FR3072999B1 - THERMAL SCREEN FOR TURBOMACHINE AND METHOD OF MANUFACTURE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un écran thermique pour turbomachine, destiné à recouvrir une zone de la turbomachine pour la protéger thermiquement, ledit écran comprenant : - un corps, en un matériau calorifuge poreux, s'étendant entre une première et une deuxième extrémité et comprenant deux faces principales reliant entre elles les première et deuxième extrémités ; et - une enveloppe en un premier matériau élastomère silicone ayant une paroi qui définit une cavité fermée ; le corps étant disposé dans la cavité fermée de l'enveloppe et un premier espace étant défini entre la première extrémité du corps et la paroi de la cavité et un deuxième espace étant défini entre la deuxième extrémité et la paroi de la cavité ; l'écran thermique étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier et un deuxième élément en un deuxième matériau élastomère silicone différent du premier matériau, ledit deuxième matériau étant un matériau élastomère silicone expansé, le premier élément comblant le premier espace et le deuxième élément comblant le deuxième espace.The invention relates to a thermal screen for a turbomachine, intended to cover an area of the turbomachine to protect it thermally, said screen comprising: - a body, made of a porous heat-insulating material, extending between a first and a second end and comprising two main faces interconnecting the first and second ends; and an envelope made of a first silicone elastomer material having a wall which defines a closed cavity; the body being disposed in the closed cavity of the casing and a first space being defined between the first end of the body and the wall of the cavity and a second space being defined between the second end and the wall of the cavity; the heat shield being characterized in that it further comprises a first and a second element made of a second silicone elastomer material different from the first material, said second material being an expanded silicone elastomer material, the first element filling the first space and the second element filling the second space.
Description
ÉCRAN THERMIQUE POURTURBOMACHINE ET PROCÉDÉ DE FABRICATIONTHERMAL SCREEN FOR BOMACHINE AND METHOD OF MANUFACTURE
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne l'élaboration d'un écran thermique destiné à recouvrir une zone critique d'une turbomachine, cette zone étant soumise à des contraintes de feu. Cette zone critique peut par exemple être la jonction entre deux pièces d'une turbomachine, de préférence deux carters, comme par exemple un carter et une virole de carter intermédiaire.The present invention relates to the development of a heat shield intended to cover a critical zone of a turbomachine, this zone being subjected to fire stresses. This critical zone may for example be the junction between two parts of a turbomachine, preferably two casings, such as for example a casing and an intermediate casing shell.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURESTATE OF THE PRIOR ART
Les pièces d'une turbomachine (par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur), et notamment les carters et les viroles de carter, sont soumises à de très hautes température et à un risque feu.The parts of a turbomachine (for example a turbojet engine or a turboprop engine), and in particular crankcases and casing housings, are subjected to very high temperatures and a fire risk.
Les dégradations provoquées par la chaleur sont souvent plus critiques au niveau de la jonction entre deux pièces d'une turbomachine, notamment lorsqu'au moins l'une des pièces est en matériau composite. C'est la raison pour laquelle on a pour habitude de recouvrir cette jonction à l'aide d'un écran de protection thermique, afin de la protéger de la chaleur et/ou du feu. Un écran de protection thermique (que nous appellerons ci-dessous « écran thermique ») peut par exemple être monté sur les brides d'un carter afin de protéger la jonction carter/virole de carter.Degradations caused by heat are often more critical at the junction between two parts of a turbomachine, especially when at least one of the parts is composite material. This is the reason why it is customary to cover this junction with a thermal protection screen, to protect it from heat and / or fire. A thermal protection screen (which we will call below "heat shield") can for example be mounted on the flanges of a housing to protect the crankcase / casing junction.
De manière connue, un écran thermique pour turbomachine comporte un corps en un matériau calorifuge poreux tridimensionnel (généralement un matériau microporeux), qui est contenu dans une enveloppe en élastomère silicone. Le corps en matériau calorifuge poreux, grâce notamment à la présence des pores, a pour fonction de créer une protection d'isolation thermique par effet de couche d'air; il s'étend entre deux extrémités et comportent deux faces principales qui relient ces deux extrémités. L'enveloppe a, quant à elle, pour fonction de conserver la structure tridimensionnelle du corps poreux, ainsi que d'empêcher l'air et l'humidité d'entrer dans le corps, ce qui aurait pour conséquence de détériorer les propriétés d'isolation thermique du corps.In known manner, a heat shield for a turbomachine comprises a body made of a three-dimensional porous heat-insulating material (generally a microporous material), which is contained in a silicone elastomer casing. The body of porous heat-insulating material, thanks in particular to the presence of pores, has the function of creating a thermal insulation protection by air layer effect; it extends between two ends and has two main faces which connect these two ends. The envelope has the function of preserving the three-dimensional structure of the porous body, as well as preventing air and moisture from entering the body, which would have the effect of deteriorating the properties of the body. thermal insulation of the body.
