FR2886370A1 - Coupling e.g. for turbine engine fuel pipe and injector has ring seals between coupling nut and inner components - Google Patents
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Abstract
Description
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Dispositif de raccordement de deux éléments tels qu'un conduit d'alimentation en carburant et un injecteur La présente invention concerne un dispositif de raccordement de 5 deux éléments tels qu'un conduit d'alimentation en carburant et un injecteur, en particulier pour une chambre de combustion d'une turbomachine. The present invention relates to a device for connecting two elements such as a fuel supply duct and an injector, in particular for a chamber. combustion of a turbomachine.
Les dispositifs connus de raccordement d'un conduit d'alimentation en carburant à un injecteur d'une chambre de combustion d'une turbomachine comprennent en général un écrou de fixation d'une extrémité du conduit sur un embout fileté de l'injecteur et des premiers moyens d'étanchéité à coopération de formes prévus aux extrémités du conduit et de l'embout de l'injecteur et qui assurent une étanchéité du raccordement lorsque l'écrou porté par le conduit est serré sur l'embout de l'injecteur. Known devices for connecting a fuel supply duct to an injector of a combustion chamber of a turbomachine generally comprise a nut for fixing one end of the duct to a threaded end of the injector and first form-sealing means provided at the ends of the conduit and the tip of the injector and which seal the connection when the nut carried by the conduit is clamped on the tip of the injector.
Comme il existe un risque de desserrage de l'écrou et aussi de détérioration par frottement des surfaces en contact des moyens à coopération de formes, à cause des efforts exercés sur le conduit et l'injecteur en fonctionnement de la turbomachine, on a également prévu des seconds moyens d'étanchéité entre des parties complémentaires du conduit et de l'embout de l'injecteur. As there is a risk of loosening of the nut and also of frictional deterioration of the surfaces in contact with the co-operating means, because of the forces exerted on the duct and the injector during operation of the turbomachine, provision has also been made for second sealing means between complementary parts of the conduit and the nozzle of the injector.
Dans une réalisation connue, ces seconds moyens comprennent un joint torique porté par l'embout de l'injecteur et engagé dans l'extrémité cylindrique du conduit, ce qui oblige à reculer axialement l'injecteur par rapport au conduit sur une distance importante, par exemple de 10mm, pour le démontage du dispositif et n'est pas toujours possible ou impose d'utiliser un conduit souple coudé en U qui est cher et qui a une faible tenue thermique, pour autoriser ce recul axial. In a known embodiment, these second means comprise an O-ring carried by the nozzle of the injector and engaged in the cylindrical end of the duct, which forces the injector axially to be displaced axially with respect to the duct over a substantial distance, for example. example of 10mm, for disassembly of the device and is not always possible or requires use of a flexible duct U-shaped which is expensive and has a low thermal resistance, to allow this axial recoil.
Dans une autre réalisation connue, des joints toriques sont montés autour de l'extrémité du conduit et de l'embout de l'injecteur et coopèrent avec une douille cylindrique entourant l'extrémité du conduit et l'embout de l'injecteur et fixée sur l'injecteur par l'intermédiaire de l'écrou. Toutefois, 2886370 2 cette douille est encombrante et augmente le poids du dispositif et la partie du conduit raccordée à l'embout de l'injecteur doit être droite pour permettre le déplacement axial de la douille le long de cette partie afin d'avoir accès au raccordement pour une opération de maintenance. In another known embodiment, O-rings are mounted around the end of the conduit and the tip of the injector and cooperate with a cylindrical sleeve surrounding the end of the conduit and the tip of the injector and fixed on the injector via the nut. However, 2886370 2 this sleeve is bulky and increases the weight of the device and the portion of the conduit connected to the nozzle of the injector must be straight to allow the axial displacement of the sleeve along this part in order to have access to connection for a maintenance operation.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. The invention aims in particular to provide a simple, effective and economical solution to these problems.
