FR3049617A1 - Procede de reconditionnement d'une paroi multi-perforee - Google Patents

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Abstract

Procédé de reconditionnement d'une paroi multi-perforée comportant un côté froid et un côté chaud et traversée d'orifices de refroidissement (16), dans lequel, le côté chaud ayant été préalablement débarrassé de son revêtement thermique d'origine, il est procédé à une application d'un nouveau revêtement thermique (20) d'une épaisseur prédéterminée sur le côté chaud (10b) de la paroi multi-perforée (10), et à une élimination de la paroi multi-perforée du revêtement thermique incrusté au niveau des orifices de refroidissement.

Description

Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général des chambres de combustion de turbomachine. Elle vise plus particulièrement une paroi annulaire pour chambre de combustion directe ou à flux inversé refroidie par un procédé dit de «multiperforation».
Les parois annulaires interne (ou virole interne) et externe (ou virole externe) qui sont reliées en amont par une paroi transversale formant fond de chambre sont soumises aux températures élevées des gaz provenant de la combustion du mélange air/carburant. Ces parois sont donc, de leur côté chaud, typiquement recouvertes d'une barrière thermique permettant à la paroi de résister à ces températures élevées. De plus, afin d’en améliorer le refroidissement, plusieurs milliers d'orifices de refroidissement sont percés au travers des parois sur toute leur surface et permettent à l’air circulant à l’extérieur de la chambre de pénétrer à l’intérieur de celle-ci en formant le long de ces parois des films d’air de refroidissement.
Avec le temps, il se produit toutefois une détérioration de la barrière thermique et se pose alors la question de son possible reconditionnement. Lors de la fabrication originelle de la paroi, le perçage des orifices de refroidissement est effectué après la réalisation de la barrière thermique, par exemple par projection thermique, de sorte que si, après enlèvement de la barrière thermique initiale du fait de cette détérioration, on réapplique directement une nouvelle barrière thermique sur la paroi percée, on obture nécessairement tout ou partie des orifices de refroidissement. Or, ces orifices ne peuvent malheureusement pas être repercés du fait des tolérances existantes (tolérance de la machine, du positionnement, des dimensions de trous) qui ne permettent pas un contre-perçage suffisamment précis de chacun de ces plusieurs milliers d'orifices. Il en résulte un non-respect de la perméabilité et donc un mauvais refroidissement de la chambre.
Objet et résumé de l’invention
La présente invention a donc pour but de pallier de tels inconvénients en proposant un procédé de reconditionnement d'une paroi multi-perforée qui permet de redonner à cette paroi ses propriétés de barrière thermique d'origine. A cet effet, il est prévu un procédé de reconditionnement d'une paroi multi-perforée comportant un côté froid et un côté chaud et traversée d'orifices de refroidissement, procédé comportant les étapes successives suivantes, ledit côté chaud ayant été préalablement débarrassé de son revêtement thermique d'origine : . application d'un nouveau revêtement thermique d'une épaisseur prédéterminée sur le côté chaud de ladite paroi multi-perforée, . élimination de ladite paroi multi-perforée du revêtement thermique incrusté au niveau desdits orifices de refroidissement.
Ainsi on peut retrouver la perméabilité initiale de la paroi et aucun nouveau perçage n'est à prévoir.
De préférence, lesdites étapes d'application d'un revêtement et d'élimination du revêtement thermique incrusté au niveau desdits orifices de refroidissement sont répétées jusqu'à l'obtention d'une épaisseur de revêtement désirée.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé peut comporter en outre les étapes suivantes effectuées préalablement à l'étape d'application du nouveau revêtement thermique : . masquage desdits orifices de refroidissement par un produit de masquage destiné à pénétrer dans lesdits orifices de refroidissement, . élimination dudit produit de masquage recouvrant le côté chaud de ladite paroi multi-perforée.
Avantageusement, le masquage desdits orifices de refroidissement est obtenu par immersion, trempage ou pulvérisation de ladite paroi multi-perforée.