Cet écran de protection thermique est obtenu par moulage. Comme illustré dans la figure 4a, dans un moule 36, on place l'élastomère silicone sous forme de plaques de part et d'autre du corps (plus précisément sur les deux faces principales du corps), les plaques étant préalablement découpées à l'aide de gabarits de manière à les faire dépasser des faces principales en périphérie du corps, le corps étant disposé dans le moule de manière à laisser des espaces entre les deux extrémités du corps (c'est-à-dire les extrémités 22 et 23 dans la figure 2a du corps s'étendant selon la direction X), à savoir les deux extrémités )et le moule. Ces plaques vont permettre de réaliser l'enveloppe.This thermal protection screen is obtained by molding. As illustrated in FIG. 4a, in a mold 36, the silicone elastomer is placed in the form of plates on either side of the body (more precisely on the two main faces of the body), the plates being previously cut to the using templates to cause them to protrude from major faces at the periphery of the body, the body being disposed in the mold so as to leave gaps between the two ends of the body (i.e. the ends 22 and 23 in Figure 2a of the body extending in the direction X), namely the two ends) and the mold. These plates will allow to realize the envelope.
Les espaces laissés entre les deux extrémités du corps et le moule facilitent l'assemblage des différents composants dans le moule, mais génèrent des défauts post démoulage. Pour régler ce problème de défauts post démoulage, il est connu de placer des bandes du même matériau que les plaques (élastomère silicone) dans les espaces situés entre les deux extrémités du corps et le moule. L'élastomère silicone, qui est souple, vulcanise après un cycle thermique, qui est par exemple de 2 minutes à 120°C. Le produit final est dit semi-rigide.The spaces left between the two ends of the body and the mold facilitate the assembly of the various components in the mold, but generate defects after demolding. To solve this problem of defects after demolding, it is known to place strips of the same material as the plates (silicone elastomer) in the spaces between the two ends of the body and the mold. The silicone elastomer, which is flexible, vulcanizes after a thermal cycle, which is for example 2 minutes at 120 ° C. The final product is called semi-rigid.
Cependant, on ne peut combler parfaitement les espaces disponibles dans le moule 36 avec ces bandes. De ce fait, l'écran thermique obtenu après démoulage comporte, à sa surface au niveau de ses extrémités, des rides ou stries 38 de l'ordre de 2 à 3 mm de profondeur (figure 4b).However, the spaces available in the mold 36 can not be perfectly filled with these strips. As a result, the heat shield obtained after demolding has, at its surface at its ends, wrinkles or ridges 38 of the order of 2 to 3 mm deep (FIG. 4b).
Cela nécessite de réaliser une retouche manuelle en utilisant un élastomère silicone vulcanisable à froid (élastomère EVF, également connu sous le terme élastomère RTV pour « Room Température Vulcanisation » en anglais). Cette étape supplémentaire requiert quelques dizaines de minutes de main d'œuvre supplémentaire et rallonge le cycle de fabrication de l'écran thermique de 24 heures, le temps que l'élastomère EVF possède ses propriétés définitives.This requires manual retouching using a cold vulcanizable silicone elastomer (EVF elastomer, also known as the RTV elastomeric material for "Room Temperature Vulcanization"). This additional step requires a few tens of minutes of additional labor and extends the manufacturing cycle of the 24-hour heat shield, the time that the elastomer EVF has its final properties.