Elle a pour objet un dispositif de raccordement du type décrit ci-dessus, qui soit facile à monter et à démonter, qui assure une bonne étanchéité même en cas d'usure des moyens à coopération de formes ou de desserrage de l'écrou de fixation, et qui nécessite un recul axial faible de l'injecteur ou du conduit pour le démontage du dispositif. It relates to a connection device of the type described above, which is easy to assemble and disassemble, which ensures a good seal even in case of wear of the means for cooperation of shapes or loosening of the fastening nut , and which requires a low axial recoil of the injector or conduit for disassembly of the device.
Elle propose à cet effet un dispositif de raccordement de deux éléments tels qu'un conduit d'alimentation en carburant et un injecteur, ce dispositif comprenant un écrou monté sur un premier des éléments et vissable sur un embout fileté d'un second des éléments, des premiers moyens d'étanchéité à coopération de formes, formés sur le premier et le second des éléments et coopérant à étanchéité au serrage de l'écrou sur le second élément, et des seconds moyens d'étanchéité entre les deux éléments, caractérisé en ce que les seconds moyens d'étanchéité comprennent au moins un joint torique monté entre l'écrou et le premier élément et au moins un joint torique monté entre l'écrou et le second élément. It proposes for this purpose a device for connecting two elements such as a fuel supply duct and an injector, this device comprising a nut mounted on a first element and screwed onto a threaded end of a second element, first form-cooperating sealing means formed on the first and second of the elements and cooperating in sealing the nut on the second element, and second sealing means between the two elements, characterized in that the second sealing means comprise at least one O-ring mounted between the nut and the first element and at least one O-ring mounted between the nut and the second element.
Ce dispositif de raccordement n'a pas les inconvénients des réalisations antérieures car il ne comprend pas de douille cylindrique extérieure et ne nécessite qu'un recul axial faible de l'injecteur, de 2 à 3mm environ par exemple, pour l'ouverture du dispositif au démontage. This connection device does not have the drawbacks of previous embodiments because it does not include an outer cylindrical sleeve and requires only a small axial recoil of the injector, about 2 to 3 mm, for example, for opening the device. dismantling.
Avantageusement, les joints toriques sont montés entre des surfaces cylindriques coaxiales de l'écrou et du premier et du second élément, respectivement, et de part et d'autre des premiers moyens d'étanchéité par rapport à un axe longitudinal du dispositif. Advantageously, the O-rings are mounted between coaxial cylindrical surfaces of the nut and the first and the second element, respectively, and on either side of the first sealing means with respect to a longitudinal axis of the device.
Dans ce mode de réalisation de l'invention, les joints toriques sont de préférence montés dans des gorges des surfaces cylindriques externes du premier et du second élément. In this embodiment of the invention, the O-rings are preferably mounted in grooves of the outer cylindrical surfaces of the first and second members.
Les joints toriques ont avantageusement des diamètres différents et inférieurs au diamètre interne du filetage de l'écrou afin de pouvoir amener 5 l'écrou autour des deux éléments sans risque de détérioration des joints par frottement sur le filetage de l'écrou. Les joints toriques coopèrent alors avec des surfaces cylindriques internes de l'écrou ayant des diamètres différents. The O-rings advantageously have different diameters and smaller than the internal diameter of the thread of the nut so as to bring the nut around the two elements without risk of deterioration of the joints by friction on the thread of the nut. The O-rings then cooperate with internal cylindrical surfaces of the nut having different diameters.
Le filetage de l'embout du second élément peut se trouver entre les premiers moyens d'étanchéité et un joint torique porté par ce second élément par rapport à un axe longitudinal du dispositif, ou en variante le joint torique porté par le second élément peut se trouver entre les premiers moyens d'étanchéité et le filetage de l'embout du second élément. The thread of the tip of the second element may be between the first sealing means and an O-ring carried by the second element relative to a longitudinal axis of the device, or alternatively the O-ring carried by the second element may be find between the first sealing means and the thread of the tip of the second element.
