Système d'injection d'un mélange d'air et de carburant dans une chambre de combustion de turbomachine

Description

[0001] La présente invention concerne un système d'injection d'un mélange d'air et de carburant dans une chambre de combustion d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.

[0002] Un système d'injection de ce type comprend en général un injecteur de carburant et des vrilles primaire et secondaire qui sont disposées en aval de l'injecteur, coaxialement à celui-ci, et qui délimitent chacune un flux d'air radial en aval de l'injection de carburant afin de réaliser le mélange d'air et de carburant destiné à être injecté puis brûlé dans la chambre de combustion. Les écoulements d'air issus des deux vrilles sont délimités par un venturi intercalé entre les deux vrilles et un bol de forme tronconique qui est monté en aval des vrilles et qui accélèrent l'écoulement du mélange air/carburant vers la chambre de combustion.

[0003] Le venturi comporte une surface intérieure présentant un étranglement ou un rétrécissement et délimitant une chambre de prémélange dans laquelle sont mélangés une partie du carburant éjecté par l'injecteur et le flux d'air délivré par la vrille primaire

[0004] On a déjà constaté le dépôt de suie et la formation de coke sur cette surface intérieure du venturi, ce qui entraîne de nombreux inconvénients :

• les dépôts de suie et de coke peuvent former des points chauds qui réduisent la durée de vie du venturi,
• ces dépôts peuvent également perturber l'écoulement d'air à l'intérieur du venturi, l'injection de carburant, et le mélange du carburant avec le flux d'air provenant de la vrille primaire, et
• la présence de coke et de suie augmente également la production de gaz nocifs qui sont rejetés à l'atmosphère.

[0005] Tel est le cas dans la solution de EP-1586819 où un système d'injection d'un mélange d'air et de carburant dans une chambre de combustion de turbomachine comprend un injecteur de carburant et un venturi disposé en aval de l'injecteur, coaxialement à celui-ci, le venturi comportant une surface intérieure délimitant une chambre de prémélange dans laquelle sont mélangés du carburant et un flux d'air provenant d'une enceinte externe et traversant une vrille primaire située en amont du venturi, lequel comporte une cavité annulaire interne de circulation d'air.

[0006] La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes de la technique antérieure.

[0007] Elle propose à cet effet un système d'injection d'un mélange d'air et de carburant comme défini ci-dessus où la cavité annulaire interne de circulation d'air du venturi est reliée par des conduits d'entrée d'air à l'enceinte externe et par des conduits de sortie d'air à la chambre de prémélange, les conduits de sortie d'air débouchant sur la surface intérieure du venturi pour empêcher le dépôt de suie et la formation de coke sur cette surface.

[0008] De préférence, un débit d'air provenant d'une enceinte externe circulera dans la cavité interne du venturi puis sera injecté dans la chambre de prémélange, à travers des conduits de sortie d'air débouchant sur la surface intérieure du venturi, pour former un film d'air a proximité de cette surface s'opposant au dépôt de suie et à la formation de coke sur cette surface. Le débit d'air injecté dans la chambre de prémélange sera suffisant pour éviter que le mélange air/carburant ne vienne au contact de la surface intérieure du venturi, mais sera également suffisamment faible pour ne pas gêner l'écoulement de l'air et l'injection de carburant à l'intérieur du venturi et pour ne pas provoquer de décollement de flux en sortie du venturi. Le débit d'air circulant dans la cavité interne du venturi représente environ 0,5 à 1% du débit d'air alimentant le système d'injection.

[0009] Selon une autre caractéristique de l'invention, le venturi comprend à son extrémité amont un rebord annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur et séparant la vrille primaire d'une vrille secondaire de passage d'un second flux d'air, la cavité annulaire s'étendant jusque dans le rebord du venturi. La cavité annulaire a dans ce cas en section une forme sensiblement en L.

[0010] Selon un mode de réalisation de l'invention, le venturi est formé de deux pièces annulaires à section sensiblement en forme de L qui sont engagées coaxialement l'une à l'intérieur de l'autre et qui sont fixées l'une à l'autre par brasage ou soudage, la première et la seconde pièce pièces délimitant entre elles la cavité annulaire de circulation d'air.