On pourrait choisir d'accroître l'ajustement des bandes d'élastomère silicone, mais cela aurait pour inconvénient d'augmenter le risque de rebut en production. En effet, l'écran thermique ne pourra pas supporter un assemblage parfaitement ajusté de sous-ensembles en élastomère silicone, qui sont souples, dans une cavité de moulage, qui est rigide et de dimensions fixes. Le risque industriel qui en découle est une compression du corps calorifuge poreux et donc, au final, une perte des propriétés thermiques de l'écran thermique.One could choose to increase the fit of the silicone elastomer strips, but this would have the disadvantage of increasing the risk of rejection in production. Indeed, the heat shield can not support a perfectly adjusted assembly of silicone elastomer sub-assemblies, which are flexible, in a molding cavity, which is rigid and of fixed dimensions. The resulting industrial risk is a compression of the porous heat-insulating body and thus, ultimately, a loss of the thermal properties of the heat shield.
On pourrait également envisager d'injecter l'élastomère silicone au niveau des extrémités du corps après la fermeture du moule. Un tel procédé pourrait s'apparenter à certaines mises en œuvre observées pour la transformation des matières thermoplastiques dans la grande distribution. L'inconvénient de cette solution serait le coût d'investissement du moyen d'injection et la nécessité de procéder à la suppression du marquage de la carotte d'injection. De plus, l'élastomère silicone ayant une durée de vie limitée avant sa mise en œuvre, des nettoyages fréquents seraient à prévoir, ainsi que des pertes de matière. Economiquement, cette solution n'est pas viable pour la réalisation d'écrans thermiques.One could also consider injecting the silicone elastomer at the ends of the body after closing the mold. Such a process could be similar to certain implementations observed for the transformation of thermoplastics in supermarket distribution. The disadvantage of this solution would be the investment cost of the injection means and the need to proceed to the removal of the marking of the injection core. In addition, the silicone elastomer having a limited life before its implementation, frequent cleaning would be expected, as well as losses of material. Economically, this solution is not viable for the realization of thermal screens.
Il existe donc un besoin d'optimisation de la fabrication d'un écran thermique pourturbomachine.There is therefore a need for optimization of the manufacture of a thermal screen for turbomachine.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
Pour répondre à ce besoin, l'invention a pour objet un écran thermique pour turbomachine, destiné à recouvrir une zone de la turbomachine pour la protéger thermiquement, ledit écran comprenant : - un corps, en un matériau calorifuge poreux, s'étendant entre une première et une deuxième extrémité et comprenant deux faces principales reliant entre elles la première et la deuxième extrémité ; et - une enveloppe en un premier matériau élastomère silicone ayant une paroi qui définit une cavité fermée ; le corps étant disposé dans la cavité fermée de l'enveloppe et un premier espace étant défini entre la première extrémité du corps et la paroi de la cavité et un deuxième espace étant défini entre la deuxième extrémité et la paroi de la cavité ; l'écran thermique étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier et un deuxième élément en un deuxième matériau élastomère silicone différent du premier matériau, ledit deuxième matériau étant un matériau élastomère silicone expansé, le premier élément comblant le premier espace et le deuxième élément comblant le deuxième espace.To meet this need, the subject of the invention is a heat shield for a turbomachine, intended to cover an area of the turbomachine to protect it thermally, said screen comprising: a body, made of a porous heat-insulating material, extending between a first and second ends and comprising two main faces interconnecting the first and the second end; and an envelope made of a first silicone elastomer material having a wall which defines a closed cavity; the body being disposed in the closed cavity of the casing and a first space being defined between the first end of the body and the wall of the cavity and a second space being defined between the second end and the wall of the cavity; the heat shield being characterized in that it further comprises a first and a second element made of a second silicone elastomer material different from the first material, said second material being an expanded silicone elastomer material, the first element filling the first space and the second element filling the second space.
Cette zone est une zone critique soumise à des contraintes de feu. Selon un mode de réalisation particulier, la zone est une jonction entre deux pièces de la turbomachine.This zone is a critical zone subject to fire constraints. According to a particular embodiment, the zone is a junction between two parts of the turbomachine.
Le matériau calorifuge poreux du corps est un matériau thermiquement isolant. De préférence, le matériau calorifuge poreux est microporeux (c'est-à-dire que le matériau a des pores dont le diamètre est inférieur à 2 nm (conformément à la définition de l'International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)). Le corps peut par exemple être une poudre contenue dans un conteneur fermé obtenu en cousant entre elles deux couches d'un tissu d'alumine. Le corps poreux peut également être obtenu par frittage d'une poudre.The porous heat-insulating material of the body is a thermally insulating material. Preferably, the porous heat-insulating material is microporous (i.e., the material has pores less than 2 nm in diameter (as defined by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)) The body may for example be a powder contained in a closed container obtained by sewing two layers of an alumina fabric between them The porous body may also be obtained by sintering a powder.
