FR3072422A1 - Module de chambre de combustion pour une turbomachine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un module de chambre de combustion d'une turbomachine comportant un carter (2) comprenant une ouverture (15), une bougie d'allumage (14) traversant ladite ouverture (15) du carter (2), et un dispositif de fixation (16) monté au niveau de l'ouverture (15) du carter (2) et apte à fixer ladite bougie (14) sur le carter (2), caractérisé en ce que le dispositif de fixation (16) comporte un écrou (29) comprenant une premiÚre partie taraudée coopérant avec une partie filetée du carter (2) ou une partie filetée d'une piÚce (22) solidaire du carter (2), la bougie (14) étant solidaire de l'écrou (29), ledit écrou (29) étant apte à pivoter autour de son axe (A) de maniÚre à déplacer axialement la bougie (14) et l'écrou (29) par rapport au carter (2).

Description

MODULE DE CHAMBRE DE COMBUSTION POUR UNE TURBOMACHINE

DOMAINE [001] La présente invention concerne un module de chambre de combustion pour une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion.

CONTEXTE [002] Une chambre annulaire de combustion de turbomachine comprend une paroi annulaire de fond de chambre reliée à deux viroles sensiblement cylindriques de révolution et coaxiales s’étendant vers l’aval, et un carénage ou capotage fixé sur le fond de chambre et s’étendant vers l’amont.

[003] Le carénage guide le flux d’air fourni par le compresseur de la turbomachine et le partage en une veine centrale qui alimente la chambre de combustion et en deux veines périphériques qui contournent la chambre de combustion.

[004] L’air issu du compresseur est amené dans la chambre de combustion et mélangé à un carburant, la combustion du mélange étant initiée par au moins une bougie d’allumage montée sur un carter externe et traversant un orifice de la virole externe.

[005] La bougie traverse une ouverture du carter et est montée sur le carter par l’intermédiaire d’un dispositif de fixation.

[006] Afin de réaliser l’étanchéité de la chambre de combustion au niveau de l'orifice de la virole externe, il est par ailleurs connu de monter dans cet orifice des moyens de guidage autorisant un léger débattement de la bougie par rapport à la virole ou paroi externe de la chambre de combustion.

[007] Une telle turbomachine est par exemple connue du document FR 2 952 701, au nom de la Demanderesse.

[008] Il existe un besoin de positionner précisément l’extrémité de la bougie par rapport à la virole externe de la chambre de combustion. En effet, si la bougie est trop enfoncée dans la chambre de combustion, il existe un risque de dégradation prématurée de ladite bougie. A l’inverse, si la bougie est située trop en retrait de la virole externe, alors des défauts d’allumage peuvent se produire.

[009] Actuellement, un tel positionnement est obtenu par montage d’une cale intermédiaire entre la bougie et le carter, par mesure de la position de la bougie par rapport à la virole externe de la chambre de combustion, à l’aide d’un outillage de mesure, par usinage de la cale intermédiaire à la cote choisie afin de compenser l’écart entre la position mesurée et la position souhaitée, puis par remontage de l’ensemble. Un tel procédé est complexe et onéreux à mettre en œuvre.

RESUME DE L’INVENTION [010] L’invention vise à remédier à cet inconvénient.

[011] A cet effet, l’invention propose un module de chambre de combustion d’une turbomachine comportant un carter comprenant une ouverture, une bougie d’allumage traversant ladite ouverture du carter, et un dispositif de fixation monté au niveau de l’ouverture du carter et apte à fixer ladite bougie sur le carter, caractérisé en ce que le dispositif de fixation comporte un écrou comprenant une première partie taraudée coopérant avec une partie filetée du carter ou une partie filetée (23) d’une pièce solidaire du carter, la bougie étant solidaire de l’écrou, ledit écrou étant apte à pivoter autour de son axe de manière à déplacer axialement la bougie (et l’écrou par rapport au carter). [012] De cette manière, il est possible d’ajuster aisément la position axiale de la bougie, c’est-à-dire la position de la bougie selon l’axe de la bougie et de l’écrou, afin de régler finement la position de l’extrémité de la bougie par rapport à la virole externe de la chambre de combustion.