De préférence, le masquage est effectué à une température d'application prédéterminée comprise entre 200°C et 500°C et ledit produit de masquage est apte à sécher à une température n'excédant pas ladite température d'application prédéterminée.
Avantageusement, ledit produit de masquage est choisi parmi l'un des composants suivants : cire, silicone semi-liquide, silicone stop-off, matériau plastique thermodurcissable.
De préférence, le revêtement thermique est obtenu par projection ou dépôt en phase vapeur et l'élimination du revêtement thermique incrusté au niveau desdits orifices de refroidissement est obtenue par grenaillage depuis ladite paroi froide ou par vibrations ou ultrasons dans une enceinte.
La présente invention a également pour objet Paroi multi-perforée dont la paroi est reconditionnée selon le procédé tel que défini précédemment.
Brève description des dessins D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - les figures IA à 1D montrent dans un premier mode de réalisation les étapes de mise en oeuvre du procédé de reconditionnement d'une paroi multi-perforée selon l'invention ; - les figures 2A à 2H montrent dans un second mode de réalisation les étapes de mise en œuvre du procédé de reconditionnement d’une paroi multi-perforée selon l'invention; et - la figure 3 est une vue schématique d'une partie de paroi multi-perforée objet du procédé de reconditionnement selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
Une chambre de combustion de turbomachine se divise classiquement en une zone dite « primaire » (ou zone de combustion) et une zone dite « secondaire » (ou zone de dilution) située en aval de la précédente (l’aval s'entend par rapport à une direction générale axiale d'écoulement des gaz à l’intérieur de la chambre de combustion).
La figure 3 illustre un exemple de paroi annulaire 10 interne ou externe d'une chambre de combustion présentant un côté froid disposé du côté d'un espace annulaire existant entre une enveloppe interne ou externe d'un carter de la chambre et dans lequel circule de l’air comprimé destiné à la combustion, à la dilution et au refroidissement de la chambre et un côté chaud tourné vers l’intérieur de la chambre de combustion et recouvert classiquement d'un revêtement de protection thermique. L’air qui alimente la zone primaire de la chambre de combustion est introduit par une rangée circonférentielle de trous primaires 12 pratiqués dans la paroi annulaire 10 de la chambre sur toute sa circonférence tandis que l'air alimentant la zone secondaire de la chambre, emprunte une pluralité de trous de dilution 14 également formés dans la paroi annulaire 10 sur toute sa circonférence. Ces trous de dilution sont alignés selon une rangée circonférentielle qui est décalée axialement vers l'aval par rapport aux rangées des trous primaires et ils peuvent avoir des diamètres différents avec notamment une alternance de gros et petits trous.
Afin de refroidir la paroi annulaire de la chambre de combustion qui est soumise aux températures élevées des gaz de combustion, il est prévu une pluralité d'orifices de refroidissement 16 répartis selon une pluralité de rangées circonférentielles espacées axialement les unes des autres et couvrant de préférence toute la surface de la paroi annulaire.
Le diamètre des orifices de refroidissement 16 est identique pour une rangée donnée mais peut différer entre les rangées. Le nombre de ces orifices peut être identique ou différent selon les rangées et le pas entre deux orifices d’une même rangée est constant et peut être identique ou non pour toutes les rangées. Par ailleurs, les rangées adjacentes d'orifices de refroidissement sont arrangées de façon à ce que les orifices de refroidissement soient disposés en quinconce. A titre d'exemple, pour une paroi annulaire réalisée en matériau métallique ou céramique et ayant une épaisseur comprise entre 0,6 et 3,5mm et comprenant des milliers d'orifices de refroidissement, le diamètre de ces orifices 16 peut être compris entre 0,3 et 1mm, préférentiellement entre 0,4 et 0,6mm et le pas compris entre 1 et 10mm. A titre de comparaison, pour une paroi annulaire 10 ayant les mêmes caractéristiques, les trous primaires 12 et les trous de dilution 14 possèdent un diamètre de l'ordre de 4 à 20mm.
