FR2938894A1

FR2938894A1 - Device for sealed connection of fuel duct and injector in turbomachine, has seal mounted between male and female endpieces, where male end piece has convex outer surface sealingly co-operating with conical inner surface of female endpiece

Info

Publication number: FR2938894A1
Application number: FR0806670A
Authority: FR
Inventors: Philippe Paul Marie Henry; Joel Roudil
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-05-28

Abstract

The device (10) has a tubular male endpiece (12) fixed to a fuel duct and engaged in a tubular female endpiece (14) that is fixed to an injector. A nut (16) is mounted on the male endpiece and screwed on a threaded part of the female endpiece. A sealing unit has a convex outer surface (26) of the male endpiece sealingly co-operating with a truncated conical inner surface (28) of the female endpiece to tighten the nut. Another sealing unit has an annular seal (32) mounted between the endpieces. The seal is made of metal or elastically deformable material.

Description

1 Dispositif de raccordement à double étanchéité 1 Double sealing connection device

La présente invention concerne un dispositif de raccordement étanche de deux éléments tels par exemple qu'un conduit d'alimentation en carburant et un injecteur, en particulier pour une chambre de combustion d'une 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'un premier embout solidaire d'une extrémité du conduit sur un second embout fileté solidaire de l'injecteur, et des moyens d'étanchéité à coopération de formes prévus sur les premier et second embouts et qui assurent une étanchéité du raccordement lorsque l'écrou porté par l'embout du conduit est serré sur l'embout de l'injecteur. The present invention relates to a device for sealing two elements, for example a fuel supply duct and an injector, in particular for a combustion chamber of a turbomachine. Known devices for connecting a fuel supply duct to an injector of a combustion chamber of a turbomachine generally comprise a nut for fixing a first nozzle secured to one end of the duct on a second nozzle threaded secured to the injector, and form-fitting sealing means provided on the first and second ends and which seal the connection when the nut carried by the nozzle of the duct is tightened on the nozzle 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 déjà prévu des moyens supplémentaires d'étanchéité montés entre des parties complémentaires des embouts du conduit et de l'injecteur. Cependant, les dispositifs de raccordement à double étanchéité connus sont généralement volumineux car ils comprennent souvent plusieurs zones d'étanchéité et/ou leur durée de montage/démontage est relativement longue à cause notamment de plusieurs points de serrage. 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 already been made for additional sealing means mounted between complementary parts of the ends of the conduit and the injector. However, the known double-sealing connection devices are generally bulky because they often comprise several sealing zones and / or their assembly / disassembly time is relatively long, especially because of several clamping points.