[013] Par ailleurs, en fonctionnement, certaines parties de la turbomachine peuvent avoir tendance à se déformer. C’est notamment le cas de la virole externe de la chambre de combustion, qui est par exemple soumise à des contraintes thermiques importantes. Ceci tend à faire varier avec le temps la position de l’extrémité de la bougie par rapport à la virole externe. L’invention permet de pouvoir adapter aisément la position de ladite extrémité de la bougie dans un tel cas.

[014] Le pas de la première partie taraudée de l’écrou et de la partie filetée correspondante est par exemple compris entre 0,5 et 1,5 mm, par exemple de l’ordre de 1 mm.

[015] La bougie peut comporter une partie filetée vissée dans une seconde partie taraudée de l’écrou.

[016] Le montage et le démontage de la bougie sur l’écrou peuvent ainsi être réalisés de manière simple et rapide par un opérateur.

[017] Ladite bougie peut comporter un épaulement en appui étanche sur une surface correspondante de l’écrou.

[018] Un tel appui permet de bloquer la bougie en position et, dans la direction axiale, d’éviter que des gaz issus de la zone annulaire délimitée par le carter et la virole externe de la chambre de combustion traversent le filetage puis pénètrent dans l’espace situé à l’extérieur du carter. En effet, de manière générale, un filetage n’est, en soi, pas étanche aux gaz.

[019] Le dispositif de fixation peut comporter un contre-écrou mobile entre une position de libération dans laquelle il est écarté axialement de l’écrou de façon à autoriser la rotation de l’écrou, et une position de blocage dans laquelle il est plaqué contre l’écrou de manière à empêcher la rotation de l’écrou.

[020] Le contre-écrou permet ainsi d’immobiliser l’écrou en position après réglage de la position axiale de la bougie.

[021] Le dispositif de fixation peut comporter un adaptateur tubulaire monté sur le carter, l’écrou et/ou le contre-écrou étant vissés sur une partie filetée de l’adaptateur, la bougie traversant axialement l’adaptateur.

[022] L’adaptateur est par exemple fixé au carter par l’intermédiaire de vis engagées dans des trous de l’adaptateur.

[023] Le carter et/ou l’adaptateur peuvent comporter une zone annulaire montée sans jeu dans une zone cylindrique de l’écrou.

[024] Un tel ajustement entre la zone annulaire et la zone cylindrique est par exemple un ajustement serré ou légèrement serré, par exemple de type H7/m6. Un tel ajustement permet d’éviter que les gaz précités traversent le taraudage de l’écrou ou du contre-écrou, d’une part, et le filetage de l’adaptateur, d’autre part, puis pénètrent dans l’espace situé à l’extérieur du carter.

[025] Le dispositif de fixation peut comporter un joint d’étanchéité monté entre le carter et l’adaptateur, ledit joint entourant l’ouverture du carter.

[026] La bougie, l’écrou, le contre-écrou, l’adaptateur et/ou le carter peuvent comporter des moyens de visualisation aptes à visualiser la position angulaire de l’écrou par rapport au carter.

[027] Les moyens de visualisation sont par exemple formés par des graduations ou des marquages ménagés sur l’écrou et/ou sur l’adaptateur.

[028] Le dispositif de fixation peut comporter des moyens de verrouillage aptes à immobiliser en rotation le contre-écrou par rapport à l’écrou.

[029] Les moyens de verrouillage comportent par exemple au moins un câble frein engagé dans des orifices de l’écrou et du contre-écrou. Bien entendu, d’autres moyens de verrouillage, tels par exemple qu’une plaquette de verrouillage, peuvent être utilisés.

[030] L’invention concerne également une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, caractérisée en ce qu’elle comporte un module du type précité.

