FR2916828A1

FR2916828A1 - Three-way connector for e.g. turbo-prop of aircraft, has convex boss extending towards exterior and diametrically opposite to endpiece, where endpiece's height is two/three times pipe diameter, and thickness of pipe wall is quasi-constant

Info

Publication number: FR2916828A1
Application number: FR0703770A
Authority: FR
Inventors: Marc Stephan; Thomas Vincent
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-05
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: FR2916828B1

Abstract

The connector (10) has a tubular end piece (18) connected to a cylindrical pipe (12) and extending in a direction perpendicular to an axis (20) of the pipe. The end piece and pipe are formed of a single piece. The pipe has a convex boss (24) extending towards exterior and diametrically opposite to the endpiece. The height of the endpiece is two-three times the diameter of the pipe. The thickness of a wall of the pipe is quasi-constant. An independent claim is also included for a method for fabricating a three-way connector.

Description

1 RACCORD TROIS VOIES HYDROFORME1 CONNECTION THREE WAYS HYDROFORM

La présente invention concerne un raccord trois voies, destiné à un circuit de fluide. The present invention relates to a three-way connector for a fluid circuit.

Les raccords trois voies sont utilisables dans de très nombreux domaines et se présentent en général sous la forme d'un conduit cylindrique auquel est raccordé un embout tubulaire qui s'étend dans une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe du conduit (raccord en T). Dans une technique connue, ces raccords peuvent être réalisés d'une pièce par usinage d'un bloc de matière ou par fonderie. Ces techniques sont cependant assez coûteuses et requièrent un temps assez long pour la réalisation des pièces. Une autre technique, appelée hydroformage, consiste à déformer une pièce de faible épaisseur en utilisant la force d'un fluide sous haute pression qui contraint la pièce à prendre la forme de l'empreinte d'une matrice. Un raccord trois voies est formé par insertion d'un tube comprenant un orifice radial dans une matrice d'hydroformage en T. La pression d'eau appliquée permet de déplacer de la matière du tube vers l'orifice pour former un embout radial. The three-way connections can be used in a great many areas and are generally in the form of a cylindrical duct to which is connected a tubular nozzle which extends in a direction substantially radial with respect to the axis of the duct (connection in T). In a known technique, these connections can be made in one piece by machining a block of material or by foundry. These techniques are however quite expensive and require a long enough time for the production of parts. Another technique, called hydroforming, consists in deforming a thin part by using the force of a fluid under high pressure which forces the part to take the form of the imprint of a matrix. A three-way connector is formed by inserting a tube comprising a radial orifice into a T-shaped hydroforming die. The applied water pressure moves material from the tube to the orifice to form a radial tip.

Les pertes de matière et le temps de réalisation sont ainsi nettement diminués. Les raccords obtenus peuvent également être plus légers que ceux obtenus par usinage ou fonderie. Cependant la hauteur de l'embout est limitée par l'épaisseur résiduelle de la paroi qu'il est nécessaire de conserver pour que le raccord résiste à la pression du liquide passant dans le raccord lors de son utilisation. Cette hauteur est également plus faible que celle obtenue par les techniques habituelles (fonderie et usinage), ce qui limite le champ d'application d'un tel raccord hydroformé car la hauteur de l'embout n'est pas assez grande pour permettre une soudure suffisamment loin de la zone de contrainte située dans la partie basse de l'embout. Un autre inconvénient résulte de l'utilisation d'une matrice en T. En The losses of material and the time of realization are thus significantly reduced. The fittings obtained can also be lighter than those obtained by machining or foundry. However, the height of the nozzle is limited by the residual thickness of the wall that it is necessary to maintain for the fitting to withstand the pressure of the liquid passing into the fitting during use. This height is also lower than that obtained by the usual techniques (foundry and machining), which limits the field of application of such a hydroformed coupling because the height of the tip is not large enough to allow welding sufficiently far from the stress zone located in the lower part of the mouthpiece. Another disadvantage results from the use of a T-matrix.

