FR3088969A1 - Fuel injector with cooling means - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un injecteur de carburant (1) comprenant un canal de carburant (2), un gicleur (3), et des moyens de refroidissements avec circulation d’un fluide s’étendant le long du canal de carburant. Les moyens de refroidissement comprennent un premier passage (6) autour du canal de carburant, et un deuxième passage (9) autour du premier passage (6). Les moyens de refroidissement sont configurés pour que le fluide de refroidissement passe successivement dans le premier passage (6) puis dans le deuxième passage (9) en sens opposé. Figure 2 à publier FiguresThe present invention relates to a fuel injector (1) comprising a fuel channel (2), a nozzle (3), and cooling means with circulation of a fluid extending along the fuel channel. The cooling means comprise a first passage (6) around the fuel channel, and a second passage (9) around the first passage (6). The cooling means are configured so that the cooling fluid passes successively through the first passage (6) then through the second passage (9) in the opposite direction. Figure 2 to be published Figures
Description
DescriptionDescription
Titre de l'invention : Injecteur de carburant avec moyens de refroidissementTitle of the invention: Fuel injector with cooling means
Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine des injecteurs de carburant pour une chambre de combustion, en particulier pour une chambre de combustion d’une turbine à gaz.Technical Field [0001] The present invention relates to the field of fuel injectors for a combustion chamber, in particular for a combustion chamber of a gas turbine.
[0002] Généralement un injecteur de carburant comprend un canal de carburant (appelé aussi conduit de carburant), pour transporter le carburant et, à l’extrémité du canal de carburant, un gicleur pour réaliser une dispersion du carburant au sein d’une chambre de combustion. Le gicleur peut être également appelé nez de l’injecteur. Dans une chambre de combustion, l’injecteur de carburant peut garantir le débit, la vitesse, la quantité de carburant injecté. Toutefois, ces paramètres sont dépendants de la température : l’état physique du carburant peut être modifié par la température. Lorsqu’un injecteur de carburant est placé dans la chambre de combustion, dans laquelle les conditions de températures peuvent être élevées, le carburant peut être également soumis à des variations de températures importantes ce qui peut influencer les propriétés physiques du carburant au cours du temps. Dans le cas d’un carburant liquide, il existe, en outre, un risque de vaporisation du carburant.Generally a fuel injector comprises a fuel channel (also called a fuel line), for transporting the fuel and, at the end of the fuel channel, a nozzle for dispersing the fuel within a chamber combustion. The nozzle can also be called the injector nose. In a combustion chamber, the fuel injector can guarantee the flow rate, the speed, the quantity of fuel injected. However, these parameters are dependent on the temperature: the physical state of the fuel can be modified by the temperature. When a fuel injector is placed in the combustion chamber, in which the temperature conditions can be high, the fuel can also be subjected to significant temperature variations which can influence the physical properties of the fuel over time. In the case of liquid fuel, there is also a risk of vaporization of the fuel.
[0003] Pour pallier ce problème, il a été envisagé différents moyens de refroidissement de l’injecteur de carburant.To overcome this problem, various means of cooling the fuel injector have been considered.
Technique antérieure [0004] Par exemple, pour l’application d’une turbine à gaz, notamment d’une turbine à gaz à cycle thermodynamique avec récupérateur, tel que décrit notamment dans les demandes de brevets du demandeur PR 3041742 (WO 2017/055074) et PR 3 049 044 (WO 2017/157631), une partie du circuit de carburant est en contact avec de l’air chaud issu de la sortie du compresseur, éventuellement réchauffé par un échangeur en amont de la chambre de combustion. Cet air peut atteindre des températures élevées, pouvant être comprises entre 150°C et 700°C. Or de telles températures entraînent un certain nombre de conséquences concernant le carburant, s’il n’est pas ou mal refroidi.PRIOR ART For example, for the application of a gas turbine, in particular a gas turbine with thermodynamic cycle with recuperator, as described in particular in the patent applications of the applicant PR 3041742 (WO 2017/055074 ) and PR 3,049,044 (WO 2017/157631), part of the fuel circuit is in contact with hot air coming from the outlet of the compressor, possibly heated by an exchanger upstream of the combustion chamber. This air can reach high temperatures, which can be between 150 ° C and 700 ° C. However, such temperatures have a number of consequences for the fuel, if it is not cooled or poorly cooled.
[0005] Selon un premier aspect, il existe des risques importants de formation de vapeur dans la ligne, en amont du gicleur, ce qui a pour conséquence des ratés de combustion, voire un soufflage de la flamme dans la chambre de combustion. Ce phénomène est d’autant plus probable que le carburant est volatile (par exemple essence, en comparaison avec diesel ou carburéacteur).In a first aspect, there are significant risks of vapor formation in the line, upstream of the nozzle, which results in misfire, or even a blowing of the flame in the combustion chamber. This phenomenon is all the more likely since the fuel is volatile (for example petrol, in comparison with diesel or jet fuel).
[0006] Selon un deuxième aspect, il existe des risques de formation de dépôts dans toute la partie du conduit de carburant en contact avec les parties chaudes de la chambre de combustion, en particulier au niveau d’un éventuel filtre du gicleur (si le filtre est localisé juste en amont du gicleur). Dans ce cas, les dépôts peuvent conduire au colmatage partiel ou complet du filtre. De plus, la formation de dépôts dans la ligne de carburant peut avoir comme conséquence la réduction de la section de passage et la modification des relations pression/débit, ce qui est pénalisant pour l’utilisation de l’injecteur.According to a second aspect, there are risks of the formation of deposits throughout the part of the fuel duct in contact with the hot parts of the combustion chamber, in particular at the level of a possible nozzle filter (if the filter is located just upstream of the nozzle). In this case, deposits can lead to partial or complete clogging of the filter. In addition, the formation of deposits in the fuel line can result in the reduction of the passage section and the modification of the pressure / flow relationships, which is penalizing for the use of the injector.
[0007] Selon un troisième aspect, il peut se former en outre des dépôts sur le gicleur, pouvant à terme le détériorer, voire provoquer des points chauds favorables aux combustions non désirées.In a third aspect, it can also form deposits on the nozzle, which can ultimately damage it, or even cause hot spots favorable to unwanted combustion.