[0011] La première pièce s'étend en amont et à l'intérieur de la seconde pièce et comporte une paroi annulaire amont sensiblement radiale qui est reliée à sa périphérie interne à une paroi aval sensiblement cylindrique dans laquelle sont formés les conduits de sortie d'air. La seconde pièce comporte une paroi annulaire amont sensiblement radiale qui est reliée à sa périphérie interne à une paroi aval sensiblement cylindrique, la paroi radiale étant fixée à sa périphérie externe à la périphérie externe de la paroi radiale de la première pièce, et sa paroi cylindrique étant fixée à son extrémité aval à l'extrémité aval de la paroi cylindrique de la première pièce.

[0012] Au moins une partie des conduits d'entrée d'air peuvent s'étendre sensiblement radialement par rapport à l'axe de l'injecteur et être formés à la périphérie externe de la paroi radiale d'une ou de chaque pièce. L'air provenant de l'enceinte externe passe alors radialement de l'extérieur vers l'intérieur directement à l'intérieur de la cavité interne du venturi.

[0013] En variante ou en caractéristiques additionnelles, au moins une partie des conduits d'entrée d'air s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de l'injecteur et sont formés à travers des aubages de la vrille secondaire et la paroi radiale de la seconde pièce. Dans ce cas, de l'air provenant de l'enceinte externe circule axialement d'aval en amont dans les conduits formés dans les aubages de la vrille secondaire et dans la paroi radiale de la seconde pièce jusque dans la cavité interne du venturi.

[0014] Selon une autre caractéristique de l'invention, les conduits de sortie d'air sont inclinés en direction axiale et circonférentielle par rapport à l'axe de l'injecteur, dans le même sens que les aubages de la vrille primaire, de façon à ce que l'air sortant de ces conduits ne perturbe pas l'écoulement d'air délivré par la vrille primaire et ne vienne pas impacter sur la tête de l'injecteur. L'invention permet donc d'empêcher la formation de coke sur le venturi sans modifier l'écoulement d'air et l'injection de carburant à l'intérieur du venturi.

[0015] L'angle d'inclinaison axiale de chaque conduit de sortie formé entre l'axe de ce conduit et l'axe de l'injecteur est par exemple compris entre 10 et 40° environ, cet angle étant mesuré dans un plan passant par l'axe de l'injecteur.

[0016] L'angle d'inclinaison circonférentielle de chaque conduit de sortie formé entre l'axe de ce conduit et un plan passant par l'axe de l'injecteur est par exemple compris entre 50 et 75° environ, cet angle étant mesuré dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'injecteur.

[0017] Préférentiellement, les débouchés des conduits de sortie d'air sont régulièrement disposés autour de l'axe de l'injecteur et sont répartis en une, deux, trois ou quatre rangées annulaires espacées axialement les unes des autres. Les inclinaisons en direction axiale et circonférentielle des conduits d'air peuvent varier d'une rangée sur l'autre.

[0018] Le système d'injection comprend par exemple entre 10 et 30 conduits d'entrée d'air et entre 10 et 30 conduits de sortie d'air.

[0019] L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant un système d'injection tel que décrit ci-dessus.

[0020] L'invention concerne encore un venturi pour un système d'injection tel que décrit précédemment, comprenant une surface intérieure présentant un col. Le venturi est formé de deux pièces annulaires à section sensiblement en L qui sont fixées coaxialement l'une à l'intérieur de l'autre et qui délimitent entre elles une cavité interne de circulation d'air, la pièce annulaire interne comportant une paroi cylindrique présentant des conduits de sortie d'air reliés à une de leurs extrémités à la cavité interne et débouchant à l'autre de leurs extrémités sur la surface intérieure, et la paroi annulaire externe comportant une paroi annulaire radiale présentant à sa périphérie externe des conduits d'entrée d'air reliés à une de leurs extrémités à la cavité interne.

[0021] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un diffuseur et d'une chambre de combustion d'une turbomachine ;
• la figure 2 est une vue partielle agrandie de la figure 1 et représente un système d'injection d'un mélange d'air et de carburant selon la technique antérieure ;
• la figure 3 est une vue schématique correspondant à la figure 2 et représente un mode de réalisation du système d'injection selon l'invention ;
• la figure 4 est une vue agrandie du détail I₄ de la figure 3 ;
• la figure 5 est une vue schématique correspondant à la figure 2 et représente une variante de réalisation du système d'injection selon l'invention ;
• la figure 6 est une vue agrandie du détail I₆ de la figure 5 ;
• la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 4, à plus grande échelle.