Le procédé de reconditionnement d'une paroi multi-perforée selon l'invention s'applique à la paroi de la figure 3 dont le côté chaud a été préalablement débarrassé de son revêtement thermique d'origine ayant subi des détériorations. Ce retrait peut être effectué classiquement par bain ou sablage. Les différentes étapes de ce procédé sont maintenant explicitées respectivement en regard des figures IA à 1D et 2A à 2H qui en illustrent deux modes de réalisation exemplaires.
Sur la figure IA est illustrée une partie de la paroi multi-perforée 10 comportant un côté froid 10a et un côté chaud 10b et traversée d'un orifice de refroidissement 16. La paroi est nue c'est-à-dire qu'elle ne comporte plus aucun revêtement thermique sur son côté chaud 10b.
La première étape du procédé est illustrée à la figure IB et consiste en l'application d'un nouveau revêtement thermique 20 d'une épaisseur prédéterminée sur le côté chaud 10b de la paroi multi-perforée 10. Comme le montre cette figure, cette application uniforme du revêtement sur l'ensemble de la surface de la paroi qui peut être obtenu classiquement par projection thermique ou bien encore par dépôt en phase vapeur (par exemple APVS), entraîne le dépôt de résidus 20b de ce revêtement dans les orifices de refroidissement 16 qui peuvent, notamment pour ceux de plus petite dimension, jusqu'à se retrouver complètement obturé par une fine couche de revêtement.
La deuxième étape du procédé, illustrée à la figure IC, consiste en l'élimination depuis le côté froid 10a de la paroi multi-perforée 10 du revêtement thermique incrusté au niveau des orifices de refroidissement sous forme d'une fine couche ou de résidus, selon la taille de ces orifices. Ce revêtement étant particulièrement fragilisé au niveau des orifices, l'élimination peut être obtenue simplement selon différentes techniques connues en soi, par exemple par grenaillage, vibrations ou ultrasons. Dans le processus par vibrations, la pièce est introduite dans une enceinte d'une machine à vibrations alors que dans le processus par ultrasons, la pièce est introduite dans une enceinte formant bain immergé (bille ou liquide).
Si une unique application de revêtement thermique n'est pas suffisante pour obtenir l'épaisseur de revêtement thermique souhaité, ces deux étapes (figures IB et IC) peuvent être répétées jusqu'à obtenir l'épaisseur désirée et la paroi multi-perforée finale de la figure 1D. Toutefois, pour éviter d'éventuels problèmes d'écaillage du revêtement, les risques de bouchage étant limités au niveau de la dernière couche, l'étape de grenaillage peut être supprimée lors de la dernière passe.
Un second mode de réalisation du procédé de l'invention est illustré aux figures 2B à 2H, la figure 2A illustrant à la paroi sur laquelle est appliqué le procédé.
Le procédé débute à la figure 2B par un masquage des orifices de refroidissement 16 par un produit de masquage 18 destiné à pénétrer dans ces orifices. Le produit est adapté à la taille des orifices et à la température atteinte en surface lors de l'application du revêtement et est apte à supporter de préférence une température d'application prédéterminée comprise entre 200°C et 500°C. Il doit avoir une viscosité suffisante pour pénétrer dans les orifices et les boucher entièrement et doit en outre pouvoir sécher rapidement à l'air ou dans un four à une température inférieure à cette température d'application. Une cire, une matière plastique thermodurcissable ou une silicone semi-liquide appliquée par immersion, trempage ou pulvérisation (de préférence depuis le côté froid 10a) répondent bien à ces différentes conditions. Du fait de sa résistance à haute température et de sa facilité d'empêcher l’écoulement de métal dans des zones indésirables, une silicone dite stop-off peut aussi être utilisée. Elle présente notamment l'avantage d'adhérer aux pièces sans couler dans les aspérités et cavités, de permettre un dosage de sa fluidité, d'être diluée avec de l’eau à la viscosité souhaitée, d'être d'application facile à la brosse, au rouleau ou par spray tout en laissant peu de résidus qui peuvent être facilement enlevés.
On notera que la dimension des orifices n'est aucunement limitante car il suffit d'adapter le produit de masquage à la dimension de ces orifices.
