FR2887615A1 - Carenage circulaire de chambre de combustion de turbomachine - Google Patents

Abstract

Un carénage (10) couvrant les injecteurs de carburant dans une turbomachine est boulonné (15) à une plaque de fond de chambre (11). Le bord du carénage est fendu entre les trous de passage de boulons, pour lui permettre de mieux s'ajuster au contour de la plaque (11), et diminuer les fuites de gaz.

Description

CARENAGE CIRCULAIRE DE CHAMBRE DE COMBUSTION DE

TURBOMACHINE

DESCRIPTION

Le sujet de cette invention est un carénage circulaire de chambre de combustion de turbomachine.

Les chambres de combustion sont délimitées par une plaque de fond de chambre servant de support aux injecteurs de carburant et par une virole pour enclore le foyer sur les côtés. Elles comprennent aussi un carénage disposé devant le fond de chambre pour couvrir partiellement les injecteurs et les protéger des chocs éventuels (que peut produire l'ingestion d'un oiseau ou d'un bloc de glace dans des moteurs) tout en offrant un contour arrondi, modelé de façon satisfaisante, à la veine de passage des gaz. Le fond de chambre, étant très rigide, constitue la portion de référence de l'assemblage, et la virole et le carénage y sont fixés.

Le carénage cause certains soucis aux constructeurs et utilisateurs de moteurs, notamment à cause des vibrations qui le font, éventuellement, périr en service. La plupart des carénages sont composés de deux parties séparées et concentriques, sur le pourtour intérieur et le pourtour extérieur du fond de chambre. Les deux parties de carénage sont fixées séparément à la chambre de combustion et séparées par un espace annulaire qui permet d'accéder aux injecteurs de carburant et qui est notamment traversé par les injecteurs de carburant. Une autre conception de carénage est toutefois apparue, où les deux parties du carénage précédent sont reliées par des barreaux s'étendant devant des espaces entre les injecteurs. Le carénage de section est approximativement semi-circulaire. Etant plus rigide, il est d'une conception plus robuste par rapport aux sollicitations d'origine vibratoire.

Des difficultés de montage du carénage existent aussi. On procède en boulonnant un bord de chaque partie du carénage, ou deux bords opposés si le carénage est monobloc, par un ou deux groupes de boulons répartis également sur le pourtour du fond de chambre. Un serrage assez fort pour rattraper les jeux au montage doit être appliqué. On observe cependant que le carénage perd sa circularité de forme et que son bord forme des lobes de déformations entre les paires de boulons pour donner une forme dite de "marguerite". Ces lobes font apparaître des jeux entre le carénage et les parois de chambre. Des fuites d'air entrant dans le carénage y circulent soit vers le foyer, soit vers la veine des gaz environnante, perturbant la combustion ou l'écoulement, et le fonctionnement de la machine dans les deux cas.

Afin d'atténuer cette déformation du bord du carénage, on procède aujourd'hui en intercalant du clinquant de façon empirique dans les assemblages boulonnés. Cela prolonge beaucoup la durée du montage et n'est pas très satisfaisant pour la cohésion de l'assemblage.

Le perfectionnement que l'invention représente obvie à cet inconvénient. Selon celle-ci, le bord de fixation du carénage au fond de chambre est fendu entre les trous de passage de boulons. Les secteurs de bord séparés par les fentes sont alors beaucoup moins contraints quand les boulons sont mis et gardent mieux leur forme d'origine. Les fuites d'air sont donc amoindries malgré la présence des fentes.

Une part de l'effort de serrage des boulons entre carénage et fond de chambre est utilisée pour déformer le carénage. Un carénage avec fentes, et donc beaucoup plus souple, permettra de diminuer cette part de l'effort de serrage qui ne contribue par à brider les pièces.

L'effort de bridage étant plus important avec l'invention pour un effort identique de serrage, cela donnera une situation vibratoire plus saine pour chacun des composants, principalement le carénage et le fond de chambre. De même, les décollements dus aux vibrations seront réduits et la tenue mécanique des vis sera améliorée.

Autrement dit, l'effort de bridage entre pièces étant supérieur à une situation sans fentage, la sollicitation vibratoire nécessaire pour faire glisser les pièces entre elles, et donc provoquer une usure néfaste pour maintenir les vis serrées, sera plus élevée que si le carénage ne comprenait pas de fente.

L'invention peut être appliquée à un carénage monobloc: ce seront alors en général les deux bords de fixation qui seront pourvus des fentes. Dans une construction possible, le bord de fixation est alors fendu sur toute sa largeur. Une telle disposition permet d'obtenir, après assemblage du carénage sur le reste de la chambre, une géométrie parfaitement cylindrique de la portion bridante du carénage.