Les moyens d'étanchéité à coopération de formes comprennent de façon typique une partie mâle à surface extérieure tronconique ou en segment de sphère formée à l'extrémité d'un des éléments et engagée dans une partie femelle de forme complémentaire de l'autre des éléments. The form-cooperating sealing means typically comprise a male part with a frustoconical outer surface or a sphere segment formed at the end of one of the elements and engaged in a female part of complementary shape to the other of the elements. .
Des moyens de blocage en rotation de l'écrou en position serrée sur l'embout fileté peuvent en outre être prévus et comprennent par exemple un fil frein engagé dans des trous de l'écrou et de l'un des éléments. Rotational locking means of the nut in the tightened position on the threaded end may also be provided and comprise for example a brake wire engaged in holes of the nut and one of the elements.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion d'une turbomachine, vu de l'aval; - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en coupe axiale de variantes de réalisation du dispositif selon l'invention. The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following description given by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. schematic perspective view of a fuel supply system of a combustion chamber of a turbomachine, seen downstream; FIG. 2 is a diagrammatic view in axial section of an embodiment of the device according to the invention; - Figures 3 and 4 are schematic axial sectional views of alternative embodiments of the device according to the invention.
On a représenté en figure 1 un système 10 d'alimentation en carburant d'une chambre annulaire de combustion d'une turbomachine, qui est porté par un carter cylindrique externe 12 de la chambre de combustion, ce carter 12 comportant à ses extrémités amont et aval des brides annulaires 14 de fixation sur des carters correspondants d'un compresseur et d'une turbine de la turbomachine, respectivement. FIG. 1 shows a system 10 for supplying fuel to an annular combustion chamber of a turbomachine, which is carried by an external cylindrical casing 12 of the combustion chamber, this casing 12 comprising at its upstream and downstream ends downstream annular flanges 14 fixing to corresponding housings of a compressor and a turbine of the turbomachine, respectively.
Le système 10 comprend une rampe annulaire 16 d'amenée de carburant qui s'étend autour du carter 12, à distance de celui-ci, et qui est reliée à une source de carburant, et une pluralité d'injecteurs 18 qui sont fixés sur la surface externe du carter 12. Chaque injecteur 18 comprend un conduit 20 qui s'étend radialement à l'intérieur du carter 12 à travers un orifice 22 de celui-ci et qui comporte une extrémité radialement interne 24 orientée vers l'aval dans la chambre de combustion. The system 10 comprises an annular fuel feed ramp 16 which extends around the housing 12, at a distance from the latter, and which is connected to a fuel source, and a plurality of injectors 18 which are fixed on the outer surface of the casing 12. Each injector 18 comprises a duct 20 which extends radially inside the housing 12 through an orifice 22 thereof and which has a radially inner end 24 facing downstream in the combustion chamber.
Les injecteurs 18 sont portés par des collerettes 26 qui obturent les orifices 22 et qui sont fixées au carter par des vis 28. La rampe 18 est supportée par des moyens 30 appropriés fixés sur ces collerettes par les vis 28. The injectors 18 are carried by flanges 26 which close the orifices 22 and which are fixed to the housing by screws 28. The ramp 18 is supported by appropriate means 30 fixed to these flanges by the screws 28.
Les injecteurs 18 sont reliés à la rampe 16 par des conduits rigides 32 d'alimentation en carburant qui sont coudés en U et qui sont raccordés par une extrémité à la rampe 16, perpendiculairement à celle-ci, leur autre extrémité étant engagée dans un embout d'un injecteur 18 et fixée à celui-ci par l'intermédiaire d'un dispositif de raccordement dont divers modes de réalisation selon l'invention sont représentés aux figures 2 à 4. The injectors 18 are connected to the ramp 16 by rigid fuel supply pipes 32 which are bent in a U-shape and which are connected at one end to the ramp 16, perpendicular thereto, their other end being engaged in a nozzle. of an injector 18 and fixed thereto by means of a connecting device, various embodiments of which according to the invention are shown in FIGS. 2 to 4.