[0022] La figure 1 représente une chambre annulaire de combustion 10 d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, cette chambre étant agencée en sortie d'un diffuseur 12, lui même situé en sortie d'un compresseur (non représenté). La chambre 10 comprend une paroi de révolution interne 14 et une paroi de révolution externe 16, reliées en amont à une paroi annulaire 18 de fond de chambre et fixées en aval par des viroles tronconiques interne 20 et externe 22 respectivement sur un voile tronconique interne 24 du diffuseur, et sur un carter externe 26 de la chambre, l'extrémité amont de ce carter 26 étant reliée à un voile tronconique externe 28 du diffuseur.

[0023] Un carénage annulaire 29 est fixé sur les extrémités amont des parois 14, 16 et 18 de la chambre et comprend des orifices de passage d'air alignés avec des ouvertures 30 de la paroi 18 de fond de chambre dans lesquelles sont montés des systèmes 32 d'injection d'un mélange d'air et de carburant dans la chambre, l'air provenant du diffuseur 12 et le carburant étant amené par des injecteurs (non représentés) fixés sur le carter externe 26 et régulièrement répartis autour de l'axe de la chambre. Chaque injecteur comprend une tête 36 d'injection de carburant alignée sur l'axe 38 de l'ouverture 30 correspondante.

[0024] Une partie du débit d'air 38 fourni par le compresseur et sortant du diffuseur 12 alimente des conduits annulaires interne 40 et externe 42 de contournement de la chambre de combustion 10 (flèches 44). L'autre partie du débit d'air pénètre dans l'enceinte annulaire 46 délimitée par le carénage 29, passe dans le système d'injection 32 (flèches 48 et 50), et est ensuite mélangée au carburant amené par l'injecteur et pulvérisée dans la chambre de combustion.

[0025] Le système d'injection 32, mieux visible en figure 2, comporte deux vrilles de turbulence amont 52 et aval 54 coaxiales, qui sont séparées l'une de l'autre pas un venturi 56 et qui sont reliées en amont à des moyens 58 de centrage et de guidage de la tête 36 de l'injecteur, et en aval à un bol mélangeur 60 qui est monté axialement dans l'ouverture 30 de la paroi 18 de fond de chambre.

[0026] Les vrilles 52, 54 comprennent chacune une pluralité d'aubages s'étendant radialement autour de l'axe de la vrille et régulièrement répartis autour de cet axe pour délivrer un flux d'air 48, 50 tourbillonnant en aval de la tête d'injection 36.

[0027] Les moyens 58 de guidage de la tête d'injection 36 de l'injecteur comprennent une bague 62 traversée axialement par la tête d'injection 36 et montée radialement coulissante dans une douille 64 fixée sur les aubages de la vrille primaire 52.

[0028] Le bol mélangeur 60 a une paroi sensiblement tronconique évasée en aval et reliée à son extrémité aval à un rebord cylindrique 66, s'étendant vers l'amont et monté axialement dans l'ouverture 30 de la paroi 18 de fond de chambre avec un déflecteur annulaire 68. L'extrémité amont de la paroi tronconique 60 du bol est reliée à une pièce annulaire intermédiaire 70 fixée sur les aubages de la vrille secondaire 54.

[0029] Le venturi 56 a en section une forme sensiblement en L et comprend à son extrémité amont un rebord annulaire 71 sensiblement radial qui est intercalé axialement entre les deux vrilles 52, 54 et qui délimite axialement avec la douille 64 située en amont la veine annulaire de passage du flux d'air 48 dans la vrille primaire 52, et avec la pièce annulaire 70 située en aval la veine annulaire de passage du flux d'air 50 dans la vrille secondaire 54. Le venturi 56 s'étend axialement vers l'aval à l'intérieur de la vrille secondaire 54 et sépare les écoulements d'air issus des vrilles amont 52 et aval 54.