[0008] Généralement, pour ce type d’utilisation de l’injecteur de carburant, le refroidissement de l’injecteur de carburant peut être mis en œuvre par un refroidissement par eau, l’eau circulant en-dessous du canal de carburant dans un premier sens d’écoulement, et circulant au-dessus du canal de carburant dans un deuxième sens d’écoulement.Generally, for this type of use of the fuel injector, the cooling of the fuel injector can be implemented by water cooling, the water circulating below the fuel channel in a first direction of flow, and flowing over the fuel channel in a second direction of flow.
[0009] La figure 1 illustre schématiquement un tel injecteur de carburant selon l’art antérieur. L’injecteur de carburant 1 comporte un canal 2 de carburant, et un gicleur 3 à l’extrémité du canal 2. L’injecteur de carburant 1 est pourvu de moyens de refroidissement à eau. Sur cette figure, les flèches représentent la circulation de l’eau. Le corps de l’injecteur de carburant 1 comporte une zone creuse 4 dans la partie basse de l’injecteur de carburant 1, dans laquelle est injectée l’eau de refroidissement. De plus, le corps de l’injecteur de carburant 1 comporte une zone creuse 5 dans la partie haute de l’injecteur de carburant, et dans laquelle est extraite l’eau (eau réchauffée). Sur cette figure, la connexion des zones creuses 4 et 5 n’est pas représentée.Figure 1 schematically illustrates such a fuel injector according to the prior art. The fuel injector 1 has a fuel channel 2, and a nozzle 3 at the end of the channel 2. The fuel injector 1 is provided with water cooling means. In this figure, the arrows represent the circulation of water. The body of the fuel injector 1 has a hollow area 4 in the lower part of the fuel injector 1, into which the cooling water is injected. In addition, the body of the fuel injector 1 has a hollow area 5 in the upper part of the fuel injector, and from which the water (heated water) is extracted. In this figure, the connection of the hollow zones 4 and 5 is not shown.
[0010] Un tel système ne permet pas de refroidir le carburant sur la totalité de la longueur de l’injecteur de carburant ; en particulier le gicleur n’est pas refroidi. De plus, en raison des échanges de chaleur, le refroidissement n’est pas homogène : la partie basse de l’injecteur est à une température inférieure à la température de la partie haute de l’injecteur. En outre, ce refroidissement ne permet pas un échange de chaleur optimisé.Such a system does not allow the fuel to be cooled over the entire length of the fuel injector; in particular the nozzle is not cooled. In addition, due to the heat exchange, the cooling is not uniform: the lower part of the injector is at a temperature lower than the temperature of the upper part of the injector. In addition, this cooling does not allow an optimized heat exchange.
Résumé de l’invention [0011] Pour pallier ces inconvénients, la présente invention concerne un injecteur de carburant comprenant un canal de carburant (conduit de carburant), un gicleur, et des moyens de refroidissements avec circulation d’un fluide s’étendant le long du canal de carburant. Les moyens de refroidissement comprennent un premier passage autour du canal de carburant, et un deuxième passage autour du premier passage. Les moyens de refroidissement sont configurés pour que le fluide de refroidissement passe successivement dans le premier passage puis dans le deuxième passage en sens opposé. La disposition du premier passage autour du canal, et du deuxième passage autour du premier passage permet un refroidissement optimal, avec une homogénéité de la température (« autour » implique sur le pourtour respectivement du canal de carburant et du premier passage). Ainsi, la température de fonctionnement de carburant est contrôlée dans toute la ligne, évitant la formation de vapeur dans la ligne, ce qui rend l’injecteur utilisable avec tous types de carburants, y compris l’essence même dans des conditions de températures élevées. De plus, l’encrassement est évité, et, en raison de l’efficacité du refroidissement, l’air peut être utilisé comme fluide de refroidissement, ce qui simplifie la conception par rapport à un refroidissement à eau. En outre, cette configuration le long du canal de carburant permet de refroidir le canal jusqu’au gicleur.Summary of the invention To overcome these drawbacks, the present invention relates to a fuel injector comprising a fuel channel (fuel line), a nozzle, and cooling means with circulation of a fluid extending the along the fuel channel. The cooling means comprise a first passage around the fuel channel, and a second passage around the first passage. The cooling means are configured so that the cooling fluid passes successively through the first passage and then through the second passage in the opposite direction. The arrangement of the first passage around the channel, and the second passage around the first passage allows optimal cooling, with temperature uniformity (“around” implies around the periphery of the fuel channel and of the first passage respectively). Thus, the fuel operating temperature is controlled throughout the line, preventing the formation of vapor in the line, which makes the injector usable with all types of fuels, including petrol even under high temperature conditions. In addition, fouling is avoided, and due to the efficiency of cooling, air can be used as a coolant, which simplifies the design compared to water cooling. In addition, this configuration along the fuel channel allows the channel to cool down to the nozzle.
[0012] De plus, la présente invention concerne une chambre de combustion avec un tel injecteur de carburant et une turbine à gaz avec une telle chambre de combustion.In addition, the present invention relates to a combustion chamber with such a fuel injector and a gas turbine with such a combustion chamber.
[0013] L’invention concerne un injecteur de carburant pour une chambre de combustion, notamment pour une chambre de combustion d’une turbine à gaz, ledit injecteur de carburant comprenant un canal de carburant pourvu à son extrémité d’un gicleur, et des moyens de refroidissement s’étendant le long dudit canal de carburant, un fluide de refroidissement s’écoulant dans lesdits moyens de refroidissement. Lesdits moyens de refroidissement comportent un premier passage dudit fluide de refroidissement autour dudit canal de carburant, et un deuxième passage dudit fluide de refroidissement autour dudit premier passage, lesdits moyens de refroidissement étant configurés de telle sorte que ledit fluide de refroidissement s’écoule successivement dans ledit premier passage puis dans ledit deuxième passage selon une direction opposée à la direction d’écoulement au sein dudit premier passage.The invention relates to a fuel injector for a combustion chamber, in particular for a combustion chamber of a gas turbine, said fuel injector comprising a fuel channel provided at its end with a nozzle, and cooling means extending along said fuel channel, a cooling fluid flowing in said cooling means. Said cooling means comprise a first passage of said cooling fluid around said fuel channel, and a second passage of said cooling fluid around said first passage, said cooling means being configured so that said cooling fluid flows successively in said first passage then in said second passage in a direction opposite to the direction of flow within said first passage.