Par ailleurs, ces dispositifs ne respectent pas toujours les exigences réglementaires de résistance au feu. L'invention a pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes de la technique antérieure. Elle a pour objet un dispositif de raccordement à double étanchéité, c'est-à-dire un dispositif comprenant des premiers et des seconds moyens d'étanchéité entre des premier et second embouts de raccordement pour assurer une bonne étanchéité même en cas d'usure des moyens d'étanchéité à coopération de formes ou de desserrage d'un écrou de fixation. Elle propose à cet effet un dispositif de raccordement de deux éléments tels par exemple qu'un conduit d'alimentation en carburant et un injecteur, comprenant un embout tubulaire mâle destiné à être fixé à un premier des éléments et engagé dans un embout tubulaire femelle destiné à être fixé à un second des éléments, un écrou monté sur l'un des embouts et vissable sur une partie filetée de l'autre des embouts, des premiers et seconds moyens d'étanchéité entre les embouts mâle et femelle, les premiers moyens d'étanchéité étant du type à coopération de formes et étant formés sur le premier et le second embouts pour coopérer à étanchéité au serrage de l'écrou, et les seconds moyens d'étanchéité comprenant au moins un joint annulaire monté entre les embouts, caractérisé en ce que l'écrou est monté sur l'embout mâle et est vissé sur une partie filetée de l'embout femelle. Le dispositif de raccordement selon l'invention est essentiellement constitué de quatre pièces, ce qui simplifie son montage et son démontage et limite sa masse. La double étanchéité du raccordement est assurée par le contact des moyens à coopération de formes et par la déformation du joint annulaire entre les deux embouts de raccordement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint est monté entre des surfaces cylindriques coaxiales des embouts mâle et femelle, respectivement. Le joint est par exemple réalisé en métal ou dans un matériau élastiquement déformable. L'embout mâle comprend une surface extérieure tronconique ou en segment de sphère destinée à venir en appui contre une surface intérieure tronconique de l'embout femelle au serrage de l'écrou. L'embout femelle peut comprendre une portion sensiblement cylindrique comportant une surface cylindrique intérieure coopérant avec le joint et un filetage externe pour le vissage de l'écrou. In addition, these devices do not always meet the regulatory requirements for fire resistance. The invention aims to provide a simple, effective and economical solution to these problems of the prior art. It relates to a double-sealing connection device, that is to say a device comprising first and second sealing means between first and second connection ends to ensure a good seal even in case of wear sealing means cooperating with forms or loosening of a fastening nut. To this end, it proposes a device for connecting two elements such as, for example, a fuel supply duct and an injector, comprising a male tubular end piece intended to be fixed to a first of the elements and engaged in a female tubular end intended to to be fixed to a second of the elements, a nut mounted on one of the end pieces and screwed onto a threaded portion of the other of the end pieces, first and second sealing means between the male and female ends, the first means of sealing being of the shape-cooperation type and being formed on the first and the second end pieces to cooperate in sealing when the nut is tightened, and the second sealing means comprising at least one annular seal fitted between the end pieces, characterized in that the nut is mounted on the male end and is screwed onto a threaded portion of the socket. The connecting device according to the invention essentially consists of four parts, which simplifies its assembly and disassembly and limits its mass. The double sealing of the connection is ensured by the contact of the shape-forming means and by the deformation of the annular seal between the two connection ends. According to another characteristic of the invention, the seal is mounted between coaxial cylindrical surfaces of the male and female ends, respectively. The seal is for example made of metal or an elastically deformable material. The spigot comprises a frustoconical outer surface or sphere segment intended to abut against a frustoconical inner surface of the socket at the tightening of the nut. The socket may comprise a substantially cylindrical portion having an inner cylindrical surface cooperating with the seal and an external thread for screwing the nut.

Le joint peut être monté dans une gorge annulaire de l'embout mâle ou femelle. En variante, le joint est monté sur une portée cylindrique de l'embout mâle et est en appui axial d'un côté sur une paroi radiale de cet embout. Ce joint peut être en appui axial de l'autre côté sur une paroi radiale de l'embout femelle ou sur un élément annulaire rapporté et fixé sur la portée cylindrique de l'embout mâle. Les premiers moyens d'étanchéité peuvent être situés axialement entre l'extrémité libre de l'embout mâle et le joint ou, en variante, le joint peut être situé axialement entre l'extrémité libre de l'embout mâle et les premiers moyens d'étanchéité. Des moyens de blocage en rotation de l'écrou vissé sur l'embout femelle peuvent en outre être prévus et comprennent par exemple un fil frein engagé dans des trous de l'écrou et de l'embout femelle. The seal can be mounted in an annular groove of the male or female end. Alternatively, the seal is mounted on a cylindrical surface of the male end and is axially supported on one side on a radial wall of this endpiece. This seal may be axially supported on the other side on a radial wall of the socket or on an annular element attached and fixed to the cylindrical surface of the spigot end. The first sealing means may be located axially between the free end of the male end and the seal or, alternatively, the seal may be located axially between the free end of the male end and the first means of seal. Locking means in rotation of the nut screwed onto the socket can also be provided and include for example a brake wire engaged in holes of the nut and the socket.

L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement 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 dispositif de raccordement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée du dispositif de la figure 1 ; - les figures 3 à 7 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 emerge more clearly on reading the following description given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view in axial section of a connecting device according to the invention; - Figure 2 is a schematic perspective exploded view of the device of Figure 1; - Figures 3 to 7 are schematic axial sectional views of alternative embodiments of the device according to the invention.