[0030] Le venturi 56 comprend une surface cylindrique intérieure 72 présentant un col et délimitant une chambre de prémélange 74 dans laquelle une partie du carburant éjecté se mélange au flux d'air 48 délivré par la vrille primaire 52. Ce prémélange air/carburant se mélange ensuite en aval du venturi au flux d'air 50 provenant de la vrille secondaire 54 pour former un cône de carburant pulvérisé à l'intérieur de la chambre.

[0031] En fonctionnement, le prémélange air/carburant formé dans la chambre 74 peut venir au contact de la surface intérieure 72 du venturi et entraîner le dépôt de suie et la formation de coke sur cette surface, susceptibles de réduire la durée de vie du venturi 56.

[0032] L'invention permet de remédier à ce problème grâce à la formation d'un film d'air sur la surface intérieure 72 du venturi qui s'oppose au dépôt de coke et de suie sur cette surface. Ce résultat est obtenu au moyen d'un venturi creux comportant une cavité annulaire interne de circulation d'air, cette cavité étant alimentée par de l'air provenant de l'enceinte externe 46 et étant reliée à des conduits de sortie d'air débouchant sur la surface intérieure 72 du venturi.

[0033] Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 3 et 4, le venturi 56 est formé de deux pièces annulaires 80, 82 à section sensiblement en L qui sont fixées coaxialement l'une à l'intérieur de l'autre et qui délimitent entre elles la cavité annulaire 84 de circulation d'air.

[0034] Cette cavité 84 a également en section une forme sensiblement en L et comprend une portion cylindrique qui s'étend axialement à l'intérieur du venturi, sur sensiblement toute sa dimension axiale, et qui est reliée à son extrémité amont à une portion radiale qui s'étend à l'intérieur du rebord du venturi, sur sensiblement toute sa dimension radiale.

[0035] Chaque pièce 80, 82 comprend une paroi annulaire amont 86 sensiblement radiale qui est reliée à sa périphérie interne à une paroi aval 88 sensiblement cylindrique. Les parois radiales 86 des pièces 80, 82 forment le rebord annulaire 71 du venturi.

[0036] La pièce 82 située en aval et à l'extérieur comprend en outre un rebord cylindrique 90 qui s'étend vers l'amont depuis la périphérie externe de la paroi radiale 86 et qui est fixé par brasage ou soudage à la périphérie externe de la paroi radiale 86 de l'autre pièce 80.

[0037] Ce rebord cylindrique 88 comprend des orifices ou des conduits 92 d'entrée d'air sensiblement radiaux qui assurent la communication fluidique entre l'enceinte 46 et la cavité interne 84 du venturi. Le système d'injection 32 comprend par exemple entre 10 et 30 conduits 92 qui sont régulièrement répartis autour de l'axe du venturi.

[0038] L'extrémité aval de la paroi cylindrique 88 de la pièce 82 est fixée par brasage ou soudage à l'extrémité aval de la paroi cylindrique de l'autre pièce.

[0039] La paroi cylindrique 88 de la pièce 80 située en amont et à l'intérieur comprend des orifices ou des conduits 94 de sortie d'air qui débouchent à une de leurs extrémités sur la surface intérieure 72 du venturi et à l'autre de leurs extrémités dans la cavité interne 84, pour assurer la communication fluidique entre cette cavité 84 et la chambre de prémélange 74.

[0040] Le système d'injection 32 comprend par exemple entre 10 et 30 conduits 94 qui sont répartis en rangées annulaires, par exemple au nombre de trois dans l'exemple représenté, qui sont espacées axialement les unes des autres. Les conduits d'air 94 de chaque rangée sont régulièrement espacés les uns des autres autour de l'axe de la tête d'injection.

[0041] A titre d'exemple, l'angle formé entre l'axe de chaque conduit de sortie 94 et l'axe de la tête d'injection 36 est compris entre 10 et 40° environ, cet angle étant mesuré dans un plan passant par l'axe de la tête d'injection. L'angle formé entre l'axe de chaque conduit de sortie 94 et un plan passant par l'axe de la tête d'injection est compris entre 50 et 75° environ, cet angle étant mesuré dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tête d'injection.