Le dispositif de raccordement selon l'invention représenté en figure 2 comprend un écrou 34 de fixation de l'extrémité d'un conduit 32 sur un embout fileté 36 monté à l'entrée de l'injecteur 18, l'écrou entourant la partie d'extrémité cylindrique 38 du conduit 32 et comportant à son extrémité arrière un rebord annulaire interne 40 destiné à venir en appui axial sur un rebord annulaire externe 42 de l'extrémité du conduit. The connecting device according to the invention shown in Figure 2 comprises a nut 34 for fixing the end of a conduit 32 on a threaded end 36 mounted at the inlet of the injector 18, the nut surrounding the part of the cylindrical end 38 of the duct 32 and having at its rear end an inner annular flange 40 intended to bear axially on an outer annular flange 42 of the end of the duct.
L'écrou 34 comprend à son extrémité avant un filetage interne 44 pour vissage sur un filetage externe 46 de l'embout cylindrique 36 de l'injecteur. The nut 34 comprises at its front end an internal thread 44 for screwing on an external thread 46 of the cylindrical nozzle 36 of the injector.
Lorsque l'écrou 34 est vissé sur l'embout 36, le rebord annulaire arrière 40 de l'écrou vient en appui sur le rebord annulaire 42 du conduit et pousse axialement celui-ci vers l'injecteur 18 jusqu'à ce que les extrémités axiales en regard du conduit et de l'embout de l'injecteur soient en appui l'une sur l'autre. When the nut 34 is screwed onto the endpiece 36, the rear annular flange 40 of the nut bears against the annular flange 42 of the duct and urges it axially towards the injector 18 until the ends axial facing the conduit and the tip of the injector are in abutment on one another.
L'extrémité avant du conduit 32 en regard de l'injecteur est une partie mâle 47 qui comprend une surface extérieure 48 convexe en segment de sphère et qui est destinée à être engagée dans une partie femelle 49 de l'extrémité arrière de l'embout 36 de l'injecteur, cette partie femelle 49 étant par exemple à surface interne tronconique 50. Lorsque l'écrou 34 est serré sur l'embout 36, les surfaces 48 et 50 sont appliquées et serrées axialement l'une contre l'autre et assurent une étanchéité primaire du raccordement. The front end of the duct 32 opposite the injector is a male part 47 which comprises a convex outer surface 48 in a sphere segment and which is intended to be engaged in a female part 49 of the rear end of the endpiece. 36 of the injector, this female portion 49 being for example frustoconical inner surface 50. When the nut 34 is tightened on the tip 36, the surfaces 48 and 50 are applied and clamped axially against each other and ensure a primary seal of the connection.
La partie mâle 47 de l'extrémité du conduit est engagée dans la partie femelle 49 de l'embout de l'injecteur sur une distance D, le long de l'axe A du dispositif, qui est de quelques millimètres, et par exemple de 2 à 3mm. Cette distance est suffisante assurer l'étanchéité au serrage de l'écrou et suffisamment faible pour permettre la séparation axiale du conduit et de l'embout de l'injecteur pour une opération de maintenance. The male part 47 of the end of the duct is engaged in the female part 49 of the nozzle of the injector over a distance D, along the axis A of the device, which is a few millimeters, and for example of 2 to 3mm. This distance is sufficient to ensure tightness when tightening the nut and low enough to allow the axial separation of the conduit and the tip of the injector for a maintenance operation.
L'écrou 34 est de forme tubulaire allongée et présente, entre son rebord arrière 40 et son filetage 44, une surface cylindrique interne 52 qui entoure des surfaces cylindriques externes 54 de l'extrémité du conduit et 56 de l'embout de l'injecteur qui s'étendent respectivement entre la partie mâle 47 et le rebord annulaire 42 du conduit et entre la partie femelle 49 et le filetage externe 46 de l'embout de l'injecteur. The nut 34 is of elongate tubular shape and has, between its rear rim 40 and its thread 44, an internal cylindrical surface 52 which surrounds external cylindrical surfaces 54 of the end of the conduit and 56 of the nozzle of the injector which extend respectively between the male portion 47 and the annular flange 42 of the conduit and between the female portion 49 and the external thread 46 of the tip of the injector.