Le dispositif de raccordement 10 selon l'invention représenté aux figures 1 et 2 comprend un embout tubulaire mâle 12 dont une partie avant est engagée dans une partie avant d'un embout tubulaire femelle 14, et un écrou de fixation 16 monté sur l'embout mâle 12 et destiné à être vissé sur une partie filetée de l'embout femelle 14. The connecting device 10 according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 comprises a male tubular endpiece 12, a front part of which is engaged in a front part of a female tubular endpiece 14, and a fixing nut 16 mounted on the endpiece. male 12 and intended to be screwed onto a threaded portion of the female end 14.

Ce dispositif 10 peut être utilisé pour raccorder un conduit d'alimentation en carburant à un injecteur d'une chambre de combustion de turbomachine. Dans ce cas, l'embout mâle 12 est fixé à son extrémité arrière 18 à une extrémité du conduit de carburant (non représenté), et l'embout femelle 14 est fixé à son extrémité arrière 20 à l'injecteur (non représentée). La fixation des embouts 12, 14 sur le conduit et l'injecteur peut être réalisée par soudage, brasage, frettage, sertissage, etc. L'écrou 16 comprend à son extrémité arrière un rebord annulaire interne 22 destiné à venir en appui axial sur une face radiale d'un épaulement annulaire externe 23 de l'embout mâle 12, pour retenir l'écrou axialement sur l'embout mâle, en direction de l'embout femelle 14, et pour solliciter l'embout mâle vers l'embout femelle lors du serrage de l'écrou. L'écrou 16 comprend au niveau de sa partie avant un filetage interne 24 destiné à coopérer avec un filetage externe 25 prévu sur la partie avant de l'embout femelle 14. L'embout mâle 12 comprend au voisinage de son extrémité avant une surface extérieure 26 convexe par exemple en segment de sphère qui est destinée à venir en appui sur une surface intérieure tronconique 28 de l'embout femelle 14 au serrage de l'écrou 16. Lorsque l'écrou 34 est serré sur l'embout femelle 14, les surfaces 26, 28 sont appliquées et serrées axialement l'une contre l'autre et assurent une étanchéité primaire du raccordement. Une gorge annulaire 30 est formée dans une surface cylindrique 31 externe de l'embout mâle 12 et reçoit un joint annulaire d'étanchéité 32 en caoutchouc ou en élastomère. La surface cylindrique 31 de l'embout 12 s'étend depuis la surface 26 en segment de sphère jusqu'à l'épaulement annulaire 23. Le joint 32 est déformé élastiquement pour être monté dans la gorge 30. Le joint 32 est serré radialement entre le fond de la gorge 30 et une surface cylindrique interne 34 de l'embout femelle 14 et constitue des moyens d'étanchéité secondaire. Cette surface cylindrique 34 est formée sur une partie d'extrémité avant sensiblement cylindrique de l'embout 14, dont la surface externe comprend le filetage externe 24. This device 10 can be used to connect a fuel supply duct to an injector of a turbomachine combustion chamber. In this case, the spigot end 12 is attached to its rear end 18 at one end of the fuel duct (not shown), and the spigot end 14 is attached at its rear end 20 to the injector (not shown). The attachment of the tips 12, 14 to the conduit and the injector can be achieved by welding, brazing, shrinking, crimping, etc. The nut 16 comprises at its rear end an inner annular flange 22 intended to bear axially on a radial face of an outer annular shoulder 23 of the spigot end 12, to retain the nut axially on the spigot end, towards the female end 14, and to bias the male end towards the female end when tightening the nut. The nut 16 comprises at its front portion an internal thread 24 intended to cooperate with an external thread 25 provided on the front portion of the female end 14. The male end 12 comprises in the vicinity of its front end an outer surface 26 convex for example in sphere segment which is intended to abut on a frustoconical inner surface 28 of the female end 14 to the tightening of the nut 16. When the nut 34 is tightened on the female end 14, the surfaces 26, 28 are applied and axially clamped against each other and provide a primary seal of the connection. An annular groove 30 is formed in an outer cylindrical surface 31 of the spigot end 12 and receives an annular seal 32 made of rubber or elastomer. The cylindrical surface 31 of the nozzle 12 extends from the surface 26 in sphere segment to the annular shoulder 23. The seal 32 is elastically deformed to be mounted in the groove 30. The seal 32 is clamped radially between the bottom of the groove 30 and an inner cylindrical surface 34 of the female end 14 and constitutes secondary sealing means. This cylindrical surface 34 is formed on a substantially cylindrical front end portion of the tip 14, whose outer surface comprises the external thread 24.