2 effet, si la pression appliquée au niveau de l'orifice permet la formation de l'embout, elle induit également en regard de l'orifice une perte locale de matière conduisant à une diminution de l'épaisseur de la paroi, ce qui fragilise le raccord. 2 effect, if the pressure applied at the orifice allows the formation of the tip, it also induces opposite the orifice a local loss of material leading to a decrease in the thickness of the wall, which weakens the fitting.

La présente invention a pour objet un raccord et son procédé de fabrication, qui évitent les inconvénients précités de la technique antérieure de façon simple, efficace et économique. Elle propose à cet effet un raccord à trois voies, comprenant un conduit cylindrique et au moins un embout tubulaire raccordé au conduit et s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe du conduit, le conduit et l'embout étant formés d'une seule pièce, caractérisé en ce que le conduit comporte également un renflement convexe s'étendant vers l'extérieur et diamétralement opposé à l'embout. Un tel raccord ainsi formé a une épaisseur de paroi quasi-constante, y compris en regard de l'embout ce qui renforce sa rigidité. La hauteur de l'embout est plus importante que dans un raccord trois voies équivalent de l'art antérieur, où la hauteur est d'environ une fois le diamètre du conduit. En effet, l'invention permet d'obtenir un raccord dont la hauteur de l'embout est d'environ deux à trois fois le diamètre du conduit, ce qui éloigne la soudure de raccordement de la partie basse de l'embout et améliore la tenue mécanique de la soudure. Selon une autre caractéristique de l'invention, le renflement convexe est en forme de dôme sensiblement sphérique. Dans un mode de réalisation préféré, le renflement convexe est raccordé au conduit cylindrique par des parois incurvées concaves sensiblement hyperboliques et l'embout tubulaire est raccordé au conduit cylindrique par des parois incurvées concaves sensiblement hyperboliques. L'invention concerne également un procédé de fabrication par hydroformage d'un raccord trois voies tel que décrit ci-dessus, à partir d'un conduit cylindrique comportant un orifice à l'emplacement souhaité de l'embout. The present invention relates to a coupling and its manufacturing method, which avoid the aforementioned drawbacks of the prior art simply, efficiently and economically. It proposes for this purpose a three-way connection, comprising a cylindrical conduit and at least one tubular nozzle connected to the conduit and extending in a direction substantially perpendicular to the axis of the conduit, the conduit and the nozzle being formed of one piece, characterized in that the conduit also comprises a convex bulge extending outwardly and diametrically opposite the tip. Such a connection thus formed has a quasi-constant wall thickness, including facing the endpiece which reinforces its rigidity. The height of the tip is greater than in an equivalent three-way connector of the prior art, where the height is about one diameter of the duct. Indeed, the invention makes it possible to obtain a connection whose height of the end piece is approximately two to three times the diameter of the duct, which distances the connection weld from the lower part of the end piece and improves the mechanical strength of the weld. According to another characteristic of the invention, the convex bulge is substantially spherical dome-shaped. In a preferred embodiment, the convex bulge is connected to the cylindrical conduit by substantially hyperbolic concave curved walls and the tubular nozzle is connected to the cylindrical conduit by substantially hyperbolic concave curved walls. The invention also relates to a method of manufacturing by hydroforming a three-way connector as described above, from a cylindrical duct having an orifice at the desired location of the nozzle.