Les élastomères silicones sont fabriqués à partir de polymères silicones et sont principalement constitués de chaînes polydiméthylsiloxane (PDMS) linéaires ayant des bloqueurs réactifs aux extrémités des chaînes.Silicone elastomers are made from silicone polymers and consist mainly of linear polydimethylsiloxane (PDMS) chains having chain-end reactive blockers.
Le premier et le deuxième matériau peuvent être choisis parmi les élastomères silicones vulcanisables à chaud (EVC, également appelés HTV pour « High Température Vulcanization » en anglais), les élastomères silicones liquides (LSR pour Liquid Silicone Rubber en anglais) et les élastomères silicones vulcanisables à température ambiante (RTV pour « Room Température Vulcanization » en anglais). Le premier matériau peut par exemple être choisi parmi les produits RTV couramment utilisés dans le milieu aéronautique.The first and second materials may be chosen from hot-vulcanizable silicone elastomers (EVCs, also known as HTVs for "High Temperature Vulcanization"), liquid silicone elastomers (LSRs for Liquid Silicone Rubber) and vulcanizable silicone elastomers. at room temperature (RTV for "Room Temperature Vulcanization"). The first material may for example be chosen from RTV products commonly used in the aeronautical environment.
Le deuxième matériau est en outre un matériau élastomère silicone thermo-expansible à l'état non vulcanisé, qui, sous l'effet de la chaleur, devient expansé à l'état vulcanisé, c'est-à-dire que le deuxième matériau est tel qu'il aura un volume après vulcanisation supérieur au volume du matériau initial non vulcanisé. Le deuxième matériau peut, par exemple, être choisi parmi les RTV expansibles ou des mastics silicones expansibles, tels que, par exemple, un mastic haute température A-800-3G de chez Airtech. On entend par « mastic silicone » une substance plastique durcissant à l'air, généralement à base de résine naturelle ou synthétique et de chaux, servant à boucher des trous, à colmater des fissures et à rendre des joints étanches ou à enduire une surface de manière à la rendre imperméable.The second material is furthermore a heat-expandable silicone elastomeric material in the unvulcanized state which, under the effect of heat, becomes foamed in the vulcanized state, i.e. the second material is as it will have a volume after vulcanization greater than the volume of the unvulcanized starting material. The second material may, for example, be selected from expandable RTVs or expandable silicone mastics, such as, for example, a high temperature sealant A-800-3G from Airtech. "Silicone sealant" means an air-hardening plastic substance, usually based on natural or synthetic resin and lime, used to seal holes, seal cracks and seal joints or to coat a surface with to make it waterproof.
Selon une variante préférée, le deuxième matériau est un matériau ayant une expansion de volume d'un état non expansé à un état expansé comprise dans une gamme allant de 10 à 50%, de préférence une gamme allant de 25 à 35%, le matériau étant expansible à partir d'une température de 90°C. L'invention concerne également un ensemble comprenant au moins une pièce d'une turbomachine et un écran thermique selon l'invention recouvrant au moins une surface de ladite pièce. L'invention concerne également une turbomachine, notamment un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant un ensemble tel que décrit ci-dessus.According to a preferred variant, the second material is a material having a volume expansion from an unexpanded state to an expanded state in a range of from 10 to 50%, preferably from 25 to 35%, the material being expandable from a temperature of 90 ° C. The invention also relates to an assembly comprising at least one part of a turbomachine and a heat shield according to the invention covering at least one surface of said part. The invention also relates to a turbomachine, in particular a turbojet engine or a turboprop engine, comprising an assembly as described above.