L'embout femelle 14 comprend une portion 36 à section hexagonale sur laquelle on engage un outil pour l'immobilisation en rotation de l'embout femelle 14 lors du vissage de l'écrou 16. Cette portion 36 se trouve en arrière du filetage 25 de l'embout femelle 14. The female end 14 comprises a portion 36 with a hexagonal section on which is engaged a tool for immobilizing in rotation the female endpiece 14 during the screwing of the nut 16. This portion 36 is behind the thread 25 of the female end 14.

Lorsque l'écrou 16 est vissé sur l'embout femelle 14, le rebord annulaire arrière 22 de l'écrou vient en appui sur l'épaulement 23 de l'embout mâle 12 et pousse axialement celui-ci vers l'embout femelle 14 jusqu'à ce que les surfaces 26 et 28 des embouts soient en appui l'une sur l'autre. When the nut 16 is screwed onto the female end 14, the rear annular flange 22 of the nut abuts on the shoulder 23 of the male end 12 and axially pushes it towards the female end 14 until the surfaces 26 and 28 of the end pieces bear against one another.

Le dispositif de raccordement comprend en outre des moyens de blocage en rotation de l'écrou 16 en position serrée sur l'embout femelle 14, qui comprennent un ou plusieurs fils freins (non représentés) engagés dans des trous 40 de l'écrou et dans des trous 42 de la portion 36 de l'embout femelle 14. The connecting device further comprises means for locking the nut 16 in a tight position on the female end 14, which comprise one or more brake wires (not shown) engaged in holes 40 of the nut and in holes 42 of the portion 36 of the female end 14.

Dans la variante de réalisation de la figure 3, le dispositif de raccordement 110 diffère de celui précédemment décrit essentiellement en ce que le joint 132 est monté sur une portée cylindrique 144 de l'extrémité avant de l'embout mâle 112. Ce joint 132 est en appui axial du côté opposé à l'embout femelle 114 sur une paroi radiale d'un épaulement de l'embout male 112. Ce joint 132 peut être mis en place sur la portée cylindrique 144 en le déplaçant simplement en translation axiale vers l'embout mâle 112. Ce joint peut être réalisé au moins en partie en métal de façon à augmenter sa résistance aux basses et aux hautes températures, de façon par exemple à assurer une étanchéité du raccordement même en cas de feu. L'embout femelle 114 et l'écrou 116 sont similaires à ceux précédemment décrits. Dans le mode de réalisation de la figure 4, un élément annulaire 246 est rapporté et fixé sur la portée cylindrique avant 244 de l'embout mâle pour retenir axialement le joint 232 sur cette portée. Le joint 232 est ainsi empêché de se désengager de la portée 244 de l'embout mâle lors du démontage et du retrait de l'embout femelle 214. Le joint est ici formé d'un anneau métallique à section en C dont l'ouverture est orientée axialement vers l'embout femelle 214. L'écrou 216 est similaire à celui précédemment décrit. Dans la variante de la figure 5, le joint 332 est maintenu axialement sur la portée cylindrique avant 344 de l'embout mâle par appui axial sur une paroi radiale de l'embout femelle 314. Le joint est ici formé d'un anneau métallique à section en C dont l'ouverture est orientée radialement vers l'intérieur. L'écrou 316 est similaire à celui précédemment décrit. Dans la variante de la figure 6, le joint 432 est monté dans une gorge annulaire interne 430 de l'embout femelle 414 et coopère avec une surface cylindrique externe de l'embout mâle 412. L'écrou 416 est similaire à celui précédemment décrit. Dans le mode de réalisation de la figure 7, l'embout mâle 512 comprend à son extrémité avant une surface extérieure tronconique 526 destinée à venir en appui axial sur une surface intérieure tronconique 528 complémentaire de l'embout femelle 514, au serrage de l'écrou 516. Dans les modes de réalisation des figures 1, 2 et 7, les surfaces d'appui des premiers moyens d'étanchéité se trouvent axialement entre l'extrémité avant de l'embout mâle et le joint des seconds moyens d'étanchéité, alors que dans les modes de réalisation des figures 3 à 6, le joint des seconds moyens d'étanchéité se trouve axialement entre l'extrémité avant de l'embout mâle et les surfaces d'appui des premiers moyens d'étanchéité. In the variant embodiment of FIG. 3, the connection device 110 differs from that previously described essentially in that the seal 132 is mounted on a cylindrical surface 144 of the front end of the male end 112. This seal 132 is in axial support on the opposite side to the female end 114 on a radial wall of a shoulder of the male endpiece 112. This seal 132 can be put in place on the cylindrical seat 144 by simply moving it in axial translation towards the male end 112. This seal can be made at least partly of metal so as to increase its resistance to low and high temperatures, so for example to ensure a tightness of the connection even in case of fire. The female end 114 and the nut 116 are similar to those previously described. In the embodiment of Figure 4, an annular element 246 is attached and fixed on the front cylindrical bearing surface 244 of the spigot to axially retain the seal 232 on this scope. The seal 232 is thus prevented from disengaging from the bearing surface 244 of the spigot during disassembly and removal of the spigot 214. The seal here is formed of a metal ring with a C section whose opening is oriented axially towards the female end 214. The nut 216 is similar to that previously described. In the variant of Figure 5, the seal 332 is held axially on the cylindrical bearing surface 344 of the male end by axial support on a radial wall of the female end 314. The seal is formed of a metal ring to C section whose opening is oriented radially inward. The nut 316 is similar to that previously described. In the variant of Figure 6, the seal 432 is mounted in an inner annular groove 430 of the female end 414 and cooperates with an outer cylindrical surface of the male end 412. The nut 416 is similar to that previously described. In the embodiment of Figure 7, the male end 512 comprises at its front end a frustoconical outer surface 526 intended to bear axially on a frustoconical inner surface 528 complementary to the female end 514, the clamping of the nut 516. In the embodiments of Figures 1, 2 and 7, the bearing surfaces of the first sealing means are located axially between the front end of the male end and the seal of the second sealing means, while in the embodiments of Figures 3 to 6, the seal of the second sealing means is axially between the front end of the male end and the bearing surfaces of the first sealing means.

