CA3124209A1 - Turbomachine combustion chamber - Google Patents
Turbomachine combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- CA3124209A1 CA3124209A1 CA3124209A CA3124209A CA3124209A1 CA 3124209 A1 CA3124209 A1 CA 3124209A1 CA 3124209 A CA3124209 A CA 3124209A CA 3124209 A CA3124209 A CA 3124209A CA 3124209 A1 CA3124209 A1 CA 3124209A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- wall
- combustion chamber
- connection
- tube
- turbomachine according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 20
- 239000003570 air Substances 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004417 patella Anatomy 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Joints Allowing Movement (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
WO 2020/12829 WO 2020/12829
2 PCT/FR2019/053108 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 U54453384 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 connait 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. 2 PCT / FR2019 / 053108 TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER
Field of the invention The present invention relates to the field of regenerative cycle turbines intended in particular for the production of electrical or mechanical energy embedded from fuels for aeronautical, land, maritime and units light mobiles.
A turbine is made up of three elements:
= a compressor, whose role is to compress ambient air to a pressure between approximately 2 and 30 bars;
= a combustion chamber, into which fuel is injected under pressure, then burnt with compressed air, with a strong excess of air in order to to limit the exhaust gas temperature;
= an axial turbine in which the gases leaving the combustion chamber.
In a regenerative cycle turbine, 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 VS), with circulation through a heat exchanger inserted between the gases exhaust and compressed air to partially heat the air before entry into the combustion chamber, which reduces consumption of combustible.
The invention relates more particularly to the combustion chamber and injection of fuel into the combustion chamber.
State of the art US patent U54453384 describes an example of a gas turbine comprising:
- an annular housing having a plurality of equidistant holes arranged circumferentially; an annular flame tube positioned coaxially with inside and spaced from said annular housing, - said annular flame tube having a corresponding number of holes circumferentially equidistant aligned coaxially with the holes of said housing - a plurality of tubes extending radially through said flame tube annular, each tube being coaxial with the corresponding hole in the tube ring flame and the corresponding hole in the ring housing, each tube extending perpendicular to an axis of said annular flame tube, each tube having a duct extending therethrough with a normal axis to the axis of the tube and parallel to the axis of said annular flame tube.
We also know the German patent DE1254911 proposing hook-shaped injection nozzles mounted in the nozzle body injection, which is fixed in the flame holder with its nozzle tip, so as to be movable relative to the walls of the combustion chamber.
In one embodiment of the invention, the outer part of the hook-shaped injection nozzle body is slidably mounted in a guide, possibly associated with the outer wall of the combustion chamber, and a clamping device directed parallel to the mouthpiece of the nozzle is provided for hold the front end of the mouthpiece against a stopper fixed in a hub of the flame holder.
We finally know the British patent application GB2097112 describing a gas turbine engine fuel burner comprising an arm fuel supply and a fuel injector, the arm power supply combined with the fuel injector, the fuel supply arm fuel having at least one fuel passage, the fuel injector 65 comprising a body having a passage in communication with the at least one passage of fuel in the fuel supply arm, the body having a duct air, the axis of the air duct being coaxial with the axis of the fuel injector, the injector fuel having one or more fuel passages for injecting fuel fuel in the air duct, the fuel burner having means of location at the end adjacent to the fuel injector, the locating means being arranged to engage with corresponding locating means on a engine component.
3 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 3 Disadvantages of the prior art The problem posed by the solutions of the prior art concerns turbines with a combustion chamber isolated from the outside by a double wall, two walls defining an annular duct for the circulation of a flow compressed air from the compressor and the third wall being the outer wall of the room of combustion, allowing the circulation of the same flow of heated air prior to the crossing of a heat exchanger. The injector (s) must pass through the three walls tightly or at least with controlled leakage. This is translated by a hyperstatic assembly which does not allow to absorb the dilations thermal of the injector, nor the radial thermal expansions and longitudinal metal walls subjected to strongly differentiated temperatures.