[031] L’ invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une demi-vue en coupe d’une partie de la turbomachine ; la figure 2 est une vue de détail d’une partie de la figure 1 ;

la figure 3 est une vue en coupe axiale du dispositif de fixation et de la bougie ;

les figures 4 à 6 sont des vues en perspective illustrant les différentes étapes de montage du dispositif de fixation et de la bougie sur le carter.

DESCRIPTION DETAILLEE [032] Les figures 1 à 3 illustrent une turbomachine selon une forme de réalisation de l’invention. Celle-ci comporte une chambre annulaire de combustion 1 montée dans un carter annulaire externe 2. La chambre de combustion comprend une virole externe 3 de révolution comportant une bride annulaire aval de fixation 4, une virole interne 5 de révolution comportant une bride annulaire aval de fixation 6, et un fond de chambre 7 sur lesquels sont montés des carénages 8 s’étendant vers l’amont. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des flux de gaz dans la turbomachine.

[033] Des cannes d’injection de carburant 9, réparties autour de l’axe de la turbomachine, débouchent dans le fond de chambre 7, par des têtes d’injection 10. Des systèmes d’injection 11 sont disposés autour de chaque tête d’injection 10.

[034] Le flux d’air fourni par le compresseur de la turbomachine est guidé par les carénages 8 et est partagé en une veine centrale destinée à alimenter la chambre de combustion 1 et en deux veines périphériques 12, 13 destinées à contourner la chambre de combustion 1.

[035] Les systèmes d’injection 11 forment un flux d’air entrant de manière tourbillonnante dans une zone de combustion primaire de la chambre de combustion 1. Cet air est mélangé au carburant pulvérisé par les têtes d’injection 10, le mélange étant allumé par au moins une bougie 14.

[036] La bougie 14 est montée, par son extrémité externe, dans un orifice 15 du carter externe 2, par l’intermédiaire d’un dispositif de fixation 16. L'extrémité interne 17 de la bougie 14 traverse un orifice 18 ménagé dans la virole externe 3, jusqu’à affleurer sensiblement la surface interne de la virole externe 3.

[037] L’ orifice 18 de la virole externe 3 est équipé de moyens de guidage 19 de la bougie 14 comprenant une cheminée tubulaire 20 fixée sur la virole externe 3 et débouchant dans la chambre par ledit orifice 18, ainsi qu’un guide 21 entourant la bougie 14 et monté avec un jeu axial et transversal sur la cheminée 20.

[038] Le dispositif de fixation 16 comporte un adaptateur 22 tubulaire monté sur le carter 2, au niveau de l’orifice 15. L’adaptateur 22 comporte une première partie cylindrique 23 et une seconde partie cylindrique 24, d’axe A, et une platine de fixation 25 présentant deux lobes 26 (voir notamment figure 4) diamétralement opposés. La première partie cylindrique 23 comporte un filetage radialement externe. Le diamètre externe de la seconde partie 24 est inférieur au diamètre externe de la première partie 23. La première partie 23 et la seconde partie 24 ont le même diamètre interne.

[039] La platine 25 est montée sur le carter annulaire externe 2 par l’intermédiaire d’un joint 27 présentant une forme similaire à celle de la platine 25. La platine 25 et le joint 27 sont fixés sur le carter annulaire externe 2 par l’intermédiaire de vis 28, au niveau des lobes 26.

[040] Le dispositif de fixation 16 comporte en outre un écrou 29 comprenant un premier taraudage interne 30, formé au niveau d’une première extrémité axiale située du côté de la virole externe 3, et un second taraudage interne 31, formé au niveau d’une seconde extrémité axiale opposée à la première extrémité (figure 3).

[041] L’écrou 29 comporte de plus une surface cylindrique interne 32 située dans une zone axialement médiane, entre les premier et second taraudages 30, 31.

[042] L’ écrou 29 est vissé sur l’adaptateur 22. En particulier, le premier taraudage 30 de l’écrou 29 coopère avec la première partie filetée 23 de l’adaptateur 22.