Claims

REVENDICATIONS1. Device (10) for sealing two elements, for example a fuel supply pipe and an injector, comprising a male tubular end piece (12) intended to be fixed to a first of the elements and engaged in a female tubular endpiece (14) intended to be fixed to a second of the elements, a nut (16) mounted on one of the end pieces and screwed onto a threaded portion of the other of the end pieces, first and second sealing means between the end pieces male and female, the first sealing means (26, 28) being of the form-cooperation type and formed on the first and second end pieces to cooperate in sealing when the nut is tightened, and the second sealing means comprising at less an annular seal (32) mounted between the end pieces, characterized in that the nut is mounted on the male end and is screwed onto a threaded portion of the socket.

2. Device according to claim 1, characterized in that the seal (32) is mounted between coaxial cylindrical surfaces of the male end (12) and female (14), respectively.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the male end (12) comprises a frustoconical outer surface (26) or a sphere segment intended to bear against a frustoconical inner surface (28) of the female end (14), tightening the nut (1 6).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the female end (14) comprises a substantially cylindrical portion having an inner cylindrical surface (34) cooperating with the seal (32) and an external thread (25) for screwing the nut (16).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the seal (32) is mounted in an annular groove (30) of the male end (12) or female (14).

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the seal (132) is mounted on a cylindrical surface (144) of the male end (112) and is axially supported on one side on a radial wall of this mouthpiece.

7. Device according to claim 6, characterized in that the seal (232) bears axially on the other side on a radial wall of the socket (214) or on an annular element (246) reported and fixed on the cylindrical bearing of the male end.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first sealing means (26, 28) are located axially between a free end of the male end (12) and the seal (32), or seal is located axially between the free end of the male end and the first sealing means.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for locking in rotation of the nut (16) in a tight position on the female end (14), these means being for example a wire brake engaged in holes (40, 42) of the nut and the socket.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the seal (32) is made of metal or an elastically deformable material.