[0014] Selon un mode de réalisation, ledit premier passage et/ou ledit deuxième passage (9) comportent des saillies d’échange de chaleur.According to one embodiment, said first passage and / or said second passage (9) have heat exchange projections.
[0015] Avantageusement, lesdites saillies d’échange de chaleur forment au moins une hélice, et/ou une ailette et/ou une nervure.Advantageously, said heat exchange projections form at least one propeller, and / or a fin and / or a rib.
[0016] De préférence, le pas de ladite hélice est déterminé en fonction de la vitesse dudit fluide de refroidissement dans lesdits moyens de refroidissement.Preferably, the pitch of said propeller is determined as a function of the speed of said cooling fluid in said cooling means.
[0017] De manière avantageuse, lesdits premier et deuxième passages comportent respectivement une hélice, la hauteur de l’hélice dudit deuxième passage étant inférieure ou égale à la hauteur de l’hélice dudit premier passage, et le pas de l’hélice dudit deuxième passage étant supérieur ou égal au pas de l’hélice dudit premier passage.Advantageously, said first and second passages respectively comprise a propeller, the height of the propeller of said second passage being less than or equal to the height of the propeller of said first passage, and the pitch of the propeller of said second passage being greater than or equal to the pitch of the propeller of said first passage.
[0018] Conformément à une mise en œuvre, ledit premier passage est délimité par la surface extérieure dudit canal de carburant et par la surface intérieure d’un manchon cylindrique.According to one implementation, said first passage is delimited by the outer surface of said fuel channel and by the inner surface of a cylindrical sleeve.
[0019] De préférence, ledit deuxième passage est délimité par la surface extérieure dudit manchon cylindrique et par la surface intérieure d’un carter externe.Preferably, said second passage is delimited by the external surface of said cylindrical sleeve and by the internal surface of an external casing.
[0020] Selon un aspect, lesdits moyens de refroidissement comprennent des moyen de connexion dudit premier passage vers ledit deuxième passage au niveau dudit gicleur dudit injecteur de carburant.In one aspect, said cooling means comprise means for connecting said first passage to said second passage at said nozzle of said fuel injector.
[0021] Selon un caractéristique, ledit fluide de refroidissement est de l’air, de l’eau, de l’huile, ou un fluide frigorifique.According to one characteristic, said cooling fluid is air, water, oil, or a refrigerating fluid.
[0022] De plus, l’invention concerne une chambre de combustion d'une turbine à gaz, notamment d'une turbine à gaz à cycle thermodynamique avec récupérateur, pour la production d'énergie, en particulier d'énergie électrique, comportant un boîtier logeant un tube à flamme avec un diffuseur perforé pour le passage de l’air comprimé chaud, une zone primaire, qui reçoit une partie du débit d’air comprimé chaud et dans laquelle se produit la combustion, et une zone de dilution où a lieu le mélange entre les gaz brûlés issus de la zone primaire et la partie restante du débit d'air comprimé chaud. Ladite chambre comporte en outre un injecteur de carburant selon l’une des caractéristiques précédentes.In addition, the invention relates to a combustion chamber of a gas turbine, in particular a gas turbine with thermodynamic cycle with recuperator, for the production of energy, in particular electrical energy, comprising a housing housing a flame tube with a perforated diffuser for the passage of hot compressed air, a primary zone, which receives part of the flow of hot compressed air and in which combustion occurs, and a dilution zone where place the mixture between the burnt gases from the primary zone and the remaining part of the hot compressed air flow. Said chamber further comprises a fuel injector according to one of the preceding characteristics.
[0023] En outre, l’invention concerne une turbine à gaz, notamment d'une turbine à gaz à cycle thermodynamique avec récupérateur, pour la production d'énergie, en particulier d'énergie électrique, comprenant au moins un étage de compression avec au moins un compresseur de gaz, un échangeur de chaleur, une chambre de combustion alimentée en combustible par au moins un réservoir, au moins un étage de détente avec au moins une turbine de détente reliée par un arbre au compresseur, et un moyen de production d'énergie. Elle comprend une chambre de combustion selon l’une des caractéristiques précédentes.In addition, the invention relates to a gas turbine, in particular a gas turbine with thermodynamic cycle with recuperator, for the production of energy, in particular electrical energy, comprising at least one compression stage with at least one gas compressor, a heat exchanger, a combustion chamber supplied with fuel by at least one tank, at least one expansion stage with at least one expansion turbine connected by a shaft to the compressor, and a means of production of energy. It includes a combustion chamber according to one of the preceding characteristics.
[0024] D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.Other features and advantages of the method according to the invention will appear on reading the following description of nonlimiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described below.
Liste des figures [0025] [fig.l] [0026] La figure 1, déjà décrite, illustre un injecteur de carburant selon l’art antérieur.List of Figures [0025] [fig.l] [0026] Figure 1, already described, illustrates a fuel injector according to the prior art.
[0027] [fig.2] [0028] La figure 2 illustre un injecteur de carburant selon un mode de réalisation de l’invention.[Fig.2] [0028] Figure 2 illustrates a fuel injector according to an embodiment of the invention.
[0029] [fig.3] [0030] La figure 3 illustre un injecteur de carburant selon un mode de réalisation de l’invention.[Fig.3] [0030] Figure 3 illustrates a fuel injector according to an embodiment of the invention.
[0031] [fig.4] [0032] La figure 4 illustre une chambre de combustion selon un mode de réalisation de l’invention.[Fig.4] [Figure 4] illustrates a combustion chamber according to an embodiment of the invention.
[0033] [fig.5] [0034] La figure 5 illustre schématiquement une turbine à gaz selon un mode de réalisation de l’invention.[Fig.5] [Figure 5] Figure 5 schematically illustrates a gas turbine according to an embodiment of the invention.