Moreover, in the solution described in patent US Pat. No. 4,453,384, the injector crosses the walls of the combustion chamber through simple holes, referenced 38, 48 and 52. This prior art document proposes to position the injector coaxially inside each of the coaxial holes 52, 48 and 38 provided in the housing 50. This solution therefore leads to multiple drawbacks:
part, the radial expansion of the injector is different from surface expansion walls, this which leads either to leaks between the periphery of the injector and the edge holes of passage through the wall, or tightening the edges of the holes around the wall of the injector, which limits the possibilities of radial displacement and can lead to deformations and fatigue of the walls.
Solution provided by the invention In order to respond to this problem, the present invention relates to a chamber combustion chamber of a turbomachine, surrounded by two walls of revolution coaxial extending one inside the other and delimiting between them a space ring finger air circulation, and a second air circulation space delimited by the wall of smaller diameter revolution and the outer wall of the chamber combustion, 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 waterproof flexible connections allowing a
4 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, deformable 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'échangeur 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 (11) 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). 4 multidirectional travel, for example of the slide type or / and of the patella or bellows type.
For the purposes of the present patent, the term “bellows” is understood to mean a sealed envelope, deformable at least axially and radially, and optionally in torsion or in tilting.
According to variant embodiments:
- only one of said three links is formed ¨ the connection between said peripheral tube and the inner wall is constituted by an annular linear connection with a leakage controlled by annular section calibrating - the connection between said peripheral tube and the intermediate wall is constituted by a bellows - the connection between said peripheral tube and the outer wall of the scabbard is formed by a bellows - the connection between said peripheral tube and the intermediate wall of the scabbard consists of a ball joint and the connection between said tube peripheral and wall outer sleeve consists of a sliding ball joint - the connection between said peripheral tube and the outer wall of the scabbard is constituted by a sliding ball joint and the connection between said tube peripheral and the intermediate wall of the sleeve is formed by a ball joint.
- the connection between said peripheral tube and the intermediate wall of the scabbard consists of a connection with several degrees of freedom for allow a axial displacement and tangential displacement of the tube, and a tolerance for a ball joint and in that the connection between said peripheral tube and the wall exterior of sheath consists of a rigid sealed assembly.
The invention also relates to a turbine having such a chamber.
combustion.
Detailed description of a non-limiting example of the invention The invention will be better understood on reading the following description, concerning a non-limiting example of an embodiment illustrated by the drawings annexed where:
- Figure 1 shows a sectional view of a turbomachine according to the invention - Figures 2 to 8 show schematic views of different variants of production.
Description of the exchanger Figure 1 shows a perspective view of the turbomachine, comprising an exchanger (1), a compressor (2), a combustion chamber (3) and a turbine (4). A conical deflector (11) coaxial with the exchanger (1) circulate the hot gases from the turbine (4) in the direction of a discharge outlet (12) after have passed through the exchanger (2), crossing two cassettes (5, 6) between the tubes.
The parts made up of 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 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 tubes parallel, in metal alloy resistant to high temperatures, by example of refractory stainless steel 347.
For example, this outer cassette (5) consists of 2000 tubes 300 millimeters long, 2.8 millimeters internal section and of 3 mm outer section. The tubes are held in such a way known by spacers to define the passages of the hot gases coming from the turbine.
The tubes form a sleeve with an outer radius of 158 millimeters and a inner radius of 128 millimeters.
The inner cassette (6) consists of 2000 tubes with a length of 300 millimeters, with an inner section of 2.8 millimeters and cross-section exterior of 3 millimeters.
The tubes form a sleeve with an outer radius of 123 millimeters and a inner radius of 67 millimeters.
The two cassettes (5, 6) are coaxial and recessed into one another.
These two cassettes (5, 6) are joined together, at the end opposite the compressor (1), by an annular closure structure (8).
Each of the cassettes (5, 6) has, at each end, a plate front seal drilled for the passage of the tubes, and ensuring the center distance constant tubes. The tubes are brazed or welded to ensure tightness at the level of their connection with the front plates.
This closure structure (8) consists of two coaxial parts nested, having the general shape of a rum baba mold, in steel refractory stainless 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 inner part (10) has an outer section corresponding to the inner section of the outer cassette (5) and an inner section corresponding to the outer section of the inner 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 coming from the outer cassette (5) to 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 smaller footprint, and including a length, given.
