FR2944089A1

FR2944089A1 - Accrochage de chambre annulaire de combustion

Info

Publication number: FR2944089A1
Application number: FR0901701A
Authority: FR
Inventors: Didier Hippolyte Hernandez; Romain Nicolas Lunel; Thomas Olivier Marie Noel
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-10-08
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: FR2944089B1

Abstract

Turbomachine à chambre annulaire de combustion, cette chambre (42) comprenant à son extrémité aval une bride (46) de liaison à un carter externe (44), l'extrémité (48) de la bride étant fixée sur le carter externe (44) par des boulons radiaux qui sont répartis autour de l'axe de la turbomachine, le carter externe (44, 66) étant continu entre l'extrémité amont de la chambre de combustion et l'extrémité aval d'un carter interne (62) de turbine haute pression.

Description

Accrochage de chambre annulaire de combustion

L'invention concerne l'accrochage d'une chambre annulaire de combustion dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. La chambre de combustion d'une telle turbomachine est souvent portée à son extrémité aval par un carter externe au moyen d'une bride annulaire radiale qui est fixée par des boulons sur une bride annulaire radiale du carter externe, qui sert également à la fixation d'une bride annulaire radiale de l'extrémité amont d'un carter interne de turbine haute pression, la bride annulaire radiale de la chambre étant par exemple serrée entre la bride annulaire du carter externe et celle du carter interne de la turbine haute pression. Ces brides annulaires radiales constituent une zone de discontinuité dans l'étendue axiale du carter externe, notamment lorsque celui-ci est d'une pièce avec un carter externe de turbine haute pression, et cette discontinuité influe de façon négative sur la raideur du carter externe et sur sa durée de vie. Ces brides radiales et leurs boulons de fixation représentent par ailleurs une part non négligeable de la masse et du coût de fabrication de la chambre de combustion, du carter externe de la chambre et du carter interne de la turbine haute pression. La présente invention a notamment pour but d'éviter ou au moins de réduire ces inconvénients.

Elle propose à cet effet une turbomachine à chambre annulaire de combustion, cette chambre comprenant à son extrémité aval une bride de liaison à un carter externe, caractérisée en ce que la bride de liaison est fixée sur le carter externe par des boulons radiaux répartis circonférentiellement autour de l'axe de la turbomachine.

Grâce à cette fixation par des boulons radiaux, la partie de la bride annulaire de la chambre de combustion qui est fixée sur le carter externe peut être cylindrique et non pas radiale. On évite ainsi les brides annulaires radiales qui devaient être formées auparavant sur le carter externe, à l'extrémité aval de la chambre de combustion et à l'extrémité amont du carter interne de la turbine haute pression.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le carter externe de la chambre de combustion est continu entre l'extrémité amont de cette chambre et l'extrémité aval du carter interne de la turbine haute pression. Cette continuité améliore la raideur du carter externe et augmente sa durée de vie.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité de la bride de liaison est percée d'orifices radiaux de passage des boulons de fixation sur le carter externe et ces boulons sont montés avec un jeu axial dans les orifices de la bride et/ou du carter externe pour un réglage du positionnement axial de la chambre dans le carter externe, ce qui permet par exemple un réglage de l'enfoncement axial des injecteurs dans des orifices du fond de chambre à l'extrémité amont de la chambre de combustion. Dans un premier mode de réalisation, les boulons de fixation sont montés depuis l'extérieur dans des orifices radiaux du carter externe et de la bride de liaison et sont vissés dans des écrous qui sont appliqués sur la face interne de l'extrémité cylindrique de la bride de liaison. Des joints d'étanchéité sont interposés entre les têtes des boulons, qui sont extérieures au carter externe, et des parties planes de la surface externe du carter externe, pour réduire ou annuler les fuites en ces points de fixation. Les écrous sont par ailleurs du type autofreinant ou bien sont fixés, par exemple par soudure ou par sertissage, sur la bride de liaison. Dans une variante de réalisation de l'invention, les boulons de fixation sont insérés depuis l'intérieur du carter externe à travers les orifices de la bride de liaison et sont vissés dans des trous borgnes du carter externe.