Description des modes de réalisation [0035] La présente invention concerne un injecteur de carburant pour une chambre de combustion. L’injecteur de carburant injecte le carburant dans la chambre de combustion au moyen d’un canal de carburant (appelé également conduit de carburant) pourvu à son extrémité placée dans la chambre de combustion d’un gicleur, dont la fonction est de distribuer le carburant dans la chambre de comburant. L’injecteur de carburant comporte des moyens de refroidissement, destinés à refroidir le carburant dans le canal de carburant et dans le gicleur. Il s’agit de moyens de refroidissement avec circulation d’un fluide, par exemple de l’eau, de l’air, de l’huile ou un fluide frigorifique, ou tout autre fluide pouvant servir au refroidissement dans le système utilisant l’injecteur.Description of the embodiments The present invention relates to a fuel injector for a combustion chamber. The fuel injector injects the fuel into the combustion chamber by means of a fuel channel (also called fuel line) provided at its end placed in the combustion chamber of a nozzle, the function of which is to distribute the fuel in the oxidizer chamber. The fuel injector has cooling means for cooling the fuel in the fuel channel and in the nozzle. These are cooling means with circulation of a fluid, for example water, air, oil or a refrigerating fluid, or any other fluid which can be used for cooling in the system using the injector.
[0036] Le canal de carburant et le gicleur peuvent être de tout type connu de l’homme du métier.The fuel channel and the nozzle can be of any type known to those skilled in the art.
[0037] Selon l’invention, les moyens de refroidissement comprennent un premier passage du fluide de refroidissement autour du canal de carburant. Les moyens de refroidissement comprennent un deuxième passage du fluide de refroidissement autour du premier passage. En d’autres termes, du centre vers l’extérieur, l’injecteur de carburant comprend le canal de carburant, le premier passage du fluide de refroidissement et le deuxième passage du fluide de refroidissement. Cette configuration des moyens de refroidissement permet un refroidissement optimisé du carburant dans l’injecteur. En effet, le premier passage permet le refroidissement du carburant et le deuxième passage permet de maintenir le premier passage à une température peu élevée, augmentant ainsi l’efficacité du refroidissement du carburant. Ainsi, l’encrassement de l’injecteur de carburant est évité, et en raison de l’efficacité du refroidissement, l’air peut être utilisé comme fluide de refroidissement, ce qui simplifie la conception par rapport à un refroidissement à eau. De manière avantageuse, l’injecteur de carburant peut avoir une forme sensiblement cylindrique. Dans ce cas, le canal de carburant, le premier passage et le deuxième passage peuvent être sensiblement coaxiaux.According to the invention, the cooling means comprise a first passage of the coolant around the fuel channel. The cooling means comprise a second passage of the cooling fluid around the first passage. In other words, from the center outward, the fuel injector includes the fuel channel, the first pass of the coolant and the second pass of the coolant. This configuration of the cooling means allows optimized cooling of the fuel in the injector. Indeed, the first pass allows the cooling of the fuel and the second pass allows the first pass to be kept at a low temperature, thereby increasing the efficiency of the fuel cooling. Thus, fouling of the fuel injector is avoided, and due to the cooling efficiency, air can be used as the coolant, which simplifies the design compared to water cooling. Advantageously, the fuel injector can have a substantially cylindrical shape. In this case, the fuel channel, the first passage and the second passage may be substantially coaxial.
[0038] De plus, les moyens de refroidissement s’étendent le long du canal de carburant, ce qui permet un refroidissement de la totalité du canal de carburant, et au plus près du gicleur, situé à l’extrémité du canal de carburant.In addition, the cooling means extend along the fuel channel, which allows cooling of the entire fuel channel, and as close as possible to the nozzle, located at the end of the fuel channel.
[0039] En outre, les moyens de refroidissement sont configurés de telle sorte que le fluide circule dans le deuxième passage selon une direction opposée à la direction d’écoulement du fluide dans le premier passage. Selon une mise en œuvre de l’invention, le fluide de refroidissement s’écoule dans le premier passage selon une direction d’écoulement identique à la direction d’écoulement du carburant dans le canal de carburant, et s’écoule dans le deuxième passage selon une direction d’écoulement opposée à la direction d’écoulement du carburant dans le canal de carburant. Ceci permet notamment de limiter l’encombrement des moyens pour injecter et soutirer le fluide de refroidissement.In addition, the cooling means are configured such that the fluid circulates in the second passage in a direction opposite to the direction of flow of the fluid in the first passage. According to an implementation of the invention, the coolant flows in the first passage in a flow direction identical to the direction of flow of the fuel in the fuel channel, and flows in the second passage in a direction of flow opposite to the direction of flow of fuel in the fuel channel. This in particular makes it possible to limit the size of the means for injecting and withdrawing the cooling fluid.
[0040] Afin d’améliorer les échanges thermiques entre le fluide de refroidissement et l’injecteur (et a fortiori le carburant passant dans l’injecteur), le premier passage et/ou le deuxième passage peut comprendre des saillies d’échange de chaleur. Ces saillies ont pour but d’augmenter la surface de contact entre le fluide de refroidissement et la structure de l’échangeur, ce qui a pour but d’accroître les échanges thermiques.In order to improve the heat exchanges between the cooling fluid and the injector (and a fortiori the fuel passing through the injector), the first passage and / or the second passage may include heat exchange projections . The purpose of these projections is to increase the contact surface between the cooling fluid and the structure of the exchanger, which is intended to increase the heat exchanges.
[0041] De préférence, le premier passage et le deuxième passage comprennent des saillies d’échange de chaleur. Cette configuration est optimale en termes d’échanges thermiques.Preferably, the first pass and the second pass include heat exchange projections. This configuration is optimal in terms of heat exchange.
[0042] Selon des exemples non limitatifs de réalisation de l’invention, les saillies peuvent former une hélice et/ou une ailette et/ou une nervure et/ou tout autre élément analogue. De préférence, les saillies forment une hélice. Cette conception permet, en plus de favoriser les échanges thermiques, de donner un mouvement du fluide sur la totalité du pourtour du canal, ce qui assure un échange de chaleur homogène. Ainsi, la température de fonctionnement de carburant est contrôlée dans tout le canal de carburant, évitant la formation de vapeur dans le canal de carburant, ce qui rend l’injecteur utilisable avec tous types de carburants, y compris l’essence même dans des conditions de températures élevées.According to nonlimiting examples of embodiment of the invention, the projections can form a propeller and / or a fin and / or a rib and / or any other similar element. Preferably, the projections form a helix. This design allows, in addition to promoting heat exchange, to give a movement of the fluid over the entire periphery of the channel, which ensures a uniform heat exchange. Thus, the fuel operating temperature is controlled throughout the fuel channel, preventing the formation of vapor in the fuel channel, which makes the injector usable with all types of fuels, including gasoline even under conditions high temperatures.