The annular-type combustion chamber (3) has a double-inner envelope formed by a sheath (30) (liner in English) and a wall (31). The sheath (30) and the wall (31) define a tubular volume of circulation of air flow 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 toward the exchanger (1).
The injector (35) passes through these three walls (30 to 32) through three openings.
The walls (30 to 32) as well as the tube (35) of the injector are subjected to dilations longitudinal and radial. Fixing is ensured by a combination of connections avoiding hyperstatic situations.
The connection between the tube (35) of the injector and the outer wall (32) is assured by a cylindrical bellows (36).
The connection between the tube (35) of the injector and the inner wall (30) is assured by a sliding link formed by a calibrated light defining with the area outer tube (35) a calibrated annular clearance.
The connection between the tube (35) of the injector and the intermediate wall (31) is provided by a fixed link.
First variant embodiment The first variant embodiment is schematically illustrated by the figure 2.
The injector tube (35) passes through the three walls (30 to 31), with connections respectively :
- A ball joint (42) for passage through the wall exterior (32) A ball-and-slide connection (41) for passage through the wall intermediate (31) A free connection with a calibrated peripheral clearance (40) for the passage through the inner wall (30).
Second variant embodiment The second variant embodiment is schematically illustrated by figure 3.
The injector tube (35) passes through the three walls (30 to 31), with connections respectively :
A ball-and-slide connection (52) for passage through the wall outdoor (32) A ball joint (51) for passage through the wall intermediate (31) A free connection with a calibrated peripheral clearance (50) for the passage through the inner wall (30).
Third variant embodiment The third variant embodiment is schematically illustrated by figure 4.
The injector tube (35) passes through the three walls (30 to 31), with connections respectively :
- A bellows (62) for passage through the wall outdoor (32) A welded connection (61) for passage through the wall intermediate (31) A free connection with a calibrated peripheral clearance (60) for the passage through the inner wall (30).
Fourth variant embodiment The fourth variant embodiment is schematically illustrated by figure 5.
The injector tube (35) passes through the three walls (30 to 31), with connections respectively :
A welded connection (72) for passage through the wall outdoor (32) A metallic frustoconical bellows (71) for passage through the intermediate wall (31) A free connection with a calibrated peripheral clearance (70) for the passage through the inner wall (30).
Fifth variant embodiment The fifth variant embodiment is schematically illustrated by the figures 6 to 8.
The injector tube (35) passes through the three walls (30 to 31), with connections respectively :
A welded connection (72) for passage through the wall outdoor (32) A multidirectional link (80) for the passage through the intermediate wall (31) A free connection with a calibrated peripheral clearance (70) for the passage through the inner wall (30).
The connection between said peripheral tube and the intermediate wall (31) of the sheath is formed by a link (80) having several degrees of freedom for allow axial displacement and tangential displacement of the tube, and tolerance for a swivel.
The connection between the peripheral tube (30) and the outer wall (32) of the scabbard consists of a rigid sealed assembly.
The outer wall (32) is crossed by a cable gland (37) in which is inserted the head (38) of the nozzle (35). This head (38) has a disc collar (38) engaged between the two parts of the cable gland (37) which ensures a tightening and sealing of this disc collar (38).
The inner end (40) passes through the inner wall (30) through the passage in a simple hole formed in the wall (30). This hole is oblong in the case of species, for take into account the inclination of the axis of the nozzle (35) in relation to the axis radial.
The connection between the nozzle (35) and the intermediate wall (31) is made by a part has a conical upper part (41) flared outwards, prolonged at its base by a disc collar (42) movable in radial translation in a slit (42) formed in the head (44) of a tubular extension (43) welded to the surface of the inner wall (30).
The disc collar (42) is flexible, which also allows a slight swiveling with respect to this tubular extension (43).
Claims (11)
reçues par le Bureau international le 02 avril 2020 (02.04.2020) AMENDED CLAIMS
received by the International Bureau on April 02, 2020 (04.02.2020)
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. 8 - Combustion chamber of a turbomachine according to claim 1 characterized in that the connection between said peripheral tube and the wall intermediate (31) of the sheath is formed by a connection having several degrees of freedom to allow axial displacement and tangential displacement of the tube, and a tolerance for a swiveling and in that the connection between said tube peripheral and outer wall (32) of the sheath is formed by a sealed assembly rigid.