3 L'hydroformage permet de réaliser aisément le raccord à trois voies selon l'invention en utilisant une matrice ayant une forme complémentaire à celle du raccord. Le choix de formes sensiblement hyperboliques pour les surfaces de liaison de l'embout et du renflement convexe au conduit est motivé par le fait que cela permet de limiter les frottements de la paroi du conduit sur les parois de la matrice lors de la déformation par application de la pression et évite la création de rides sur les côtés de l'embout. Des lors, la hauteur de l'embout obtenu est plus importante pour une épaisseur donnée de conduit par rapport à un raccord de l'art antérieur. En outre, la présence dans la matrice d'une zone de renflement diamétralement opposée à l'embout permet un fluage plus uniforme de la matière du conduit. L'épaisseur de la paroi du raccord trois voies est ainsi quasi-constante, ce qui augmente sa rigidité. L'embout peut être formé en utilisant également une compression axiale du conduit afin de favoriser l'amenée de matière vers l'embout et vers le renflement à former. L'invention concerne également une rampe d'alimentation en carburant dans une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend des raccords trois voies du type décrit ci-dessus et une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une telle rampe d'alimentation en carburant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un raccord trois voies selon l'art antérieur obtenu par hydroformage ; la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un raccord trois voies selon l'invention ; la figure 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne A-A du raccord de la figure 2 ; la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'une Hydroforming makes it possible to easily make the three-way connection according to the invention by using a matrix having a shape complementary to that of the coupling. The choice of substantially hyperbolic shapes for the connecting surfaces of the nozzle and the convex bulge in the conduit is motivated by the fact that this makes it possible to limit the friction of the duct wall on the walls of the matrix during deformation by application. pressure and avoids creating wrinkles on the sides of the tip. Therefore, the height of the tip obtained is greater for a given thickness of conduit compared to a fitting of the prior art. In addition, the presence in the matrix of a bulge zone diametrically opposite the tip allows a more uniform flow of the conduit material. The thickness of the wall of the three-way connector is thus almost constant, which increases its rigidity. The tip may be formed by also using axial compression of the conduit to promote the supply of material to the tip and the bulge to form. The invention also relates to a fuel supply ramp in a turbomachine, characterized in that it comprises three-way connections of the type described above and a turbomachine, characterized in that it comprises at least one such ramp of fuel supply. Other advantages and features of the invention will become apparent on reading the following description given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic view in axial section of a connection three pathways according to the prior art obtained by hydroforming; Figure 2 is a schematic axial sectional view of a three-way connector according to the invention; Figure 3 is a schematic sectional view along line A-A of the connector of Figure 2; FIG. 4 is a schematic view in axial section of a

4 matrice d'hydroformage pour former un raccord selon l'invention ; la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle d'un conduit cylindrique déformé par le procédé d'hydroformage selon l'invention. 4 hydroforming matrix for forming a coupling according to the invention; Figure 5 is a partial schematic view in axial section and on a larger scale of a cylindrical duct deformed by the hydroforming process according to the invention.

On se réfère d'abord à la figure 1 qui est une vue schématique d'un raccord trois voies 10 selon l'art antérieur. Ce raccord est formé d'un conduit 12 comportant deux extrémités 14 et 16 sensiblement coaxiales. Le raccord 10 comprend dans sa partie médiane un embout tubulaire 18 qui s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe 20 du conduit. Ce raccord présente une hauteur d'embout faible et le conduit 12 comporte en regard de l'embout 18, une zone 22 dans laquelle l'épaisseur de la paroi est inférieure à l'épaisseur de la paroi en dehors de cette zone, en raison du fluage de la matière vers l'embout 18. Referring first to Figure 1 which is a schematic view of a three-way connector 10 according to the prior art. This connection is formed of a conduit 12 having two ends 14 and 16 substantially coaxial. The connector 10 comprises in its median part a tubular nozzle 18 which extends in a direction substantially perpendicular to the axis 20 of the conduit. This connection has a low tip height and the conduit 12 comprises facing the nozzle 18, an area 22 in which the thickness of the wall is less than the thickness of the wall outside this zone, due to creep of the material towards the tip 18.

Selon l'invention, le raccord 10 comme représenté aux figures 2 et 3, comporte un renflement 24 convexe qui s'étend vers l'extérieur du conduit 12 et qui est diamétralement opposé à l'embout 14, ce renflement ayant une forme de dôme sensiblement sphérique. Le renflement 24 est raccordé au conduit 12 tubulaire par l'intermédiaire de parois 26 incurvées concaves. De manière similaire, l'embout 14 est raccordé au conduit 12 tubulaire par l'intermédiaire d'une paroi 28 annulaire incurvée et concave. Les parois 26 et 28 sont de préférence sensiblement hyperboliques comme cela sera indiqué ci-dessous plus en détail en référence à la figure 5. According to the invention, the connector 10, as shown in FIGS. 2 and 3, comprises a convex bulge 24 which extends towards the outside of the conduit 12 and which is diametrically opposed to the nozzle 14, this bulge having a dome shape substantially spherical. The bulge 24 is connected to the tubular conduit 12 via concave curved walls 26. Similarly, the tip 14 is connected to the tubular conduit 12 via a curved and concave annular wall 28. The walls 26 and 28 are preferably substantially hyperbolic as will be indicated below in more detail with reference to FIG.