[0043] Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier passage et le deuxième passage comprennent une hélice. Pour ce mode de réalisation, les dimensions des hélices (pas et hauteur) peuvent être déterminées en fonction de la vitesse du fluide de refroidissement dans les premier et deuxième passages. Selon un exemple de cette réalisation, la hauteur de l’hélice du deuxième passage est inférieure ou égale, de préférence strictement inférieure, à la hauteur de l’hélice du premier passage. De plus, le pas de l’hélice du deuxième passage est supérieur ou égal, de préférence strictement supérieur au pas de l’hélice du premier passage. Ainsi le débit de fluide dans le deuxième passage est sensiblement identique au débit de fluide dans le premier passage. Cette conception permet la compacité de l’injecteur de carburant, tout en maintenant des performances de refroidissement élevées.According to one embodiment of the invention, the first pass and the second pass comprise a propeller. For this embodiment, the dimensions of the propellers (pitch and height) can be determined as a function of the speed of the cooling fluid in the first and second passages. According to an example of this embodiment, the height of the propeller of the second passage is less than or equal, preferably strictly less, than the height of the propeller of the first passage. In addition, the pitch of the second pass propeller is greater than or equal, preferably strictly greater than the pitch of the first pass propeller. Thus the fluid flow in the second passage is substantially identical to the fluid flow in the first passage. This design allows the compactness of the fuel injector, while maintaining high cooling performance.
[0044] Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le premier passage peut être délimité par la surface extérieure du canal de carburant, et par la surface intérieure d’un manchon cylindrique. Cette réalisation est facile à mettre en œuvre et à assembler. Le cas échéant, les saillies, par exemple l’hélice, peuvent être réalisées sur la surface ex7 térieure du canal de carburant.According to an implementation of the invention, the first passage can be delimited by the outer surface of the fuel channel, and by the inner surface of a cylindrical sleeve. This achievement is easy to implement and assemble. Where appropriate, the projections, for example the propeller, can be made on the outer surface of the fuel channel.
[0045] Selon une réalisation de cette mise en œuvre, le deuxième passage peut être limité par la surface extérieure du manchon cylindrique et par la surface intérieure d’un carter externe. Le carter externe peut avoir une forme sensiblement cylindrique. Cette réalisation est facile à mettre en œuvre et à assembler. Le cas échéant, les saillies, par exemple l’hélice, peuvent être réalisées sur la surface extérieure du manchon cylindrique. Alternativement ou en outre, des saillies peuvent être également prévues sur la surface interne du manchon pour augmenter les surfaces d’échange de chaleur, et donc le refroidissement, entre le premier passage et le deuxième passage.According to one embodiment of this implementation, the second passage can be limited by the outer surface of the cylindrical sleeve and by the inner surface of an outer casing. The outer casing can have a substantially cylindrical shape. This achievement is easy to implement and assemble. Where appropriate, the projections, for example the propeller, can be made on the outer surface of the cylindrical sleeve. Alternatively or additionally, protrusions can also be provided on the internal surface of the sleeve to increase the heat exchange surfaces, and therefore the cooling, between the first passage and the second passage.
[0046] Selon un aspect, les moyens de refroidissement peuvent comprendre des moyens de connexion du premier passage vers le deuxième passage au niveau du gicleur. Ainsi, ces moyens de connexion remplissent le rôle de refroidissement du gicleur, et le rôle de mise en œuvre de l’écoulement du fluide du premier passage au deuxième passage. Ces moyens de connexion peuvent prendre la forme d’un volume en extrémité du premier passage, ce volume de connexion étant connecté d’une part au premier passage et d’autre part au deuxième passage.In one aspect, the cooling means may include means for connecting the first passage to the second passage at the nozzle. Thus, these connection means fulfill the role of cooling the nozzle, and the role of implementing the flow of the fluid from the first passage to the second passage. These connection means can take the form of a volume at the end of the first passage, this connection volume being connected on the one hand to the first passage and on the other hand to the second passage.
[0047] La figure 2 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un injecteur de carburant selon un mode de réalisation de l’invention. La figure 2 est une vue tridimensionnelle en coupe. L’injecteur 1 comprend classiquement un canal de carburant 2 et un gicleur 3, agencée à l’extrémité du canal de carburant 2. La surface extérieure du canal 2 est pourvue d’une hélice 7, qui délimite un premier passage 6 du fluide de refroidissement avec un manchon cylindrique 11. La surface extérieure du manchon cylindrique 11 est pourvue d’une hélice 10, qui délimite un deuxième passage 9 du fluide de refroidissement avec un carter extérieur 12. Pour le mode de réalisation illustré, la hauteur de l’hélice 10 du deuxième passage 9 est inférieure à l’hélice 7 du premier passage 6. De plus, le pas de l’hélice 10 du deuxième passage 9 est supérieur au pas de l’hélice 7 du premier passage 6. En outre, l’injecteur de carburant 1 comporte un volume 8 servant de connexion entre le premier passage 6 et le deuxième passage 9. Le volume 8 est situé à l’extrémité du canal de carburant 2 à proximité du gicleur 3. Pour cet injecteur, le fluide de refroidissement circule dans le premier passage 6 en direction du gicleur 3 (sens de gauche à droite pour la représentation de la figure) en passant entre les spires de l’hélice 7, puis au travers du volume 8 de connexion, puis dans le deuxième passage 9 depuis le gicleur 3 (sens de droite à gauche pour la représentation de la figure) en passant entre les spires de l’hélice 10.FIG. 2 illustrates, schematically and without limitation, a fuel injector according to an embodiment of the invention. Figure 2 is a three-dimensional sectional view. The injector 1 conventionally comprises a fuel channel 2 and a nozzle 3, arranged at the end of the fuel channel 2. The outer surface of the channel 2 is provided with a propeller 7, which delimits a first passage 6 of the cooling with a cylindrical sleeve 11. The external surface of the cylindrical sleeve 11 is provided with a propeller 10, which delimits a second passage 9 of the cooling fluid with an external casing 12. For the embodiment illustrated, the height of the propeller 10 of the second passage 9 is less than the propeller 7 of the first passage 6. In addition, the pitch of the propeller 10 of the second passage 9 is greater than the pitch of the propeller 7 of the first passage 6. In addition, the fuel injector 1 has a volume 8 serving as a connection between the first passage 6 and the second passage 9. The volume 8 is located at the end of the fuel channel 2 near the nozzle 3. For this injector, the fluid cooling circulates in the first passage 6 in direction of the nozzle 3 (direction from left to right for the representation of the figure) passing between the turns of the propeller 7, then through the connection volume 8, then in the second passage 9 from the nozzle 3 (direction of right to left for the representation of the figure) passing between the turns of the propeller 10.