FEUILLE MODIFIEE (ARTICLE 19) 11 - Combustion chamber of a turbomachine according to claim 1 characterized in that the connection between the nozzle (35) and the intermediate wall (31) is produced by a part has a conical upper part (41) flared towards outside, extended at its base by a disc collar (42) movable in translation radial in a slot (42) formed in the head (44) of an extension tubular (43) welded to the surface of the intermediate wall (31).
AMENDED SHEET (ARTICLE 19)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1874016A FR3090747B1 (en) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | Combustion chamber of a turbomachine |
FR1874016 | 2018-12-21 | ||
PCT/FR2019/053108 WO2020128292A1 (en) | 2018-12-21 | 2019-12-17 | Turbomachine combustion chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CA3124209A1 true CA3124209A1 (en) | 2020-06-25 |
Family
ID=67441198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CA3124209A Pending CA3124209A1 (en) | 2018-12-21 | 2019-12-17 | Turbomachine combustion chamber |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220074595A1 (en) |
EP (1) | EP3899371B1 (en) |
CN (1) | CN113454390B (en) |
CA (1) | CA3124209A1 (en) |
FR (1) | FR3090747B1 (en) |
WO (1) | WO2020128292A1 (en) |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB859805A (en) * | 1958-07-21 | 1961-01-25 | Gen Motors Corp | Improvements relating to gas turbine engine combustion systems |
DE1254911B (en) * | 1965-09-23 | 1967-11-23 | Daimler Benz Ag | Arrangement of the injection nozzle body on or in the combustion chamber of gas turbine engines |
GB2093584B (en) * | 1981-02-21 | 1984-12-19 | Rolls Royce | Improvements in or relating to fuel burners and combustion equipment for use in gas turbine engines |
GB2097112B (en) * | 1981-04-16 | 1984-12-12 | Rolls Royce | Fuel burners and combustion equipment for use in gas turbine engines |
US4903476A (en) * | 1988-12-27 | 1990-02-27 | General Electric Company | Gas turbine igniter with ball-joint support |
US5966926A (en) | 1997-05-28 | 1999-10-19 | Capstone Turbine Corporation | Liquid fuel injector purge system |
US6438940B1 (en) * | 1999-12-21 | 2002-08-27 | General Electric Company | Methods and apparatus for providing uniform ignition in an augmenter |
US6438936B1 (en) | 2000-05-16 | 2002-08-27 | Elliott Energy Systems, Inc. | Recuperator for use with turbine/turbo-alternator |
US6442929B1 (en) * | 2001-06-04 | 2002-09-03 | Power Systems Mfg., Llc | Igniter assembly having spring biasing of a semi-hemispherical mount |
US7024863B2 (en) * | 2003-07-08 | 2006-04-11 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor attachment with rotational joint |
GB2433984B (en) * | 2006-01-04 | 2007-11-21 | Rolls Royce Plc | A combustor assembly |
FR2921463B1 (en) * | 2007-09-26 | 2013-12-06 | Snecma | COMBUSTION CHAMBER OF A TURBOMACHINE |
CN103649642B (en) | 2011-06-30 | 2016-05-04 | 通用电气公司 | Burner and the method for supplying fuel to burner |
US9032735B2 (en) * | 2012-04-26 | 2015-05-19 | General Electric Company | Combustor and a method for assembling the combustor |
FR3000522B1 (en) * | 2012-12-27 | 2018-11-02 | Safran Aircraft Engines | DOUBLE TUBE CONNECTION DEVICE |
US9803555B2 (en) | 2014-04-23 | 2017-10-31 | General Electric Company | Fuel delivery system with moveably attached fuel tube |