Celui-ci comprend avantageusement des bossages extérieurs dans lesquels sont formés des trous borgnes radiaux débouchant vers l'intérieur du carter et recevant les boulons de fixation de la bride de liaison. L'extrémité amont d'un carter interne de la turbine haute pression, qui est monté depuis l'aval à l'intérieur du carter externe de la chambre de combustion, peut venir en appui radial sur une surface interne du carter externe et en appui axial sur l'extrémité de la bride de liaison de la chambre. De façon générale, l'invention permet de réduire d'environ 7% la 10 masse du carter externe de la chambre de combustion. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : 15 - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une chambre annulaire de combustion de turbomachine selon la technique antérieure ; - la figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe axiale de 20 l'accrochage d'une chambre annulaire de combustion selon l'invention ; - la figure 4 est une vue agrandie d'une partie de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale de l'accrochage de la chambre annulaire de combustion selon une variante de réalisation de l'invention ; 25 - la figure 6 est une vue agrandie d'une partie de la figure 5. La figure 1 représente schématiquement l'accrochage d'une chambre annulaire de combustion d'une turbomachine selon la technique antérieure, cet accrochage étant réalisé au moyen d'une bride annulaire radiale 10 formée à l'extrémité aval d'une paroi externe de révolution de la 30 chambre annulaire de combustion 12, la bride annulaire radiale 10 de la chambre étant serrée entre une bride annulaire radiale 14 d'un carter externe 16 qui entoure la chambre de combustion et une bride annulaire radiale 18 formée à l'extrémité amont d'un carter interne 20 d'une turbine haute pression qui est située en sortie de la chambre de combustion 12 et dont on a représenté une partie du distributeur d'entrée 22 et du rotor 24.

Le carter externe 16 est formé d'une pièce avec un carter externe 26 de la turbine haute pression, ce carter externe 26 entourant le carter interne 20 de la turbine et comportant des moyens connus de pilotage des jeux aux extrémités des aubes de la turbine. Par ailleurs, le carter externe 16 de la chambre de combustion porte une bougie d'allumage 28 qui débouche à l'intérieur de la chambre de combustion, et des moyens 30 d'injection de carburant à l'extrémité amont de la chambre de combustion. Les brides radiales 10, 14 et 18 de la chambre annulaire de combustion, du carter externe 16 et du carter externe 20 de la turbine haute pression respectivement, sont fixées ensemble par des boulons 32 qui s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de la turbomachine et qui sont régulièrement répartis sur la circonférence des brides radiales 10, 14 et 18, à l'extérieur du carter externe 16 de la chambre et du carter interne 20 de la turbine haute pression.

Ces brides radiales et leurs boulons de fixation 32 créent une discontinuité dans l'étendue axiale du carter externe 16, 26 et ont pour effet de diminuer la raideur de ce carter externe et de réduire sa durée de vie. Par ailleurs, ils représentent une part non négligeable de la masse et du coût de fabrication de la chambre annulaire de combustion, de son carter externe 16 et du carter interne 20 de la turbine haute pression. La présente invention, dont deux modes de réalisation sont représentés aux figures 3 à 6, permet de remédier à ces inconvénients. Selon le premier mode de réalisation des figures 3 et 4, l'extrémité aval de la chambre annulaire de combustion 42 est accrochée au carter externe 44 par l'intermédiaire d'une bride annulaire 46 élastiquement déformable en direction radiale et dont l'extrémité cylindrique 48 est appliquée sur une partie cylindrique 50 du carter externe 44 et est fixée à cette partie du carter par des boulons radiaux 52 qui s'étendent dans des orifices radiaux de la partie 50 du carter 44 et de la partie 48 de la bride 46 et qui sont répartis de façon régulière autour de l'axe de la turbomachine.

Les boulons 52 sont montés dans ces orifices depuis l'extérieur du carter 44 et sont vissés dans des écrous 54 situés à l'intérieur de l'extrémité cylindrique 48 de la bride annulaire 46. Les écrous 54 sont autofreinants ou bien peuvent être fixés, par exemple par soudure ou par sertissage, sur la face interne de l'extrémité 10 cylindrique 48 de la bride 46. Des joints annulaires d'étanchéité 56 sont interposés entre les têtes des boulons 52 et des faces planes usinées sur la partie cylindrique 50 du carter externe 44 autour des orifices de passage des boulons, pour réduire ou annuler les fuites de gaz par ces orifices en fonctionnement.