[0048] La figure 3 illustre schématiquement et de manière non limitative, quelques composants d’un injecteur de carburant selon un mode de réalisation de l’invention. Cette figure correspond au mode de réalisation de la figure 2, sur laquelle n’est pas représenté le carter 12. De plus, pour une meilleure compréhension, le manchon cy lindrique 11 est représenté en transparence. L’injecteur comprend un canal de carburant 2 et un gicleur 3, agencée à l’extrémité du canal de carburant 2. La surface extérieure du canal 2 est pourvue d’une hélice 7, qui délimite un premier passage 6 du fluide de refroidissement avec un manchon cylindrique 11. La surface extérieure du manchon cylindrique 11 est pourvue d’une hélice 10, qui délimite un deuxième passage 9 du fluide de refroidissement avec un carter extérieur (non représenté). Pour le mode de réalisation illustré, la hauteur de l’hélice 10 du deuxième passage 9 est inférieure à l’hélice 7 du premier passage 6. De plus, le pas de l’hélice 10 du deuxième passage 9 est supérieur au pas de l’hélice 7 du premier passage 6.Figure 3 illustrates schematically and without limitation, some components of a fuel injector according to an embodiment of the invention. This figure corresponds to the embodiment of Figure 2, in which the casing 12 is not shown. In addition, for a better understanding, the cylindrical sleeve 11 is shown in transparency. The injector comprises a fuel channel 2 and a nozzle 3, arranged at the end of the fuel channel 2. The outer surface of the channel 2 is provided with a propeller 7, which delimits a first passage 6 of the cooling fluid with a cylindrical sleeve 11. The outer surface of the cylindrical sleeve 11 is provided with a propeller 10, which delimits a second passage 9 of the cooling fluid with an external casing (not shown). For the illustrated embodiment, the height of the propeller 10 of the second passage 9 is less than the propeller 7 of the first passage 6. In addition, the pitch of the propeller 10 of the second passage 9 is greater than the pitch of l propeller 7 of the first passage 6.
[0049] L’injecteur de carburant selon l’invention peut être utilisé dans tout un environnement chaud. Selon un mode de réalisation, l’injecteur de carburant peut être utilisé dans une chambre de combustion, notamment d’une turbine à gaz. Alternativement, l’injecteur de carburant peut être utilisé dans un brûleur de chaudière ou de four industriel par exemple.The fuel injector according to the invention can be used in a whole hot environment. According to one embodiment, the fuel injector can be used in a combustion chamber, in particular of a gas turbine. Alternatively, the fuel injector can be used in a boiler or industrial oven burner for example.
[0050] L’invention concerne également une chambre de combustion, notamment d’un turbine à gaz, et plus particulièrement d’une turbine gaz à cycle thermodynamique avec récupérateur pour la production d’énergie. La chambre de combustion comprend un boîtier avec un tube à flamme équipé d’un diffuseur perforé pour le passage de l’air comprimé chaud, une zone primaire, qui reçoit une partie du débit d’air comprimé chaud, et dans laquelle se produit la combustion, et une zone de dilution où a lieu le mélange entre les gaz brûlés issus de la zone primaire et la partie restante du débit d’air comprimé chaud. Selon l’invention, la chambre de combustion comprend en outre un injecteur de carburant selon l’une quelconque des combinaisons de variantes décrites ci-dessus.The invention also relates to a combustion chamber, in particular of a gas turbine, and more particularly of a gas turbine with thermodynamic cycle with recuperator for the production of energy. The combustion chamber comprises a housing with a flame tube fitted with a perforated diffuser for the passage of hot compressed air, a primary zone, which receives part of the flow of hot compressed air, and in which the combustion, and a dilution zone where the mixing takes place between the burnt gases from the primary zone and the remaining part of the hot compressed air flow. According to the invention, the combustion chamber further comprises a fuel injector according to any one of the combinations of variants described above.
[0051] En effet, l’injecteur selon l’invention est particulièrement adapté à une telle application, étant donné que l’injecteur permet un bon fonctionnement même lorsque l’injecteur est agencé dans un milieu à haute température, comme c’est le cas au sein d’une telle chambre de combustion.Indeed, the injector according to the invention is particularly suitable for such an application, since the injector allows proper operation even when the injector is arranged in a medium at high temperature, as is the case within such a combustion chamber.
[0052] En outre, l’invention concerne une turbine à gaz, notamment une turbine à gaz à cycle thermodynamique avec récupérateur pour la production d’énergie, en particulier de l’énergie électrique. Une telle turbine à gaz comprend au moins un étage de compression avec un compresseur de gaz, un échangeur de chaleur, une chambre de combustion alimentée en combustible par au moins un réservoir, un étage de détente avec un turbine de détente reliée par un arbre au compresseur, et un moyen de production d’énergie. De plus, la turbine à gaz comprend une chambre de combustion telle que décrite ci-dessus.In addition, the invention relates to a gas turbine, in particular a gas turbine with thermodynamic cycle with recuperator for the production of energy, in particular electrical energy. Such a gas turbine comprises at least one compression stage with a gas compressor, a heat exchanger, a combustion chamber supplied with fuel by at least one tank, an expansion stage with an expansion turbine connected by a shaft to the compressor, and a means of energy production. In addition, the gas turbine includes a combustion chamber as described above.
[0053] Une telle chambre de combustion et une telle turbine à gaz peuvent être conformes à celles décrites dans les demandes de brevet du demandeur FR 3041742 (WOSuch a combustion chamber and such a gas turbine can be in accordance with those described in the applicant's patent applications FR 3041742 (WO
2017/055074) et FR 3 049 044 (WO 2017/157631).2017/055074) and FR 3,049,044 (WO 2017/157631).