Compte tenu du très faible pas de perçage, le produit de masquage recouvre également au moins en partie le côté chaud 10b de la paroi multi-perforée et il convient dans une deuxième étape illustrée à la figure 2C (le produit de masquage étant alors bien entendu sec et figé) d'éliminer ce produit de masquage 18 recouvrant le côté chaud 10b de la paroi multi-perforée 10 par exemple par brossage pour permettre, à l'étape suivante illustrée à la figure 2D, l'application du nouveau revêtement thermique 20 d'une épaisseur prédéterminée sur le côté chaud 10b de la paroi multi-perforée 10 ainsi débarrassé du produit de masquage 18. Contrairement au mode de réalisation précédent, cette application est parfaitement uniforme sur l'ensemble de la surface de la paroi, les orifices de refroidissement étant rempli du produit de masquage et aucun résidu ne peut y pénétrer.
Le revêtement appliqué, il peut être procédé dans l'étape illustrée à la figure 2E à l'élimination du produit de masquage 18 resté dans les orifices de refroidissement 16 et sur le côté froid 10A par exemple dans un bain, un soufflage d'air ou encore par de l'eau sous pression, libérant les orifices de refroidissement. L'étape suivante du procédé, illustrée à la figure 2F, consiste en l'élimination depuis le côté froid 10a de la paroi multi-perforée 10 du revêtement thermique bouchant les orifices de refroidissement 16. Ce revêtement étant fragilisé au niveau des orifices du fait du retrait du produit de masquage, l'élimination illustrée à la figure 2G peut être obtenue simplement selon les différentes techniques connues en soi explicité précédemment, par exemple par grenaillage, vibrations ou ultrasons.
Si une unique application de revêtement thermique n'est pas suffisante pour obtenir l'épaisseur de revêtement thermique souhaité, les étapes précédentes peuvent être répétées jusqu'à obtenir l'épaisseur désirée et la paroi multi-perforée finale de la figure 2H.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de reconditionnement d'une paroi multi-perforée (10) comportant un côté froid (10a) et un côté chaud (10b) et traversée d'orifices de refroidissement (16), procédé comportant les étapes successives suivantes, ledit côté chaud ayant été préalablement débarrassé de son revêtement thermique d'origine : . application d'un nouveau revêtement thermique (20) d'une épaisseur prédéterminée sur le côté chaud (10b) de ladite paroi multi-perforée, . élimination de ladite paroi multi-perforée du revêtement thermique incrusté au niveau desdits orifices de refroidissement.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites étapes d'application d'un revêtement et d'élimination du revêtement thermique (20) incrusté au niveau desdits orifices de refroidissement sont répétées jusqu'à l'obtention d'une épaisseur de revêtement désirée.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes effectuées préalablement à l'étape d'application du nouveau revêtement thermique : . masquage desdits orifices de refroidissement par un produit de masquage (18) destiné à pénétrer dans lesdits orifices de refroidissement, . élimination dudit produit de masquage recouvrant le côté chaud (10b) de ladite paroi multi-perforée.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le masquage desdits orifices de refroidissement est obtenu par immersion, trempage ou pulvérisation de ladite paroi multi-perforée.
  5. 5. Procédé selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le masquage est effectué à une température d'application prédéterminée comprise entre 200°C et 500°C.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit produit de masquage est apte à sécher à une température n'excédant pas ladite température d'application prédéterminée.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ledit produit de masquage est choisi parmi l'un des composants suivants : cire, silicone semi-liquide, silicone stop-off, matériau plastique thermodurcissable.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le revêtement thermique (20) est obtenu par projection ou dépôt en phase vapeur.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'élimination du revêtement thermique (20) incrusté au niveau desdits orifices de refroidissement est obtenue par grenaillage depuis ladite paroi froide, ou par vibrations ou ultrasons dans une enceinte.
  10. 10. Paroi multi-perforée dont le revêtement thermique est reconditionné selon le procédé de reconditionnement d'une paroi multi-perforée selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
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