L'invention sera maintenant décrite en liaison aux figures: - la figure 1 est une vue générale d'une chambre de combustion; - la figure 2 illustre un carénage monobloc; et la figure 3 illustre spécifiquement l'invention.

La vue de la figure 1 est une demi-coupe selon un plan axial de la machine, prise d'un côté seulement de l'axe de rotation X du rotor 1 de la machine. En aval d'un compresseur à haute pression 2, un stator 3 de la machine comprend un diffuseur 4 débouchant dans une chambre de diffusion 5, délimitée par un carter externe 6 et un carter interne 7 concentriques, et occupée par un tube à flammes 8 soutenu par les carters 6 et 7. Le tube à flammes 8 est composé d'une virole 9 composée de deux enveloppes sensiblement cylindriques et concentriques, d'une plaque de fond de chambre 11 annulaire à et d'un carénage 10 annulaire couvrant la plaque de fond de chambre 11. La plaque de fond de chambre 11 porte des systèmes d'injection de carburant 12 en connexion avec un système d'alimentation en carburant 13 qui les approvisionne par des injecteurs 14 traversant la chambre de diffusion 5 et le carénage 10. On voit que des bords de la plaque de fond de chambre 11, de la virole 9 et du carénage 10 sont assemblés par des boulons 15 en se superposant de l'intérieur à l'extérieur. Les boulons 15 forment deux cercles concentriques et sont associés à deux bords de chacune de ces pièces.

Le carénage 10 comprend deux flancs 16 et 17 axisymétriques et concentriques de part et d'autre des ouvertures traversées par les tuyaux d'alimentation 14. Dans des réalisations traditionnelles du carénage 10, les flancs 16 et 17 sont complètement séparés par une ouverture annulaire et sont assemblés séparément au reste du stator. Dans un carénage monobloc, illustré clairement à la figure 2, les flancs 16 et 17 sont au contraire liés par des barreaux 18 séparant des ouvertures 19 plus petites s'ouvrant sur un petit nombre des systèmes d'injection de carburant 12.

Conformément à l'invention, le carénage 10 comprend des fentes 20 sur ses bords externe 21 et interne 22, entre les trous 23 de passage des boulons 15 et avantageusement à mi-distance d'eux; dans la réalisation représentée, les fentes 20 s'étendent sur toute la largeur des bords, sensiblement au-delà de la position des trous 23.

Les fentes 20 divisent les bords 21 et 22 en secteurs associés chacun à un boulon 15 et qui s'ajustent bien à la forme locale du bord, recourbé en cylindre ou en cône, de la plaque de fond de chambre 11 en ne produisant que peu de jeu avec lui. Les bords 21 et 22 du carénage 10 se déforment plus facilement et avec plus de souplesse au montage. Les fuites sont réduites. Aucune précaution particulière n'est nécessaire pour obtenir un assemblage satisfaisant.

L'invention est applicable aussi bien à un carénage monobloc qu'à un carénage formé de plusieurs éléments.

Les fentes 20, ou certaines d'elles seulement, pourraient être remplacées par des fentes plus courtes s'étendant seulement sur une portion 20. Des fentes plus courtes donnent une rigidité plus grande aux bords 21 et 22 et donc améliorent la tenue mécanique du carénage 10, tout en laissant subsister les avantages mentionnés précédemment à un degré moindre. La longueur des fentes 20 sera donc choisie en fonction de ces exigences opposées. Il pourra parfois être intéressant d'opérer des fentes de longueurs hétérogènes et adaptées à la souplesse recherchée pour les bords, par exemple alternativement des fentes longues telles que les fentes 20 et des fentes courtes telles que s'étendant sur les portions 20', le long de chacun des bords 21 et 22.

Enfin, il est avantageux que les fentes 20 comportent un fond arrondi, réalisé ici par un perçage 25, afin de réduire les concentrations de contrainte à cet endroit.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1) Carénage circulaire de chambre de combustion de turbomachine, couvrant des systèmes d'injection de carburant (12) et comprenant un bord de fixation à un fond (11) de chambre de combustion percé de trous de passage de boulons de fixation, caractérisé en ce que le bord de fixation est fendu entre les trous de passage de boulons.

2) Carénage circulaire de chambre de combustion de turbomachine, couvrant des injecteurs de carburant (12) et comprenant deux bords concentriques de fixation à un fond (11) de chambre de combustion percés de trous de passage de boulons (15) de fixation, caractérisé en ce que les bords de fixation (21, 22) sont fendus (20) entre les trous de passage de boulons.

3) Carénage circulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord de fixation est fendu sur toute sa largeur.

4) Carénage circulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords de fixation sont fendus sur toute leur largeur.

5) Carénage circulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fentes ont des longueurs adaptées et hétérogènes.

6) Carénage circulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fentes ont un fond arrondi (25).