[0054] Sur la figure 5, la turbine à gaz illustrée est plus particulièrement une microturbine 100, fonctionnant à partir d'au moins un combustible, tel qu'un combustible liquide, par exemple de type gazole, essence ou carburéacteur, ou un combustible gazeux, tel que du gaz naturel.In Figure 5, the illustrated gas turbine is more particularly a microturbine 100, operating from at least one fuel, such as a liquid fuel, for example of the diesel, gasoline or jet fuel type, or a fuel gaseous, such as natural gas.
[0055] La turbine à gaz comprend au moins un étage de compression 13 avec au moins un compresseur de gaz 14, un échangeur de chaleur 16 (ou récupérateur), une chambre de combustion 18 (ou brûleur) alimentée en combustible par au moins un réservoir 20, au moins un étage de détente 22 avec au moins une turbine de détente 24 reliée par un arbre 26 au compresseur. Cette turbine à gaz comprend également un moyen de production d'énergie, ici électrique, qui comprend une génératrice électrique 28 placée avantageusement sur l'arbre 26 entre le compresseur et la turbine.The gas turbine comprises at least one compression stage 13 with at least one gas compressor 14, a heat exchanger 16 (or recuperator), a combustion chamber 18 (or burner) supplied with fuel by at least one tank 20, at least one expansion stage 22 with at least one expansion turbine 24 connected by a shaft 26 to the compressor. This gas turbine also comprises a means of producing energy, here electric, which comprises an electric generator 28 advantageously placed on the shaft 26 between the compressor and the turbine.
[0056] Bien entendu, cette génératrice peut être alternativement reliée à la turbine de détente ou au compresseur par un arbre autre que celui reliant la turbine et le compresseur.Of course, this generator can be alternately connected to the expansion turbine or the compressor by a shaft other than that connecting the turbine and the compressor.
[0057] De manière préférentielle, l'échangeur de chaleur 16 peut être un échangeur à flux croisés, par exemple de type tubes-calandre ou à plaques alternées avec deux entrées et deux sorties.Preferably, the heat exchanger 16 can be a cross-flow exchanger, for example of the tube-shell type or with alternating plates with two inlets and two outlets.
[0058] Le compresseur 14 comprend une entrée 30 de gaz frais contenant de l'oxygène, ici de l'air extérieur généralement à température ambiante, et une sortie d'air comprimé 32 aboutissant à une entrée d'air comprimé 34 de l'échangeur 16 par une ligne 36. La sortie d'air comprimé chaud 38 de cet échangeur est reliée par une ligne 40 à une admission d'air comprimé chaud 42 du brûleur 18. La sortie de gaz surchauffés 44 du brûleur est connectée par une ligne 45 à l'entrée 46 de la turbine dont la sortie 48 est reliée à une autre entrée 50 de l'échangeur par une ligne de gaz surchauffés détendus 52. L'échangeur 16 comprend également une sortie de gaz refroidis 54 pour être dirigés vers tous moyens d'évacuation et de traitement, comme une cheminée (non représentée).The compressor 14 comprises an inlet 30 for fresh gas containing oxygen, here outside air generally at room temperature, and an outlet for compressed air 32 leading to an inlet for compressed air 34 of the exchanger 16 by a line 36. The hot compressed air outlet 38 of this exchanger is connected by a line 40 to a hot compressed air inlet 42 of the burner 18. The superheated gas outlet 44 of the burner is connected by a line 45 at the inlet 46 of the turbine, the outlet 48 of which is connected to another inlet 50 of the exchanger by a line of expanded superheated gases 52. The exchanger 16 also includes an outlet for cooled gases 54 to be directed to all means of evacuation and treatment, such as a chimney (not shown).
[0059] En se rapportant à la figure 4, le brûleur 18 comprend un boîtier extérieur 56, de forme cylindrique, fermé à l'une de ses extrémités par une cloison porte-injecteur 58 et à l'autre de ses extrémités par une cloison annulaire 60 avec une ouverture 62. Ce brûleur comprend également un tube à flamme 64, également de forme sensiblement cylindrique, logé coaxialement dans le boîtier en étant de diamètre inférieur au boîtier mais de diamètre identique à celui de l'ouverture 62 de la cloison annulaire 60. Ce tube comprend une extrémité fermée par une cloison de diffusion 66 en regard et à distance de la cloison porte-injecteur 58 et une extrémité ouverte 67 qui traverse la cloison annulaire en coopérant à étanchéité avec le diamètre intérieur de cette cloison annulaire pour former la sortie 44 (figure 5) de ce brûleur.Referring to Figure 4, the burner 18 comprises an outer housing 56, of cylindrical shape, closed at one of its ends by an injector holder partition 58 and at the other of its ends by a partition annular 60 with an opening 62. This burner also comprises a flame tube 64, also of substantially cylindrical shape, housed coaxially in the housing being of diameter smaller than the housing but of diameter identical to that of the opening 62 of the annular partition 60. This tube comprises one end closed by a diffusion partition 66 facing and at a distance from the injector-carrying partition 58 and an open end 67 which passes through the annular partition cooperating with the inner diameter of this annular partition to form a seal the output 44 (FIG. 5) of this burner.
[0060] Le boîtier porte, sur sa périphérie 68 et à proximité de la cloison annulaire 60, l'admission d'air comprimé chaud 42 pour introduire cet air dans l'espace 70 formé entre le boîtier et le tube à flamme ainsi que dans l'espace 72 formé entre la cloison porte-injecteur et la cloison de diffusion.The housing carries, on its periphery 68 and near the annular partition 60, the admission of hot compressed air 42 to introduce this air into the space 70 formed between the housing and the flame tube as well as in the space 72 formed between the injector bulkhead and the diffusion bulkhead.
[0061] Comme mieux illustré sur la figure 4, la cloison porte-injecteur comprend une plaque, au travers de laquelle est monté un injecteur de carburant 1 (tel que décrit précédemment), ici sous la forme d'un injecteur coaxial au tube à flamme. Cette plaque est entourée d'une paroi déflectrice d'air 78, ici semi-torique dont la concavité est dirigée vers le tube à flamme et qui est reliée à la périphérie 68 du boîtier.As best illustrated in Figure 4, the injector bulkhead comprises a plate, through which is mounted a fuel injector 1 (as described above), here in the form of an injector coaxial with the tube to flame. This plate is surrounded by an air deflecting wall 78, here semi-toric whose concavity is directed towards the flame tube and which is connected to the periphery 68 of the housing.