[043] Le pas du premier taraudage 30 de l’écrou 29 et de la partie filetée 23 correspondante de l’adaptateur 22 est par exemple compris entre 0,5 et 1,5 mm, par exemple de l’ordre de 1 mm.

[044] La seconde partie cylindrique 24 de l’adaptateur 22 est montée sans jeu dans la zone cylindrique médiane 32 de l’écrou 29. Plus particulièrement, la surface externe de la seconde partie 24 de l’adaptateur 22 est maintenue en contact étanche contre la surface cylindrique interne 32 de l’écrou 29. En d’autres termes, un ajustement légèrement serré ou sans jeu est prévu entre les surfaces cylindriques précitées. Un tel ajustement est par exemple du type H7/m6.

[045] L’extrémité de l’écrou 29 portant le second taraudage 31 forme une surface annulaire radiale 33.

[046] Un contre-écrou 34 est monté axialement entre l’écrou 29 et la platine 25 de l’adaptateur 22 et est vissé autour de la première zone filetée 23 de l’adaptateur 22. Le contre-écrou 34 est mobile axialement par rapport à l’écrou 29.

[047] L’ extrémité externe de la bougie 14 comporte une tête élargie 35 formant un épaulement 36 et une zone filetée 37 vissée dans le second taraudage 31 de l’écrou 29. Après vissage de la bougie 14 sur l’écrou 29, l’épaulement 36 de la bougie 14 est en contact étanche contre la surface radiale d’extrémité 33 de l’écrou 29.

[048] En fonctionnement, le contact étanche entre l’épaulement 36 et la surface radiale 33, le contact étanche entre les surfaces cylindriques 24, 32, et le joint 27, empêchent au flux de gaz issu de la veine 12 de traverser les éléments du dispositif de fixation 16, comme indiqué précédemment.

[049] Le montage et le réglage de la position du dispositif de fixation 16 et de la bougie 14 sur le carter 2 vont maintenant être expliqués.

Lors d’un tel montage, on positionne et on fixe tout d’abord le joint 27 et l’adaptateur 22 sur le carter externe 2, autour de l’orifice 15 (figure 4). On visse ensuite le contre-écrou 34 puis l’écrou 29 sur l’adaptateur 22 (figure 5). Le contre-écrou 34 est, à ce stade, écarté axialement de l’écrou 29. On visse ensuite un outillage (non représenté) en lieu et place de la bougie 14, puis on réalise une mesure de la distance à la virole 3 afin de déterminer la correction axiale à apporter à la position axiale de la bougie 14. En d’autres termes, il s’agit de déterminer dans quelle mesure il est nécessaire de déplacer axialement l’écrou 29 pour positionner correctement ultérieurement la bougie 14 par rapport à la virole externe 3. L’outillage permet en particulier de détecter indirectement la position de l’extrémité interne 17 de la bougie 14 par rapport à la virole externe 3. On déplace alors axialement l’écrou 29 en conséquence par rapport à l’adaptateur 22, puis on visse le contre-écrou 34 sur l’écrou 29 de manière à immobiliser ce dernier en position. Le contreécrou 34 est alors en position verrouillée. Afin de garantir le maintien du contre-écrou 34 en position verrouillée, au moins un câble frein (non représenté) peut être inséré dans des orifices 38 de l’écrou 29 et du contreécrou 34.

[050] On retire ensuite l’outillage puis on visse la bougie 14 sur l’écrou 29 (figure 6), jusqu’à ce que l’épaulement 36 et la surface radiale 33 soient en contact étanche.

[051] Après un certain nombre de cycles de fonctionnement, la bougie 14 peut être enlevée puis remplacée par l’outil de mesure. L’écrou 29 et le contre-écrou 34 peuvent être réglés si nécessaire et la bougie 14 peut être replacée. Celle-ci est alors correctement positionnée.