Une gorge annulaire 58 est formée dans chacune de ces surfaces cylindriques et reçoit un joint d'étanchéité torique 60 en caoutchouc ou en élastomère. An annular groove 58 is formed in each of these cylindrical surfaces and receives a ring seal 60 of rubber or elastomer.
Les joints toriques 60 sont serrés radialement entre le fond des gorges 58 et la surface cylindrique interne 52 de l'écrou et constituent des moyens d'étanchéité secondaire. Les deux gorges 58 ont le même diamètre et le diamètre externe des joints est inférieur au diamètre interne du filetage 44 de l'écrou pour éviter de les détériorer lors de l'engagement de l'écrou sur l'extrémité du conduit et sur l'embout de l'injecteur. The O-rings 60 are clamped radially between the bottom of the grooves 58 and the inner cylindrical surface 52 of the nut and constitute secondary sealing means. The two grooves 58 have the same diameter and the external diameter of the seals is smaller than the internal diameter of the thread 44 of the nut to avoid damaging them when the nut is engaged on the end of the duct and on the tip of the injector.
Dans la variante de réalisation de la figure 3, l'écrou 34 comprend deux surfaces cylindriques internes 62, 64 de diamètres différents qui sont coaxiales et reliées entre elles par une surface tronconique interne 66. In the variant embodiment of FIG. 3, the nut 34 comprises two internal cylindrical surfaces 62, 64 of different diameters which are coaxial and interconnected by an internal frustoconical surface 66.
La surface cylindrique interne 62 de petit diamètre est à l'arrière et entoure la parie d'extrémité 38 du conduit, en coopérant avec un joint torique 60, identique à ceux du dispositif de la figure 2, qui est monté dans une gorge annulaire 58 de la surface cylindrique externe 54 de l'extrémité 38 du conduit. The inner cylindrical surface 62 of small diameter is at the rear and surrounds the end portion 38 of the conduit, cooperating with an O-ring 60, identical to those of the device of Figure 2, which is mounted in an annular groove 58 the outer cylindrical surface 54 of the end 38 of the duct.
La surface cylindrique externe 68 de l'embout 36 a un diamètre supérieur à celui de l'extrémité 38 du conduit et légèrement inférieur au 15 diamètre de la surface interne 64 de l'écrou. The outer cylindrical surface 68 of the tip 36 has a diameter greater than that of the end 38 of the conduit and slightly less than the diameter of the inner surface 64 of the nut.
Le joint torique 70 porté par l'embout coopère avec la surface cylindrique interne 64 de l'écrou et a un diamètre plus important que celui du joint torique 60. Le diamètre du joint torique 70 est inférieur au diamètre interne du filetage 44 de l'écrou. The O-ring 70 carried by the nozzle cooperates with the internal cylindrical surface 64 of the nut and has a greater diameter than that of the O-ring 60. The diameter of the O-ring 70 is smaller than the internal diameter of the thread 44 of the nut. nut.
Dans cet exemple de réalisation, la partie mâle 47 de l'extrémité 36 du conduit comprend une surface tronconique extérieure 72 qui coopère à étanchéité avec une surface interne tronconique 50 de la partie femelle 49 de l'embout 36 de l'injecteur au serrage de l'écrou. In this embodiment, the male portion 47 of the end 36 of the duct comprises an outer frustoconical surface 72 which cooperates sealingly with a frustoconical inner surface 50 of the female portion 49 of the nozzle 36 of the injector to the tightening of the nut.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, le filetage externe 74 de l'embout 36 de l'injecteur se trouve entre son extrémité arrière et le joint torique qu'il porte et l'écrou 34 comprend deux surfaces cylindriques internes arrière 76 et avant 78 coaxiales et de diamètres différents entre lesquelles se trouve le filetage interne 80 de l'écrou. In the embodiment of FIG. 4, the external thread 74 of the nozzle 36 of the injector is located between its rear end and the O-ring it carries, and the nut 34 comprises two rear inner cylindrical surfaces 76 and before 78 coaxial and of different diameters between which is the internal thread 80 of the nut.