[0062] Le tube à flamme comprend des rangées circonférentielles d'orifices de dilution radiaux 80 placés à distance de la cloison de diffusion et à proximité de la cloison annulaire du boîtier en étant reparties régulièrement avantageusement en regard de l'admission 42. Ce tube à flamme comprend également un stabilisateur de flamme 82 qui est placé sur la cloison de diffusion 66 et à l'intérieur du tube en étant logé dans un orifice 84 prévu dans cette cloison de diffusion.The flame tube comprises circumferential rows of radial dilution orifices 80 placed at a distance from the diffusion partition and near the annular partition of the housing, being regularly distributed advantageously opposite the inlet 42. This tube flame also includes a flame stabilizer 82 which is placed on the diffusion partition 66 and inside the tube being housed in an orifice 84 provided in this diffusion partition.
[0063] Ce stabilisateur de flamme permet de générer des zones de recirculation de gaz brûlés facilitant l’inflammation du combustible et apportant localement des inertes dans la zone de réaction. Il permet également la stabilisation physico-chimique de la flamme ainsi que le confinement de la combustion.This flame stabilizer makes it possible to generate zones of recirculation of burnt gases facilitating the ignition of the fuel and locally providing inert materials in the reaction zone. It also allows the physico-chemical stabilization of the flame as well as the confinement of combustion.
[0064] Le brûleur comprend également un dispositif d'allumage 86 pour un mélange carburé. A titre d'exemple, ce dispositif peut être une bougie du type pour moteur à combustion interne à allumage commandé, une bougie de préchauffage, des électrodes d’allumage, ....The burner also includes an ignition device 86 for a fuel mixture. For example, this device can be a spark plug of the type for an internal combustion engine with spark ignition, a glow plug, ignition electrodes, etc.
[0065] Dans tous les cas, la position du dispositif d'allumage doit être dans une zone du brûleur qui ne soit pas directement exposée à la flamme afin de le préserver.In all cases, the position of the ignition device must be in an area of the burner which is not directly exposed to the flame in order to preserve it.
[0066] De manière préférentielle comme illustré sur la figure 4, l'extrémité active de ce dispositif d'allumage est située juste après le stabilisateur de flamme.Preferably as illustrated in Figure 4, the active end of this ignition device is located just after the flame stabilizer.
[0067] Le brûleur ainsi constitué comprend un tube à flamme avec une zone d'injection/mélange ZM où se réalise le mélange de l'air comprimé chaud avec le combustible et le début de la combustion, une zone primaire ZP dans laquelle se produit la combustion, un zone de dilution ZD où a heu le mélange entre les gaz brûlés issus de la zone primaire et l'air comprimé chaud provenant des trous de dilution. Cette zone de dilution a pour buts principaux de réduire la température des gaz en sortie de la zone de dilution et de permettre une bonne homogénéisation spatiale de ceux-ci avant de rentrer dans la turbine de détente.The burner thus formed comprises a flame tube with an injection / mixing zone ZM where the hot compressed air is mixed with the fuel and the start of combustion, a primary zone ZP in which occurs combustion, a ZD dilution zone where er the mixture between the burnt gases from the primary zone and the hot compressed air from the dilution holes. The main purpose of this dilution zone is to reduce the temperature of the gases leaving the dilution zone and to allow good spatial homogenization of these before entering the expansion turbine.
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2166395A5 (en) * | 1971-02-09 | 1973-08-17 | Lehougre Jean | |
| US6003781A (en) * | 1996-11-07 | 1999-12-21 | Bmw Rolls-Royce Gmbh | Fuel injection device with a liquid-cooled injection nozzle for a combustion chamber of a gas turbine |
| US6357237B1 (en) * | 1998-10-09 | 2002-03-19 | General Electric Company | Fuel injection assembly for gas turbine engine combustor |
| FR2817016A1 (en) * | 2000-11-21 | 2002-05-24 | Snecma Moteurs | Turbine cruise fuel injector assembly procedure uses metal inserts in radial wells, fused after fitting feed tubes and cylindrical tip together |
| WO2015023863A1 (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-19 | United Technologies Corporation | Cooled fuel injector system for a gas turbine engine |
| EP3076083A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-05 | Delavan Inc | Fuel nozzles |
| FR3041742A1 (en) | 2015-09-30 | 2017-03-31 | Ifp Energies Now | COMBUSTION CHAMBER FOR A TURBINE, IN PARTICULAR A THERMODYNAMIC CYCLE TURBINE WITH RECUPERATOR, FOR THE PRODUCTION OF ENERGY, ESPECIALLY ELECTRICAL ENERGY. |
| WO2017157631A1 (en) | 2016-03-18 | 2017-09-21 | IFP Energies Nouvelles | Combustion chamber of a turbine, particularly a turbine with a thermodynamic cycle comprising a recuperator, for producing energy, particularly electrical energy |
-
2018
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-
2019
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2166395A5 (en) * | 1971-02-09 | 1973-08-17 | Lehougre Jean | |
| US6003781A (en) * | 1996-11-07 | 1999-12-21 | Bmw Rolls-Royce Gmbh | Fuel injection device with a liquid-cooled injection nozzle for a combustion chamber of a gas turbine |
| US6357237B1 (en) * | 1998-10-09 | 2002-03-19 | General Electric Company | Fuel injection assembly for gas turbine engine combustor |
| FR2817016A1 (en) * | 2000-11-21 | 2002-05-24 | Snecma Moteurs | Turbine cruise fuel injector assembly procedure uses metal inserts in radial wells, fused after fitting feed tubes and cylindrical tip together |
| WO2015023863A1 (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-19 | United Technologies Corporation | Cooled fuel injector system for a gas turbine engine |
| EP3076083A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-05 | Delavan Inc | Fuel nozzles |
| FR3041742A1 (en) | 2015-09-30 | 2017-03-31 | Ifp Energies Now | COMBUSTION CHAMBER FOR A TURBINE, IN PARTICULAR A THERMODYNAMIC CYCLE TURBINE WITH RECUPERATOR, FOR THE PRODUCTION OF ENERGY, ESPECIALLY ELECTRICAL ENERGY. |
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