assurent donc de meilleures capacités de retenue de flamme. De toute manière, bien que la présence de multiples plénums et ouvertures d'alimentation offre des avantages évidents, il doit être entendu que l'injecteur 14 pourrait être pourvu d'une seule ouverture d'alimentation en combustible en communication fluidique avec un seul plénum de combustible en position stratégique pour faciliter une combustion efficace afin de s'adapter à diverses applications pour le moteur 2. De plus, l'injecteur 14 pourrait être muni de n'importe quel autre nombre d'ouvertures/plénums en fonction de divers paramètres de fonctionnement, conditions ambiantes et objectifs de combustion du moteur 2. Les figures 5 à 8 illustrent diverses configurations de tubes pour des injecteurs de prémélange construits selon d'autres exemples de formes de réalisation de l'invention. Ainsi, il doit être entendu que les injecteurs illustrés sur les figures 5 à 8 ont une structure semblable à celle de l'injecteur 14, à l'exception des divers aspects décrits. De toute manière, on se reportera maintenant à la figure 5 en décrivant un injecteur 140 construit selon un autre exemple de forme de réalisation de l'invention. L'injecteur 140 comprend un corps principal 142 ayant une paroi extérieure 144 qui constitue un plénum de fluide (non représenté). L'injecteur 140 comprend une partie sortie 146 et une pluralité de tubes, dont l'un est désigné en 148. Dans l'exemple de forme de réalisation représenté, le tube 148 a une section transversale globalement rectangulaire. Cette configuration particulière permet de regrouper d'une manière plus dense des tubes 148 dans l'injecteur 140.
Ainsi, des tubes à section transversale rectangulaire peuvent être placés tout près les uns des autres. En revanche, lorsqu'on place tout près les uns des autres des tubes d'alimentation en fluide à section transversale circulaire, notamment par "regroupement dense", il reste des espaces interstitiels séparés qui empêchent que les tubes d'alimentation en fluide ne soient rapprochés davantage les uns des autres. On se reportera maintenant à la figure 6 en décrivant un injecteur 240 construit selon encore un autre exemple de forme de réalisation de l'invention. L'injecteur 240 comprend un corps principal 242 ayant une paroi extérieure 244 qui constitue un plénum de fluide (non représenté). L'injecteur 240 comprend une partie de sortie 246 et une pluralité de tubes, dont l'un est désigné en 248. Dans l'exemple de forme de réalisation représenté, le tube 248 a une section transversale globalement rectangulaire divisée en une pluralité de passages internes 250-254 par une pluralité de parties formant parois minces 260-263. Dans une forme de réalisation, les parties formant parois minces 260-263 sont réalisées à l'aide de minces feuilles de métal telles que celles utilisées comme matériau dans les échangeurs de chaleur. Bien entendu, on pourrait également employer d'autres matières appropriées. De la sorte, de multiples tubes peuvent facilement être formés, chaque tube ayant divers profils internes, tels que des ondulations, pour faciliter le mélange. La figure 7 représente un injecteur 340 construit toujours selon un autre exemple de forme de réalisation de l'invention. L'injecteur 340 comprend un corps principal 342 ayant une paroi extérieure 344 qui constitue un plénum de fluide (non représenté). L'injecteur 340 comprend une partie sortie 346 et une pluralité de tubes, dont l'un est désigné en 348. Dans l'exemple de forme de réalisation représenté, le tube 348 a une section transversale globalement ovale divisée en une pluralité de passages internes 350-355 par un élément formant paroi sinueuse 360. Avec cet agencement, chaque passage 350-355 comporte une ouverture d'alimentation en fluide, l'une étant indiquée en 370 dans le passage 350. La paroi sinueuse 360 facilite le mélange de combustible et d'air passant par les passages 350-355. La figure 8 représente un injecteur 440 construit selon encore un autre exemple de forme de réalisation de l'invention. L'injecteur 440 comprend un corps principal 442 ayant une paroi extérieure 444 qui constitue un plénum de fluide (non représenté). L'injecteur 440 comprend une partie sortie 446 et une pluralité de tubes, dont l'un est désigné en 448. Dans l'exemple de forme de réalisation représenté, chaque tube d'alimentation 448 comporte une partie en spirale 450. Dans cette configuration, une ouverture d'alimentation en fluide (sans désignation séparée) est présente en amont du flux venant de chaque partie en spirale 450. De la sorte, la partie en spirale 450 facilite le mélange complet de l'air et du combustible passant, par exemple, dans le tube 448. A ce stade, il faut noter que les divers exemples de formes de réalisation de la présente invention permettent sélectivement divers stades de mélange des premier et second fluides, par exemple un combustible et de l'air, afin d'assurer que les quantités de NOx restent dans les limites fixées par les autorités, en évitant simultanément bien des inconvénients associés à d'autres dispositifs de mélange tels que l'auto-allumage, le retour de flamme et/ou la retenir de flamme et de fortes températures locales de flammes.