[0042] Les conduits 94 d'une même rangée annulaire de conduits ont des inclinaisons identiques en directions axiale et circonférentielle mais qui peuvent être différentes des inclinaisons des conduits de la ou de chaque autre rangée. L'inclinaison en direction axiale des conduits 94 de la première rangée située en amont peut par exemple être plus faible que celle des conduits de la troisième rangée située en aval (figure 4).

[0043] Les figures 5 à 7 représentent une variante de réalisation de l'invention qui comporte, en plus des caractéristiques décrites en référence aux figures 3 et 4, des conduits supplémentaires 96 d'entrée d'air dans la cavité interne 84 du venturi. Ces conduits 96 s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe du venturi et relient également la cavité interne 84 du venturi à l'enceinte externe 46.

[0044] Dans l'exemple représenté, ces conduits 96 s'étendent à travers la paroi radiale de la pièce 82 située en aval et à l'extérieur, à travers au moins une partie des aubages de la vrille secondaire 54, et à travers l'élément annulaire 70. Les conduits 96 débouchent à leurs extrémités amont dans la cavité interne 84 et à leurs extrémités aval dans un espace annulaire délimité par l'élément 70 et le bol 60, cet espace annulaire communiquant avec l'enceinte externe 46. Le système d'injection comprend par exemple entre 10 et 30 conduits 96.

[0045] Comme cela est représenté en figure 7, les conduits 96 peuvent avoir une section de forme circulaire ou oblongue. Les conduits 92 et 94 décrits plus haut peuvent également avoir en section une forme circulaire ou oblongue. Les dimensions de ces conduits 92, 94, 96 sont notamment déterminées en fonction du débit de circulation d'air à l'intérieur de la cavité. Ils ont typiquement un diamètre de 1 à 2mm environ. Le débit d'air circulant à l'intérieur de la cavité 84 représente environ 0,5 à 1% du débit d'air alimentant le système d'injection 32.

[0046] Dans encore une autre variante de réalisation non représentée, la cavité interne 84 est reliée à l'enceinte externe 46 uniquement par les conduits axiaux 96 d'entrée d'air.

Revendications

1. Système d'injection d'un mélange d'air et de carburant dans une chambre de combustion (10) de turbomachine, comprenant un injecteur (36) de carburant et un venturi (56) disposé en aval de l'injecteur, coaxialement à celui-ci, le venturi comportant une surface intérieure (72) délimitant une chambre de prémélange (74) dans laquelle sont mélangés du carburant et un flux d'air provenant d'une enceinte externe (46) et traversant une vrille primaire (52) située en amont du venturi, le venturi comportant une cavité annulaire interne (84) de circulation d'air, caractérisé en ce que la cavité annulaire interne (84) de circulation d'air est reliée par des conduits (92, 96) d'entrée d'air à l'enceinte externe et par des conduits (94) de sortie d'air à la chambre de prémélange, les conduits de sortie d'air débouchant sur la surface intérieure du venturi.

2. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le venturi (56) comprend à son extrémité amont un rebord annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur et séparant la vrille primaire (52) d'une vrille secondaire (54) de passage d'un second flux d'air, la cavité annulaire (84) s'étendant jusque dans le rebord du venturi.

3. Système d'injection selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité annulaire (84) du venturi a en section une forme sensiblement en L.

4. Système d'injection selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le venturi (56) est formé de deux pièces annulaires (80, 82) à section sensiblement en forme de L qui sont engagées coaxialement l'une à l'intérieur de l'autre et qui sont fixées l'une à l'autre par brasage ou soudage, la première et la seconde pièces délimitant entre elles la cavité annulaire (84) de circulation d'air.

5. Système d'injection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première pièce (80) s'étend en amont et à l'intérieur de la seconde pièce, cette première pièce comportant une paroi annulaire amont (86) sensiblement radiale qui est reliée à sa périphérie interne à une paroi aval (88) sensiblement cylindrique dans laquelle sont formés les conduits (94) de sortie d'air.

6. Système d'injection selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde pièce (82) comporte une paroi annulaire amont (84) sensiblement radiale qui est reliée à sa périphérie interne à une paroi aval (86) sensiblement cylindrique, la paroi radiale étant fixée à sa périphérie externe à la périphérie externe de la paroi radiale de la première pièce (80), et sa paroi cylindrique étant fixée à son extrémité aval à l'extrémité aval de la paroi cylindrique de la première pièce.