[052] Afin de faciliter le positionnement axial de l’écrou 29, et donc de la bougie 14, des moyens de visualisation 39 (figure 6) aptes à visualiser la position angulaire de l’écrou 29 par rapport au carter 2 peuvent être prévus. Les moyens de visualisation sont par exemple formés par des graduations 39 ou des marquages ménagés sur l’écrou 29 et/ou sur l’adaptateur 22. Les graduations 39 ou marquages peuvent être associés à du texte ou des chiffres indiquant la position axiale de la bougie 14 et de l’écrou 29.

[053] A titre d’exemple, la tolérance de positionnement axial de l’extrémité interne 17 de la bougie 14 par rapport à la virole externe 3 de la chambre de combustion 1 est de l’ordre de 0,4 mm. Si la première partie filetée 23 de l’écrou 29 présente un pas de 1 mm, la tolérance de 0,4 mm correspond à une tolérance angulaire de l’écrou 29 de 140°. En d’autres termes, il est relativement aisé pour un opérateur de positionner finement et axialement l’extrémité interne 17 de la bougie 14 par rapport à la virole externe 3 de la chambre 1. En particulier, en faisant pivoter l’écrou 29, il est possible de positionner la bougie 14 de façon bien plus précise que cela est exigé par la tolérance spécifiée.

[054] Contrairement à l’art antérieur, un tel montage et un tel réglage ne nécessitent pas d’usinage de pièce et sont relativement faciles et rapides à mettre en œuvre.

Claims (10)

1. Module de chambre de combustion (1) d’une turbomachine comportant un carter (2) comprenant une ouverture (15), une bougie d’allumage (14) traversant ladite ouverture (15) du carter (2), et un dispositif de fixation (16) monté au niveau de l’ouverture (15) du carter (2) et apte à fixer ladite bougie (14) sur le carter (2), caractérisé en ce que le dispositif de fixation (16) comporte un écrou (29) comprenant une première partie taraudée (30) coopérant avec une partie filetée du carter (2) ou une partie filetée (23) d’une pièce (22) solidaire du carter (2), la bougie (14) étant solidaire de l’écrou (29), ledit écrou (29) étant apte à pivoter autour de son axe (A) de manière à déplacer axialement la bougie (14) et l’écrou (29) par rapport au carter (2),

2. Module de chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bougie (14) comporte une partie filetée (27) vissée dans une seconde partie taraudée (31) de l’écrou (29).

3. Module de chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite bougie (14) comporte un épaulement (36) en appui étanche, dans la direction axiale, sur une surface correspondante (33) de l’écrou (29).

4. Module de chambre de combustion selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (16) comporte un contre-écrou (34) mobile entre une position de libération dans laquelle il est écarté axialement de l’écrou (29) de façon à autoriser la rotation de l’écrou (29), et une position de blocage dans laquelle il est plaqué contre l’écrou (29) de manière à empêcher la rotation de l’écrou (29).

5. Module de chambre de combustion selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (16) comporte un adaptateur tubulaire (22) monté sur le carter (2), l’écrou (29) et/ou le contre-écrou (34) étant vissés sur une partie filetée (23) de l’adaptateur (22), la bougie (14) traversant axialement l’adaptateur (22).

6. Module de chambre de combustion selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le carter (2) et/ou l’adaptateur (22) comportent une zone annulaire (24) montée sans jeu dans une zone cylindrique de l’écrou (29).

7. Module de chambre de combustion selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (16) comporte un joint d’étanchéité (27) monté entre le carter (2) et l’adaptateur (22), ledit joint (27) entourant l’ouverture (15) du carter (2).

8. Module de chambre de combustion selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la bougie (14), l’écrou (29), le contreécrou (34), l’adaptateur (22) et/ou le carter (2) comportent des moyens de visualisation (39) aptes à visualiser la position angulaire de l’écrou (29) par rapport au carter (2).

9. Module de chambre de combustion selon l’une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (16) comporte des moyens de verrouillage (38) aptes à immobiliser en rotation le contre-écrou (34) par rapport à l’écrou (29).

10. Turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, caractérisée en ce qu’elle comporte un module de chambre de combustion selon l’une des revendications 1 à 9.