Le joint torique 82 de l'embout de l'injecteur a ici un diamètre 30 supérieur à celui du joint torique 70 du dispositif de la figure 3 et au diamètre interne du filetage 80 de l'écrou. Ce joint torique 82 est logé dans une gorge annulaire 84 de la surface cylindrique externe 86 de l'embout et est serré radialement entre le fond de cette gorge 84 et la surface cylindrique interne avant 78 de grand diamètre de l'écrou. The O-ring 82 of the nozzle of the injector here has a diameter greater than that of the O-ring 70 of the device of FIG. 3 and the internal diameter of the thread 80 of the nut. This O-ring 82 is housed in an annular groove 84 of the outer cylindrical surface 86 of the nozzle and is clamped radially between the bottom of this groove 84 and the inner cylindrical front surface 78 of large diameter of the nut.
La surface cylindrique interne arrière 76 de plus petit diamètre de l'écrou coopère avec le joint torique 60 de l'extrémité du conduit dont la partie mâle 48 en segment de sphère coopère avec une surface interne tronconique 50 de la partie femelle 49 de l'embout de l'injecteur. The rear inner cylindrical surface 76 of smaller diameter of the nut cooperates with the O-ring 60 of the end of the duct, the male portion of the sphere segment 48 cooperates with a frustoconical inner surface 50 of the female portion 49 of the tip of the injector.
Le dispositif de raccordement de la figure 4 comprend en outre des moyens de blocage en rotation de l'écrou 34 en position serrée sur l'embout 36, qui comprennent un fil frein 88 engagé dans un trou 90 de l'extrémité avant de l'écrou entourant l'embout et dans un trou 92 d'un élément 94 formé en saillie sur l'embout au voisinage de l'écrou dans sa position serrée. The connection device of FIG. 4 further comprises means for locking the nut 34 in a tight position on the endpiece 36, which comprise a brake wire 88 engaged in a hole 90 in the front end of the end. nut surrounding the endpiece and in a hole 92 of a member 94 formed projecting on the endpiece in the vicinity of the nut in its tight position.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits dans ce qui précède et représentés dans les dessins annexés. Par exemple, l'extrémité 38 du conduit peut comprendre une partie femelle à l'intérieur de laquelle vient s'engager une partie mâle de l'embout 36 de l'injecteur. Of course, the invention is not limited to the embodiments that have been described in the foregoing and shown in the accompanying drawings. For example, the end 38 of the conduit may comprise a female part inside which is engaged a male portion of the nozzle 36 of the injector.
D'autre part, l'extrémité 38 du conduit et l'embout 36 de l'injecteur 20 peuvent porter chacun plus d'un joint torique. L'embout de l'injecteur peut par exemple porter deux joints toriques disposés de part et d'autre de son filetage par rapport à l'axe longitudinal du dispositif. On the other hand, the end 38 of the conduit and the tip 36 of the injector 20 can each carry more than one O-ring. The tip of the injector may for example carry two O-rings disposed on either side of its thread relative to the longitudinal axis of the device.
La disposition relative du conduit 32 et de l'injecteur 18 pourrait être inversée, l'écrou étant alors porté par l'embout 34 de l'injecteur et étant 25 vissable sur une extrémité filetée du conduit. The relative arrangement of the conduit 32 and the injector 18 could be reversed, the nut being then carried by the nozzle 34 of the injector and being screwed onto a threaded end of the conduit.
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