LISTE DES REPERES
2 Moteur à turbine à gaz 4 Compresseur 8 Ensemble de combustion Paroi de l'ensemble de combustion 12 Chambre de combustion 14 Injecteur 18 Entrée de combustible 10 30 Turbine 34 Arbre de compresseur/turbine 44 Corps principal (14) 45 Paroi extérieure (14) 46 Partie entrée (14) 48 Première entrée de fluide 60 Tubes d'alimentation/mélange de fluides 74 Plénum d'alimentation en fluide 76 Plénum d'alimentation en fluide 78 Plénum d'alimentation en fluide 80 Bride de montage (14) 88 Section d'extrémité d'entrée (60) 89 Section d'extrémité de sortie (60) 90 Section intermédiaire 93 Partie incurvée (90) 103 Première ouverture d'alimentation en fluide 104 Deuxième ouverture d'alimentation en fluide 105 Troisième ouverture d'alimentation en fluide 140 Injecteur (Fig. 5) 142 Corps principal (140) 144 Paroi extérieure (140) 146 Partie sortie (140) 148 Tubes 240 Injecteur 242 Corps principal (240) 244 Paroi extérieure (240) 246 Partie sortie (240) 248 Tubes 250-254 Passages internes 260-263 Parties formant parois minces 340 Injecteur 342 Corps principal (340) 344 Paroi extérieure 346 Partie sortie 348 Tubes 350-255 Passages internes (348) 360 Elément formant paroi sinueuse 370 Ouverture d'alimentation en fluide 440 Injecteur 442 Corps principal (440) 444 Paroi extérieure 446 Partie sortie 448 Tubes 450 Partie en spirale

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de prémélange (14) pour moteur (2) à turbine, comprenant : un corps principal (44) ayant une partie entrée (46), une partie sortie (52) et une paroi extérieure (45) qui constituent conjointement au moins un plénum (74), (76), (78) d'alimentation en fluide ; et une pluralité de tubes (60) d'alimentation en fluide traversant au moins une partie du/des plénum(s) (74), (76), (78) d'alimentation en fluide, chacun des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comportant au moins une ouverture (103), (104), (105) d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le/les plénum(s) (74), (76), (78) d'alimentation en fluide, un premier fluide étant fourni sélectivement au/aux plénum(s) (74), (76), (78) d'alimentation en fluide, amené à passer par l'ouverture/les ouvertures (103), (104), (105) d'alimentation en fluide et à se mélanger avec un second fluide circulant dans la pluralité de tubes (60) d'alimentation en fluide avant d'être brûlé dans une chambre de combustion (12) d'un moteur à turbine.
  2. 2. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 1, dans lequel chacun des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité d'entrée (88) découverte au niveau de la partie entrée (46) du corps principal (44), une section d'extrémité de sortie (89) découverte au niveau de la partie sortie (52) du corps principal (44) et une section intermédiaire (90), la/les ouverture(s) (103), (104), (105) d'alimentation en fluide se trouvant tout près de la section d'extrémité de sortie (89) afin de définir une ouverture d'injection directe de mélange pauvre.
  3. 3. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 1, dans lequel chacun des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité de sortie (89) découverte au niveau de la partie sortie (52) du corps principal (44), une section d'extrémité d'entrée (88) découverte au niveau de la partie entrée (46) du corps principal (44) et une section intermédiaire (90), la/les ouverture(s)(103), (104), (105) d'alimentation en fluide étant située(s) légèrement à l'écart de la section d'extrémité d'entrée (88) afin de définir une ouverture d'injection directe de mélange pauvre partiellement prémélangé.
  4. 4. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 1, dans lequel chacun des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité de sortie (89) découverte au niveau de la partie sortie (52) du corps principal (44), une section d'extrémité d'entrée (88) découverte au niveau de la partie entrée (46) du corps principal (44) et une section intermédiaire (90), la/les ouverture(s) (103), (104), (105) d'alimentation en fluide étant sensiblement espacée(s) de la section d'extrémité d'entrée (88) de façon à définir une ouverture à prémélange complet.
  5. 5. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 1, dans lequel le/les plénums (74), (76), (78) d'alimentation en fluide constitue(nt) une pluralité de plénums (74), (76), (78) d'alimentation en fluide comprenant un premier plénum (74), un deuxième plénum (76) et un troisième plénum (78).
  6. 6. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 5, dans lequel la/les ouverture(s) (103), (104), (105) d'alimentation en fluide dans chacun des tubes (60) d'alimentation en fluide constitue(nt) une pluralité d'ouvertures (103), (104), (105) d'alimentation en fluide comprenant une première ouverture (103) d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le premier plénum (74) de fluide, une deuxième ouverture (104) d'alimentation en fluide en communication fluidique avec le deuxième plénum (76) et une troisième ouverture (105) d'alimentation en fluide (105) en communication fluidique avec le troisième plénum (78).
  7. 7. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 7, dans lequel chacun des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité d'entrée (88), la première ouverture (103) d'alimentation en fluide est disposée tout près de la section d'extrémité d'entrée (88).
  8. 8. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 7, dans lequel chacun des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comporte une section d'extrémité d'entrée (88), la troisième ouverture (105) d'alimentation en fluide est sensiblement espacée de la section d'extrémité d'entrée (88).
  9. 9. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 8, dans lequel ladite deuxième ouverture (104) d'alimentation en fluide est ménagée entre les première et troisième ouvertures (103), (105) d'alimentation en fluide.
  10. 10. Dispositif de prémélange (14) selon la revendication 1, dans lequel au moins un des différents tubes (60) d'alimentation en fluide comporte une partie incurvée (93).
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