15 Par ailleurs, les orifices formés dans l'extrémité cylindrique 48 de la bride 46 et/ou dans la partie cylindrique 50 du carter externe 44 ont des diamètres ou des dimensions longitudinales supérieurs au diamètre des boulons 52, pour permettre un réglage du positionnement axial de la chambre de combustion 42 par rapport au carter externe 40 et donc un 20 réglage de l'enfoncement axial d'une tête d'injecteur 58 dans un système 60 d'alimentation de la chambre de combustion en air et en carburant (figure 3). Le carter interne 62 de la turbine haute pression présente une extrémité amont 64 à face externe cylindrique qui vient en appui radial sur 25 la face interne de la partie cylindrique 50 du carter externe 44, qui est prolongée vers l'aval par le carter externe 66 de la turbine haute pression, les carters externes 44 et 66 étant liés l'un à l'autre sans discontinuité. Les boulons 52 se trouvent sur une circonférence dont le diamètre est inférieur à celui de la circonférence de répartition des boulons 32 de la 30 technique antérieure illustrée aux figures 1 et 2, ce qui permet de réduire le nombre de boulons, la masse totale de ces boulons et du carter 44, et leur coût. En outre, la réalisation d'orifices radiaux pour le montage des boulons 52 dans les parties cylindriques 48 et 50 de la bride de liaison 46 du carter 44 est beaucoup moins coûteuse que la réalisation des brides radiales 10, 14 et 18 de la technique antérieure. On notera enfin que l'extrémité amont 64 du carter interne de la turbine haute pression peut venir en appui axial sur l'extrémité aval de la bride de liaison 46 pendant le fonctionnement de la turbomachine, ce qui limite les vibrations et permet la transmission des efforts axiaux. La variante de réalisation des figures 5 et 6 ne diffère du mode de réalisation des figures 3 et 4 que par le sens de montage des boulons 52, qui sont mis en place depuis l'intérieur des carters 44 et 66 et qui sont reçus dans des alésages borgnes 68 formés radialement dans des bossages radiaux 70 qui sont en saillie vers l'extérieur sur la surface externe du carter externe 44 et sont répartis de façon régulière autour de l'axe longitudinal de la turbomachine. Des douilles autofreinantes 72 peuvent être montées à l'intérieur des alésages borgnes 68 pour recevoir les tiges filetées des boulons 52 et empêcher leur dévissage. Un point de soudure 74 peut aussi être formé entre la tête de chaque boulon 52 et l'extrémité cylindrique 48 de la bride de liaison 46 de la chambre de combustion. Le carter interne 62 de la turbine haute pression est fixé à son extrémité aval par boulonnage sur une bride radiale du carter externe 66. Les efforts axiaux transitent donc par les carters 44 et 66 entre une bride amont de fixation du carter 44 et une bride aval de fixation du carter 66. Les boulons 52 servent uniquement à l'accrochage de l'extrémité aval de la chambre annulaire de combustion 42 et n'ont plus de rôle de transmission d'effort entre les extrémités amont et aval des carters 44, 66, de sorte que le nombre de ces boulons peut être notablement réduit, ce qui se traduit par une diminution de la masse et du coût. Par ailleurs, la bride 46 de liaison de l'extrémité aval de la chambre de combustion 42 au carter externe 44 a une forme coudée ou ondulée (en V à sommet orienté vers l'amont dans les réalisations des figures 3 à 6), ce qui permet d'absorber la dilation radiale de la chambre 42 par rapport au carter externe 44 lors du fonctionnement de la turbomachine.

Claims

Revendications1. Turbomachine à chambre annulaire de combustion, cette chambre comprenant à son extrémité aval une bride (46) de liaison à un carter externe (44), caractérisée en ce que la bride de liaison (46) est fixée sur le carter externe (44) par des boulons radiaux (52) répartis circonférentiellement autour de l'axe de la turbomachine.
2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le carter externe (44) est continu entre l'extrémité amont de la chambre de combustion et l'extrémité aval d'un carter interne (62) de turbine haute pression.
3. Turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'extrémité de la bride de liaison (46) est cylindrique et percée d'orifices radiaux de passage des boulons (52) de fixation sur le carter externe.
4. Turbomachine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les boulons (52) sont montés avec un jeu axial dans les orifices de la bride (46) et/ou du carter externe (44) pour un réglage du positionnement axial de la chambre (42) dans le carter externe (44).
5. Turbomachine selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les boulons (52) sont montés depuis l'extérieur dans des orifices radiaux du carter externe (44) et de la bride (46) et sont vissés dans des écrous (54) appliqués sur la face interne de l'extrémité cylindrique (48) de la bride.
6. Turbomachine selon la revendication 5, caractérisée en ce que des joints d'étanchéité (56) sont interposés entre les têtes des boulons (52) extérieures au carter externe (44) et des parties planes de la surface externe du carter externe (44).
7. Turbomachine selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les écrous (54) sont autofreinants ou fixés sur la bride de liaison (46).
8. Turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les boulons (52) sont insérés depuis l'intérieur du carter externe (44) à travers les orifices de la bride (46) dans des trous borgnes du carter externe (44).
9. Turbomachine selon la revendication 8, caractérisée en ce que le carter externe (44) comprend des bossages extérieurs (70) dans lesquels sont formés des trous borgnes radiaux débouchant vers l'intérieur du carter et recevant les boulons (52) de fixation de la bride de liaison.
10. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bride de liaison (46) comprend une partie coudée ou ondulée élastiquement déformable en direction radiale.
11. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité amont (64) d'un carter interne de turbine haute pression monté à l'intérieur du carter externe (44) de la chambre de combustion est en appui radial sur une surface interne du carter externe (44) et s'appuie axialement sur l'extrémité (48) de la bride de liaison (46) de la chambre de combustion.