Un tel raccord présente un double avantage : la hauteur de l'embout obtenu, de l'ordre de deux à trois fois le diamètre du conduit 12, est nettement plus importante que dans la technique antérieure, et l'épaisseur de la paroi du conduit 12 est quasi-constante. En particulier, le renflement 24 de la paroi du conduit 12, en regard de l'embout 18 ne présente pas une épaisseur plus faible. La rigidité du raccord 10 est ainsi améliorée. La jonction de ce raccord 10 à ses extrémités avec des conduits est ainsi facilitée car le soudage ou le brasage peut ainsi être réalisé dans une zone plus éloignée des zones de contrainte situées dans la partie basse de l'embout. L'épaisseur de la paroi est également suffisante pour permettre au raccord de résister à la pression d'un liquide. 5 Le procédé selon l'invention, illustré schématiquement par les figures 4 et 5, permet de fabriquer un raccord trois voies 10 formé d'une seule pièce. Ce procédé consiste essentiellement à former un orifice 30 dans un conduit cylindrique 32, l'orifice étant situé à l'emplacement de l'embout à 10 réaliser. Plus précisément, il consiste à introduire le conduit 32 dans un dispositif d'hydroformage, qui comprend dans l'exemple représenté en figure 4, une matrice 34 comportant un alésage 36 à l'intérieur duquel est inséré sans jeu le conduit tubulaire 32. La matrice comporte un passage 38 15 et diamétralement à l'opposé une cavité 40 concave sensiblement sphérique centrée sur l'axe du passage 38. Des surfaces 42 de forme sensiblement hyperboliques relient d'une part, le passage à l'alésage et d'autre part, la cavité à l'alésage. Des pistons 44 sont engagés à étanchéité dans les extrémités de 20 l'alésage 36 et comprennent chacun un canal axial 46 débouchant à une extrémité à l'intérieur du conduit 32 et relié à son autre extrémité à des moyens d'alimentation en fluide sous pression. L'introduction d'un fluide sous pression dans le conduit 32 à travers les canaux 46 des pistons 44 dans le sens des flèches A va provoquer la 25 mise sous pression du conduit 32 selon les flèches B. Les parois du conduit 32 vont ainsi être poussées contre la surface interne de la matrice 34. Le déplacement axial des pistons 36 l'un vers l'autre, dans le sens des flèches C permet de comprimer axialement le conduit 32 et de favoriser le fluage de matière dans le passage 38 et dans la cavité 40. 30 Comme représenté en figure 5, l'utilisation de parois 42 hyperboliques permet de réduire le frottement entre la matrice et les parois Such a connection has a double advantage: the height of the tip obtained, of the order of two to three times the diameter of the duct 12, is significantly greater than in the prior art, and the thickness of the wall of the duct 12 is almost constant. In particular, the bulge 24 of the wall of the duct 12 facing the endpiece 18 does not have a smaller thickness. The rigidity of the connector 10 is thus improved. The junction of this connector 10 at its ends with ducts is thus facilitated because welding or soldering can thus be performed in an area further from the stress zones located in the lower part of the nozzle. The thickness of the wall is also sufficient to allow the connection to withstand the pressure of a liquid. The method according to the invention, diagrammatically illustrated in FIGS. 4 and 5, makes it possible to manufacture a three-way connection 10 formed in one piece. This process essentially consists of forming an orifice 30 in a cylindrical duct 32, the orifice being situated at the location of the nozzle to be produced. More specifically, it consists in introducing the conduit 32 into a hydroforming device, which comprises in the example shown in FIG. 4, a matrix 34 having a bore 36 inside which the tubular conduit 32 is inserted without play. matrix comprises a passage 38 15 and diametrically opposite a substantially spherical concave cavity 40 centered on the axis of the passage 38. Surfaces 42 of substantially hyperbolic shape connect on the one hand, the passage to the bore and other the cavity to the bore. Pistons 44 are engaged in sealing in the ends of the bore 36 and each comprise an axial channel 46 opening at one end inside the conduit 32 and connected at its other end to means for supplying pressurized fluid. . The introduction of a fluid under pressure into the duct 32 through the channels 46 of the pistons 44 in the direction of the arrows A will cause the duct 32 to be pressurized according to the arrows B. The walls of the duct 32 will thus be pushed against the internal surface of the die 34. The axial displacement of the pistons 36 towards each other in the direction of the arrows C makes it possible to compress the duct 32 axially and to promote the creep of material in the passage 38 and in the The cavity 40. As shown in FIG. 5, the use of hyperbolic walls 42 makes it possible to reduce the friction between the matrix and the walls.