7. Système d'injection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins une partie des conduits (92) d'entrée d'air s'étendent sensiblement radialement par rapport à l'axe de l'injecteur et sont formés à la périphérie externe de la paroi radiale d'une ou de chaque pièce (80, 82).

8. Système d'injection selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'au moins une partie des conduits (96) d'entrée d'air s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de l'injecteur et sont formés à travers des aubages de la vrille secondaire (54) et la paroi radiale de la seconde pièce (82).

9. Système d'injection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits (94) de sortie d'air sont inclinés en direction axiale et circonférentielle par rapport à l'axe de l'injecteur, dans le même sens que les aubages de la vrille primaire (52).

10. Système d'injection selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison axiale de chaque conduit de sortie (94) formé entre l'axe de ce conduit et l'axe de l'injecteur est compris entre 10 et 40° environ, cet angle étant mesuré dans un plan passant par l'axe de l'injecteur.

11. Système d'injection selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison circonférentielle de chaque conduit de sortie (94) formé entre l'axe de ce conduit et un plan passant par l'axe de l'injecteur est compris entre 50 et 75° environ, cet angle étant mesuré dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'injecteur.

12. Système d'injection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les débouchés des conduits (94) de sortie d'air sont régulièrement disposés autour de l'axe de l'injecteur et sont répartis en une, deux, trois ou quatre rangées annulaires espacées axialement les unes des autres.

13. Système d'injection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend entre 10 et 30 conduits (92, 96) d'entrée d'air et entre 10 et 30 conduits (94) de sortie d'air.

14. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un système d'injection (32) selon l'une des revendications précédentes.

15. Venturi pour un système d'injection selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant une surface intérieure (72) présentant un col, ledit venturi étant formé de deux pièces annulaires (80, 82) à section sensiblement en L qui sont fixées coaxialement l'une à l'intérieur de l'autre et qui délimitent entre elles une cavité interne (84) de circulation d'air, caractérisé en ce que la pièce annulaire interne (80) comporte une paroi cylindrique présentant des conduits (94) de sortie d'air reliés à une de leurs extrémités à la cavité interne et débouchant à l'autre de leurs extrémités sur ladite surface intérieure (72), et en ce que la pièce annulaire externe (82) comporte une paroi annulaire radiale présentant à sa périphérie externe des conduits (92, 96) d'entrée d'air reliés à une de leurs extrémités à la cavité interne (84).

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Einspritzen eines Gemisches aus Luft und Brennstoff in eine Brennkammer (10) eines Turbotriebwerks, enthaltend eine Brennstoffeinspritzdüse (36) und eine der Einspritzdüse koaxial zu dieser nachgelagerte Venturi-Einrichtung (56), wobei die Venturi-Einrichtung eine Innenfläche (72) aufweist, die eine Vormischkammer (74) abgrenzt, in welcher der Brennstoff und ein Luftstrom vermischt werden, der von einem Außenbehälter (46) kommt und eine der Venturi-Einrichtung vorgelagerte Primärschleife (52) durchströmt, wobei die Venturi-Einrichtung einen ringförmigen Innenhohlraum (84) zur Luftzirkulation aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Innenhohlraum (84) zur Luftzirkulation über Lufteinlassleitungen (92, 96) mit dem Außenbehälter und über Luftauslassleitungen (94) mit der Vormischkammer verbunden ist, wobei die Luftauslassleitungen an der Innenfläche der Venturi-Einrichtung ausmünden.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturi-Einrichtung (56) an ihrem vorderen Ende ein ringförmiger Flansch aufweist, die sich radial nach außen erstreckt und die Primärschleife (52) von einer Sekundärschleife (54) zum Durchtritt eines zweiten Luftstroms trennt, wobei der ringförmige Hohlraum (84) sich bis zum Flansch der Venturi-Einrichtung erstreckt.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Hohlraum (84) der Venturi-Einrichtung im Schnitt im Wesentlichen eine L-Form hat.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturi-Einrichtung (56) aus zwei ringförmigen Teilen (80, 82) mit im Wesentlichen L-förmigem Schnitt ausgebildet ist, die koaxial ineinandergreifen und durch Verlöten bzw. Verschweißen aneinander befestigt sind, wobei das erste und das zweite Teil den ringförmigen Hohlraum (84) zur Luftzirkulation zwischen sich eingrenzen.