Enfin, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un écran thermique pour turbomachine, destiné à recouvrir une zone de la turbomachine, l'écran thermique comprenant : - une enveloppe en un premier matériau élastomère silicone ayant une paroi qui définit une cavité fermée ; - un corps, en un matériau calorifuge poreux, s'étendant entre une première et une deuxième extrémité et comprenant deux faces principales reliant entre elles les première et deuxième extrémités ; et - un premier et un deuxième élément, en un deuxième matériau élastomère silicone différent du premier matériau ; le corps et les premier et deuxième éléments étant situés dans la cavité fermée de l'enveloppe, le premier élément en deuxième matériau comblant un premier espace défini entre la première extrémité et la paroi de l'enveloppe et le deuxième élément en deuxième matériau comblant un deuxième espace défini entre la deuxième extrémité et la paroi de l'enveloppe ; le procédé comprenant les étapes suivantes : - une fourniture du corps, une fourniture d'une première et d'une deuxième plaque en premier matériau et une fourniture d'un premier et d'un deuxième élément en un matériau élastomère silicone thermo-expansible apte à passer, par vulcanisation, d'un état non expansé à un état expansé, les premier et deuxième éléments en matériau thermo-expansible étant configurés pour, une fois expansés, former les premier et deuxième éléments en deuxième matériau ; - une mise en place, dans un moule, du corps, des première et deuxième plaques et des premier et deuxième éléments en matériau thermo-expansible, le premier élément en matériau thermo-expansible étant disposé à la première extrémité du corps et le deuxième élément en matériau thermo-expansible étant disposé à la deuxième extrémité du corps, l'assemblage ainsi formé étant pris en sandwich entre la première et la deuxième plaque ; -une application de chaleur au moule, pour former, par vulcanisation, l'enveloppe et les premier et deuxième éléments en deuxième matériau ; - un refroidissement du moule et démoulage de l'écran thermique ainsi formé.Finally, the invention relates to a method for manufacturing a heat shield for a turbomachine, intended to cover an area of the turbomachine, the heat shield comprising: a casing made of a first silicone elastomer material having a wall which defines a closed cavity ; a body, made of a porous heat-insulating material, extending between a first and a second end and comprising two main faces interconnecting the first and second ends; and a first and a second element, made of a second silicone elastomer material different from the first material; the body and the first and second elements being located in the closed cavity of the envelope, the first second material element filling a first space defined between the first end and the wall of the envelope and the second element of second material filling a second space defined between the second end and the wall of the envelope; the method comprising the following steps: - a supply of the body, a supply of a first and a second plate of first material and a supply of a first and a second element of a heat-expandable silicone elastomer material suitable for passing, by vulcanization, from an unexpanded state to an expanded state, the first and second members of heat-expandable material being configured, once expanded, to form the first and second second material members; - Placing, in a mold, the body, the first and second plates and the first and second members of heat-expandable material, the first element of heat-expandable material being disposed at the first end of the body and the second element a heat-expandable material being disposed at the second end of the body, the assembly thus formed being sandwiched between the first and the second plate; an application of heat to the mold, to form, by vulcanization, the envelope and the first and second elements made of second material; a cooling of the mold and demolding of the heat shield thus formed.
On entend par « plaque » une feuille plus ou moins épaisse de premier matériau.The term "plate" means a more or less thick sheet of first material.
Avantageusement, à l'étape de mise en place, la première plaque est disposée en contact avec la première face principale du corps et la deuxième plaque est disposée en contact avec la deuxième face principale du corps.Advantageously, in the placing step, the first plate is disposed in contact with the first main face of the body and the second plate is disposed in contact with the second main face of the body.