US9803863B2 (en) * | 2015-05-13 | 2017-10-31 | Solar Turbines Incorporated | Controlled-leak combustor grommet |
FR3038699B1 (en) * | 2015-07-08 | 2022-06-24 | Snecma | BENT COMBUSTION CHAMBER OF A TURBOMACHINE |
GB2543803B (en) * | 2015-10-29 | 2019-10-30 | Rolls Royce Plc | A combustion chamber assembly |
GB2548585B (en) * | 2016-03-22 | 2020-05-27 | Rolls Royce Plc | A combustion chamber assembly |
FR3059363B1 (en) | 2016-11-25 | 2019-04-05 | Turbotech | TURBOMACHINE, IN PARTICULAR TURBOGENERATOR AND EXCHANGER FOR SUCH A TURBOMACHINE |
-
2018
- 2018-12-21 FR FR1874016A patent/FR3090747B1/en active Active
-
2019
- 2019-12-17 CA CA3124209A patent/CA3124209A1/en active Pending
- 2019-12-17 EP EP19845596.6A patent/EP3899371B1/en active Active
- 2019-12-17 WO PCT/FR2019/053108 patent/WO2020128292A1/en unknown
- 2019-12-17 US US17/416,956 patent/US20220074595A1/en not_active Abandoned
- 2019-12-17 CN CN201980091938.XA patent/CN113454390B/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3899371C0 (en) | 2024-02-07 |
CN113454390A (en) | 2021-09-28 |
CN113454390B (en) | 2023-02-24 |
WO2020128292A1 (en) | 2020-06-25 |
EP3899371A1 (en) | 2021-10-27 |
FR3090747A1 (en) | 2020-06-26 |
EP3899371B1 (en) | 2024-02-07 |
US20220074595A1 (en) | 2022-03-10 |
FR3090747B1 (en) | 2021-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1265035B1 (en) | Double mounting of a ceramic matrix composite combustion chamber | |
EP1705342B1 (en) | Connecting device between a cooling air plenum and a stator vane in a turbomachine | |
EP2488792B1 (en) | Multi-point injector for a turbine engine combustion chamber | |
CA2613268C (en) | Chamber end, method for producing same, combustion chamber comprising same and turbojet equipped with same | |
FR3058460A1 (en) | CONNECTION ASSEMBLY FOR COOLING TURBOMACHINE TURBINE | |
EP3052861B1 (en) | Fuel injector for a turbomachine | |
EP1482127A1 (en) | Sealing system for the bypass flow at the inlet of the afterburner nozzle of a turbomachine | |
FR2951245A1 (en) | MULTI-POINT INJECTION DEVICE FOR A TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER | |
FR2998038A1 (en) | COMBUSTION CHAMBER FOR A TURBOMACHINE | |
FR3086341A1 (en) | REDUCING TURBOMACHINE FOR AN AIRCRAFT | |
FR2931929A1 (en) | ANNULAR COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE | |
EP1452695A1 (en) | Cooled turbine blade having reduced cooling air leakage | |
EP3899371B1 (en) | Turbomachine combustion chamber | |
EP1538306A1 (en) | Joining device between a vane and its cooling fluid supply in a turbomachine | |
FR2825778A1 (en) | Coupling between fuel injector nozzle and turbine combustion chamber base has metal mixer/deflector assembly sliding in composition base aperture | |
EP3638886B1 (en) | Cooling device for an annular external casing of a turbine | |
FR3081974A1 (en) | COMBUSTION CHAMBER OF A TURBOMACHINE | |
FR3068732A1 (en) | COOLING DEVICE | |
FR3044704A1 (en) | TURBOMACHINE HOUSING | |
EP4042070A1 (en) | Pre-vaporisation tube for a turbine engine combustion chamber | |
FR3033598A1 (en) | PREHEATING CANDLE FOR A FLEX FUEL SUPPLY SYSTEM | |
FR3113419A1 (en) | DISTRIBUTOR OF A TURBOMACHINE TURBINE | |
FR3086003A1 (en) | DISPENSING SYSTEM FOR A PRIMARY FLUID AND A SECONDARY FLUID | |
FR2853386A1 (en) | GAS SEAL FOR CONNECTION BETWEEN TWO CONDUITS AND CONNECTION BETWEEN TWO CONDUITS INCORPORATING SAID JOINT |