5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (80) sich vor dem zweiten Teil und innerhalb desselben erstreckt, wobei dieses erste Teil eine im Wesentlichen radial verlaufende vordere Ringwand (86) aufweist, die an ihrem Innenumfang mit einer im Wesentlichen zylindrischen hinteren Wand (88) verbunden ist, in welcher die Luftauslassleitungen (94) ausgebildet sind.

6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (82) eine im Wesentlichen radial verlaufende, vordere Ringwand (84) aufweist, die an ihrem Innenumfang mit einer im Wesentlichen zylindrischen hinteren Wand (86) verbunden ist, wobei die radial verlaufende Wand an ihrem Außenumfang mit dem Außenumfang der radial verlaufenden Wand des ersten Teils (80) verbunden ist und seine zylindrische Wand an ihrem hinteren Ende an das hintere Ende der zylindrischen Wand des ersten Teils befestigt ist.

7. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lufteinlassleitungen (92) sich im Wesentlichen radial zur Achse der Einspritzdüse erstreckt und am Außenumfang der radial verlaufenden Wand eines bzw. jedes Teils (80, 82) ausgebildet ist.

8. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lufteinlassleitungen (96) sich im Wesentlichen parallel zur Achse der Einspritzdüse erstreckt und durch Schaufeln der Sekundärschleife (54) und durch die radial verlaufende Wand des zweiten Teils (82) hindurch ausgebildet ist.

9. Einspritzvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslassleitungen (94) in axialer und umfänglicher Richtung bezüglich der Achse der Einspritzdüse geneigt in der gleichen Richtung wie die Schaufeln der Primärschleife (52) verlaufen.

10. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Neigungswinkel einer jeden Auslassleitung (94), der zwischen der Achse dieser Leitung und der Achse der Einspritzdüse gebildet ist, zwischen etwa 10 und 40° beträgt, wobei dieser Winkel in einer Ebene gemessen wird, die durch die Achse der Einspritzdüse tritt.

11. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der umfängliche Neigungswinkel einer jeden Auslassleitung (94), der zwischen der Achse dieser Leitung und einer durch die Achse der Einspritzdüse tretenden Ebene gebildet wird, zwischen etwa 50 und 75° beträgt, wobei dieser Winkel in einer Ebene senkrecht zur Achse der Einspritzdüse gemessen wird.

12. Einspritzvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausmündungen der Luftauslassleitungen (94) gleichmäßig um die Achse der Einspritzdüse herum angeordnet und auf eine, zwei, drei oder vier Ringreihen verteilt sind, die axial voneinander beabstandet sind.

13. Einspritzvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen 10 und 30 Lufteinlassleitungen (92, 96) und zwischen 10 und 30 Luftauslassleitungen (94) aufweist.

14. Turbotriebwerk, wie etwa Turbostrahltriebwerk oder Turboprop-Triebwerk für Flugzeige, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Einspritzvorrichtung (32) nach einem der vorangehenden Ansprüche enthält.

15. Venturi-Einrichtung für eine Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, enthaltend eine Innenfläche (72) mit einem Kragen, wobei die Venturi-Einrichtung aus zwei ringförmigen Teilen (80, 82) mit im Wesentlichen L-förmigem Schnitt gebildet sind, die koaxial ineinander befestigt sind und zwischen sich einen Innenhohlraum (84) zur Luftzirkulation eingrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Innenteil (80) eine zylindrische Wand mit Luftauslassleitungen (94) enthält, die an einem ihrer Enden mit dem Innenhohlraum verbunden sind und am anderen ihrer Enden an der Innenfläche (72) ausmünden, und dass das ringförmige Außenteil (82) eine radial verlaufende Ringwand enthält, die an ihrem Außenumfang Lufteinlassleitungen (92, 96) aufweist, die an einem ihrer Enden mit dem Innenhohlraum (84) verbunden sind.