Les premier et deuxième éléments en matériau thermo-expansible sont configurés pour, lorsqu'ils sont expansés dans leur état vulcanisé, former les premier et deuxième éléments en deuxième matériau et ainsi combler respectivement les premier et deuxième espaces. En d'autres termes, les premier et deuxième éléments en matériau thermo-expansible sont configurés de sorte que, lorsqu'ils passent d'un état non vulcanisé à un état vulcanisé, leur expansion de volume permette d'apporter la pression nécessaire, dans le moule, pour que les premier et deuxième éléments viennent se plaquer contre la paroi de l'enveloppe et ainsi garantir un moulage adéquat de l'écran thermique. Pour le deuxième matériau, on doit donc choisir un matériau élastomère silicone expansible ayant une tenue à la température adéquate pour l'utilisation visée et un coefficient d'expansion suffisant pour combler les espaces à combler.The first and second members of heat-expandable material are configured to, when expanded in their vulcanized state, form the first and second second material elements and thus respectively fill the first and second spaces. In other words, the first and second elements of heat-expandable material are configured so that, when they pass from an uncured state to a vulcanized state, their expansion of volume allows to bring the necessary pressure, in the mold, so that the first and second elements are pressed against the wall of the casing and thus ensure adequate molding of the heat shield. For the second material, it is therefore necessary to choose an expandable silicone elastomeric material having a temperature resistance adequate for the intended use and a coefficient of expansion sufficient to fill the spaces to be filled.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le matériau thermo-expansible est choisi parmi les matériaux élastomères silicones qui sont thermoexpansibles à partir de 90°C. De préférence, le matériau thermo-expansible est en outre choisi parmi les matériaux élastomères silicones qui ont une température de résistance au feu supérieure à 850°C. On entend par « température de résistance au feu » la température à partir de laquelle le matériau va commencer à se dégrader et/ou à se décomposer. Il peut par exemple s'agir d'un silicone RTV ou d'un mastic silicone ayant de telles caractéristiques, par exemple un élastomère silicone expansible A-800-3G de chez Airtech.According to a preferred embodiment of the invention, the heat-expandable material is chosen from silicone elastomeric materials which are heat-expandable from 90 ° C. Preferably, the heat-expandable material is further selected from silicone elastomeric materials which have a fire resistance temperature greater than 850 ° C. The term "fire resistance temperature" means the temperature from which the material will begin to degrade and / or decompose. It may for example be an RTV silicone or a silicone sealant having such characteristics, for example an expandable silicone elastomer A-800-3G from Airtech.
Bien évidemment, on choisira pour le matériau thermo-expansible (destiné à être, dans son état vulcanisé, le deuxième matériau) un matériau thermoexpansible ayant des propriétés compatibles avec les conditions critiques que doit subir l'écran thermique en service. De même, pour le premier matériau, on utilise un matériau élastomère silicone ayant des propriétés compatibles avec ces conditions critiques. Pour une utilisation dans un turboréacteur à la jonction entre un carter et une virole de carter intermédiaire ou toute zone critique soumise à des contraintes de feu, on utilisera de préférence, pour le deuxième matériau, un élastomère silicone thermo-expansible à partir de 90°C, pouvant être utilisé en service jusqu'à 400°C (correspondant à la température maximale pouvant être atteinte, en service, au niveau de cette jonction) et pouvant supporter des températures de l'ordre de 800°C (température correspondant à un évènement de type feu).Of course, for the heat-expandable material (intended to be, in its vulcanized state, the second material), a thermoexpansible material having properties compatible with the critical conditions to be undergone by the heat shield in use will be chosen. Similarly, for the first material, a silicone elastomer material having properties compatible with these critical conditions is used. For use in a turbojet engine at the junction between a crankcase and an intermediate crankcase or any critical zone subjected to fire stresses, the second material will preferably be used with a heat-expandable silicone elastomer starting from 90.degree. C, can be used in service up to 400 ° C (corresponding to the maximum temperature that can be reached in service at this junction) and can withstand temperatures of the order of 800 ° C (temperature corresponding to one fire type event).