6 du conduit 32 grâce au fait que l'abscisse curviligne d'un point P sur la paroi 28 reste égale à l'abscisse rectiligne initiale de ce point sur le conduit 32. Corollairement, aucune ride n'est formée au voisinage de l'embout. La présence d'un renflement sphérique en regard de l'embout permet d'uniformiser le fluage de matière et le raccord ainsi formé a une épaisseur de paroi quasi-constante. La combinaison des parois hyperboliques et du renflement permet d'obtenir une hauteur d'extrusion plus importante que dans la technique antérieure. Le champ d'application de ce raccord 10 est ainsi élargi par l'amélioration de ses caractéristiques techniques et l'utilisation de ce raccord dans des domaines très exigeants comme l'aéronautique est ainsi rendue plus facile. Un raccord trois voies tel que décrit précédemment peut être utilisé, par exemple, dans les rampes d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. 6 of the duct 32 thanks to the fact that the curvilinear abscissa of a point P on the wall 28 remains equal to the initial rectilinear abscissa of this point on the duct 32. As a corollary, no wrinkle is formed in the vicinity of the tip. The presence of a spherical bulge opposite the endpiece makes it possible to standardize the creep of material and the connection thus formed has a quasi-constant wall thickness. The combination of the hyperbolic walls and the bulge provides a greater extrusion height than in the prior art. The field of application of this connector 10 is thus enlarged by improving its technical characteristics and the use of this connection in very demanding areas such as aeronautics is thus made easier. A three-way coupling as described above can be used, for example, in the fuel supply ramps of a combustion chamber of a turbomachine, such as a turbojet or an airplane turboprop.

Claims

A three-way connector (10), comprising a cylindrical duct (12) and at least one tubular nozzle (18) connected to the duct (12) and extending in a direction substantially perpendicular to the axis (20) of the duct, the conduit (12) and the nozzle (18) being formed in one piece, characterized in that the conduit (12) also comprises a bulge (24) convex extending outwardly and diametrically opposite the tip (18).

2. Fitting (10) according to claim according to claim 1, characterized in that the bulge (24) convex is substantially spherical dome-shaped.

3. Fitting (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the bulge (24) convex is connected to the conduit (12) cylindrical by walls (26) concave curved substantially hyperbolic.

4. Fitting (10) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the endpiece (18) tubular is connected to the conduit (12) cylindrical by walls (28) concave curved substantially hyperbolic.

5. A method of manufacturing a three-way connector (10) according to one of the preceding claims, characterized in that it consists in making this connection (10) by hydroforming from a conduit (32) having a cylindrical orifice (30) at the desired location of the tip (18).

6. Method according to claim 5, characterized in that the hydroforming comprises an axial compression of the cylindrical duct (32).

7. Fuel supply ramp in a turbomachine, such as a turbojet or turboprop aircraft, characterized in that it comprises three-way connectors according to one of claims 1 to 4.

8

8. Turbomachine such as a turbojet or turboprop aircraft, characterized in that it comprises at least one fuel supply rail according to claim 7.5