Claims

1. System for injecting a mixture of air and fuel into a turbomachine combustion chamber (10), comprising a fuel injector (36) and a Venturi (56) positioned downstream of the injector, coaxial therewith, the Venturi comprising an interior surface (72) delimiting a premixing chamber (74) in which fuel is mixed with a stream of air taken from an external enclosure (46) and passing through a primary swirler (52) positioned upstream of the Venturi, the Venturi comprising an internal annular air-flow cavity (84), characterized in that the internal annular air-flow cavity (84) is connected by air inlet ducts (92, 96) to the external enclosure and by air outlet ducts (94) to the premixing chamber, the air outlet ducts opening onto the interior surface of the Venturi.

2. Injection system according to Claim 1, characterized in that the Venturi (56) comprises, at its upstream end, an annular rim extending radially outwards and separating the primary swirler (52) from a secondary swirler (54) for the passage of a second stream of air, the annular cavity (84) extending as far as the rim of the Venturi.

3. Injection system according to Claim 2, characterized in that the annular cavity (84) of the Venturi has a substantially L-shaped cross section.

4. Injection system according to Claim 2 or 3, characterized in that the Venturi (56) is formed of two annular components (80, 82) of substantially L-shaped cross section which are fitted coaxially one inside the other and are joined together by brazing or by welding, the first and second components between them delimiting the annular airflow cavity (84).

5. Injection system according to Claim 4, characterized in that the first component (80) extends upstream of and inside the second component, the first component having a substantially radial upstream annular wall (86) which is connected at its internal periphery to a substantially cylindrical downstream wall (88) in which the air outlet ducts (94) are formed.

6. Injection system according to Claim 5, characterized in that the second component (82) comprises a substantially radial upstream annular wall (84) which is connected at its internal periphery to a substantially cylindrical downstream wall (86), the radial wall being fixed at its external periphery to the external periphery of the radial wall of the first component (80), and its cylindrical wall being fixed at its downstream end to the downstream end of the cylindrical wall of the first component.

7. Injection system according to Claim 6, characterized in that at least part of the air inlet ducts (92) run substantially radially with respect to the axis of the injector and are formed at the external periphery of the radial wall of one or each component (80, 82).

8. Injection system according to Claim 6 or 7, characterized in that at least part of the air inlet ducts (96) run substantially parallel to the axis of the injector and are formed through the vanes of the secondary swirler (54) and the radial wall of the second component (82).

9. Injection system according to any of the preceeding claims, characterized in that the air outlet ducts (94) are inclined in the axial and circumferential direction with respect to the axis of the injector, in the same direction as the vanes of the primary swirler (52).

10. Injection system according to Claim 9, characterized in that the axial angle of inclination of each outlet duct (94) formed between the axis of this duct and the axis of the injector ranges between about 10 and 40°, this angle being measured in a plane passing through the axis of the injector.

11. Injection system according to Claim 9, characterized in that the circumferential angle of inclination of each outlet duct (94), formed between the axis of this duct and a plane passing through the axis of the injector, ranges between about 50 and 75°, this angle being measured in a plane perpendicular to the axis of the injector.

12. Injection system according to any of the preceeding claims, characterized in that the openings of the air outlet ducts (94) are positioned uniformly about the axis of the injector and are split into 1, 2, 3 or 4 annular rows axially spaced apart.

13. Injection system according to any of the preceeding claims, characterized in that it comprises between 10 and 30 air inlet ducts (92, 96) and between 10 and 30 air outlet ducts (94).

14. Turbomachine, such as an aircraft turbojet or turboprop engine, characterized in that it comprises an injection system (32) according to any of the preceeding claims.

15. Venturi for an injection system according to Claims 1 to 13, comprising an interior surface (72) exhibiting a collar, said Venturi being formed of two annular components (80, 82) of substantially L-shaped cross section which are fixed coaxially one inside the other and which between them delimit an internal air-flow cavity (84), characterized in that the internal annular component (80) comprises a cylindrical wall with air outlet ducts (94) connected at one of their ends to the internal cavity and opening at the other of their ends onto said interior surface (72), and such that the external annular component (82) comprises a radial annular wall which at its external periphery has air inlet ducts (92, 96) connected at one of their ends to the internal cavity (84).

Dessins