De préférence, une expansion du matériau thermo-expansible entre son état non expansé et son état expansé est comprise dans une gamme allant de 10 à 50%, de préférence une gamme allant de 25 à 35%. Cette gamme de valeurs est un compromis à définir en fonction de la géométrie du corps poreux et du matériau expansible retenu, car elle permet d'optimiser la protection feu, sans risquer d'avoir un écran thermique ayant un corps poreux dégradé.Preferably, an expansion of the heat-expandable material between its unexpanded state and its expanded state is in the range of 10 to 50%, preferably 25 to 35%. This range of values is a compromise to be defined according to the geometry of the porous body and the expansive material chosen, because it optimizes the fire protection, without the risk of having a heat shield having a degraded porous body.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale schématique d'une turbomachine d'aéronef ; - les figures 2a et 2b représentent un écran thermique selon l'invention, respectivement selon une vue en perspective (figure 2a) et selon une vue de dessus (figure 2b) ; - la figure 3 représente une vue schématique en coupe longitudinale de l'écran thermique prise selon la ligne AA de la figure 2b ; - les figures 4a et 4b sont des vues en coupe montrant différentes étapes d'un procédé de fabrication d'un écran thermique selon l'art antérieur, la figure 4a représentant les différents éléments de l'écran thermique dans un moule, avant l'application d'un cycle thermique, et la figure 4b représentant ces mêmes éléments, dans le moule, après l'application du cycle thermique ; - les figures 5a et 5b sont des vues en coupe montrant différentes étapes du procédé de fabrication d'un écran thermique selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 5a représentant les différents éléments de l'écran thermique selon l'invention dans un moule, avant l'application d'un cycle thermique, et la figure 5b représentant ces mêmes éléments, dans le moule, après l'application du cycle thermique.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made in reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows a schematic longitudinal sectional view of an aircraft turbine engine; FIGS. 2a and 2b show a heat shield according to the invention, respectively in a perspective view (FIG. 2a) and in a view from above (FIG. 2b); FIG. 3 represents a schematic view in longitudinal section of the heat shield taken along the line AA of FIG. 2b; FIGS. 4a and 4b are sectional views showing different stages of a method of manufacturing a heat shield according to the prior art, FIG. 4a showing the various elements of the heat shield in a mold, before the applying a thermal cycle, and FIG. 4b representing these same elements, in the mold, after the application of the thermal cycle; FIGS. 5a and 5b are sectional views showing different steps of the method of manufacturing a heat shield according to a preferred embodiment of the invention, FIG. 5a showing the various elements of the heat shield according to the invention. in a mold, before the application of a thermal cycle, and FIG. 5b representing these same elements, in the mold, after the application of the thermal cycle.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté une turbomachine 1 d'aéronef, du type turboréacteur à double flux. Ce turboréacteur 1 est équipé d'une soufflante 2 entourée par un carter de soufflante 4, centré sur l'axe longitudinal 6 du turboréacteur. De manière connue, le carter de soufflante 4 comprend une virole 8 portant à ses extrémités deux brides de fixation 10. Celles-ci servent au raccordement mécanique avec les pièces adjacentes du turboréacteur, habituellement une entrée d'air 12 et une virole extérieure 14 d'un carter intermédiaire.Referring firstly to Figure 1, there is shown an aircraft turbomachine 1, the turbofan type turbofan. This turbojet engine 1 is equipped with a fan 2 surrounded by a fan casing 4, centered on the longitudinal axis 6 of the turbojet engine. In known manner, the fan casing 4 comprises a shell 8 carrying at its ends two fastening flanges 10. These serve for the mechanical connection with the adjacent parts of the turbojet, usually an air inlet 12 and an outer shell 14 of an intermediate housing.
En référence aux figures 2a et 2b, il est représenté un écran thermique 16 selon l'invention. L'écran thermique 16 est destiné à venir recouvrir une jonction entre deux pièces d'une turbomachine 1. Il peut par exemple s'agir de la jonction entre la virole 8 du carter de soufflante 4 et la virole extérieure 14 du carter intermédiaire.Referring to Figures 2a and 2b, there is shown a heat shield 16 according to the invention. The heat shield 16 is intended to cover a junction between two parts of a turbomachine 1. It may for example be the junction between the shell 8 of the fan casing 4 and the outer shell 14 of the intermediate casing.
Selon la configuration représentée dans la figure 2a, l'écran thermique comporte une rainure 18 qui est dimensionnée pour venir s'emboîter sur la bride de fixation 10 ; l'écran thermique comporte également des trous 20 pour sa fixation sur l'une des pièces dont il doit recouvrir la jonction ; l'écran thermique 16 s'étend longitudinalement selon la direction X entre deux extrémités 22 et 23.According to the configuration shown in Figure 2a, the heat shield has a groove 18 which is dimensioned to fit on the fastening flange 10; the heat shield also has holes 20 for attachment to one of the parts which it must cover the junction; the heat shield 16 extends longitudinally along the X direction between two ends 22 and 23.
En référence à la figure 3, l'écran thermique 16 selon une mode de réalisation préféré de l'invention comporte une enveloppe 24 en un premier matériau élastomère silicone ayant une paroi 26 qui définit une cavité fermée. Il comporte également un corps 28, en un matériau calorifuge poreux, s'étendant entre une première 30 et une deuxième 31 extrémité, le corps étant disposé dans la cavité fermée de l'enveloppe 24. L'écran thermique comporte aussi un premier 32 et un deuxième 33 élément en un deuxième matériau élastomère silicone expansé, le premier élément 32 comblant un premier espace 34 défini entre la première extrémité 30 et la paroi 26 de la cavité et le deuxième élément 33 comblant un deuxième espace 35 défini entre la deuxième extrémité 31 et la paroi 26 de la cavité. L'écran thermique obtenu selon le procédé de fabrication de l'invention est parfaitement moulé après son démoulage et ne comporte pas de rides ou de stries à la surface de l'enveloppe, contrairement à l'écran thermique obtenu selon le procédé de l'art antérieur.Referring to Figure 3, the heat shield 16 according to a preferred embodiment of the invention comprises a casing 24 of a first silicone elastomer material having a wall 26 which defines a closed cavity. It also comprises a body 28, made of a porous heat-insulating material, extending between a first 30 and a second end, the body being disposed in the closed cavity of the envelope 24. The heat shield also comprises a first 32 and a second element 33 made of a second expanded silicone elastomer material, the first element 32 filling a first space 34 defined between the first end 30 and the wall 26 of the cavity and the second element 33 filling a second space 35 defined between the second end 31 and the wall 26 of the cavity. The heat shield obtained according to the manufacturing method of the invention is perfectly molded after demolding and has no ripples or striations on the surface of the envelope, unlike the heat shield obtained by the method of the prior art.
Selon le mode de réalisation de l'invention illustré dans la figure 5a, des premier 46 et deuxième 47 éléments en un matériau élastomère silicone thermoexpansible sont placés respectivement dans les premier 34 et deuxième 35 espaces définis entre la paroi 26 de l'enveloppe 24 et les première 30 et deuxième 31 extrémités du corps 28.According to the embodiment of the invention illustrated in FIG. 5a, first 46 and second 47 elements made of a thermoexpansible silicone elastomer material are placed respectively in the first 34 and second spaces defined between the wall 26 of the envelope 24 and the first 30 and second 31 ends of the body 28.
La mise en place des différents composants de l'écran thermique dans le moule peut, par exemple, être obtenue par le placement de la première plaque 40 dans le moule 36, la mise en contact du corps 28, des premier 46 et deuxième 47 éléments en matériau thermo-expansible avec cette première plaque 40, et la mise en contact de la deuxième plaque 41 avec le corps 28 et les premier 46 et deuxième 47 éléments en matériau thermo-expansible. Dans ce mode de réalisation préféré, la première plaque 40 est disposée en contact avec la première face principale 42 du corps 28 et la deuxième plaque 41 est disposée en contact avec la deuxième face principale 43 du corps.The establishment of the various components of the heat shield in the mold may, for example, be obtained by placing the first plate 40 in the mold 36, the contacting of the body 28, the first 46 and second 47 elements in heat-expandable material with this first plate 40, and the contacting of the second plate 41 with the body 28 and the first 46 and second 47 elements of heat-expandable material. In this preferred embodiment, the first plate 40 is disposed in contact with the first main face 42 of the body 28 and the second plate 41 is disposed in contact with the second main face 43 of the body.
Les premier 46 et deuxième 47 éléments en matériau élastomère silicone thermo-expansible sont configurés pour, une fois expansés après application de chaleur au moule, combler respectivement les premier 34 et deuxième 35 espaces (figure 5b).The first 46 and second 47 elements of heat-expandable silicone elastomeric material are configured to fill the first and second gaps 34, respectively, after application of heat to the mold (FIG. 5b).
On peut ainsi, par exemple, réaliser un écran thermique ayant une longueur développée de 1250 mm, une hauteur (section courante) de 10 mm et une largeur de 1200 mm, en utilisant deux plaques d'élastomère silicone de 10 mmxl200 mmx2,5 mm, un corps poreux de 1225 mmxll95 mmx9mm, des bandes d'élastomère silicone expansible (portant la référence A-800-3G chez Airtech) de 8 mmx8 mmxll95 mm, dans un moule ayant une cavité dont la section de cavité prévue pour le matériau expansible est de 100 mm2 par extrémité et en appliquant un cycle thermique de lh à 120°C.It is thus possible, for example, to produce a heat shield having a developed length of 1250 mm, a height (current section) of 10 mm and a width of 1200 mm, using two sheets of silicone elastomer of 10 mm × 1200 mm × 2.5 mm. a porous body of 1225 mm x 95 mm x 9 mm, strips of expandable silicone elastomer (with the reference A-800-3G in Airtech) of 8 mm x 8 mm x 1395 mm, in a mold having a cavity whose cavity section provided for the expandable material is 100 mm2 per end and applying a thermal cycle of 1 h at 120 ° C.
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