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SYSTEME DE FIXATION D'UN SYSTEME D'INJECTION SUR UN
FOND DE CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOREACTEUR ET
PROCEDE DE FIXATION
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne un système de fixation
d'un système d'injection sur un fond de chambre de
combustion de turboréacteur.
Les chambres de combustion des
turboréacteurs comprennent une paroi intérieure et une
paroi extérieure reliées à leur extrémité amont par un
fond annulaire pour définir un fond de chambre de
combustion. Des systèmes d'injection régulièrement
répartis sur la périphérie du fond de la chambre de
combustion délivrent un mélange d'air et de carburant
qui est enflammé pour fournir des gaz de combustion.
Chaque système d'injection comprend un
venturi dans lequel l'air et le carburant se mélangent.
Un bol, situé en aval du venturi, a pour fonction
d'éclater le jet de mélange air/carburant sortant du
venturi. En outre, un déflecteur protège le fond de
chambre des flammes de la chambre de combustion.
Dans une réalisation connue (US 4 584 834)
le système d'injection est monté par l'aval c'est-à-
dire par l'arrière du turboréacteur. Dans un système de
ce type, le système d'injection est brasé sur le fond
de chambre directement ou par une pièce intermédiaire ;
le déflecteur et le bol sont brasés sur le système
d'injection. Si la brasure située entre le système
d'injection et le bol cède, ce dernier vient percuter
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la chambre de combustion et la partie aval du moteur,
notamment la turbine HP, ce qui peut conduire à une
explosion du moteur. De la même manière, si la brasure
située entre le système d'injection et le déflecteur
cède, ce dernier sera, dans un premier temps, retenu
par le bol mais les efforts supplémentaires exercés sur
le bol finiront par faire céder également la brasure
située entre le système d'injection et le bol de telle
sorte que les deux pièces seront projetées
simultanément dans la chambre de combustion et dans la
partie aval du moteur avec les mêmes conséquences que
précédemment .
En outre, en dehors de ce problème de
risque de rupture d'une brasure, il est malaisé de
démonter un système d'injection afin d'assurer sa
maintenance ou son remplacement. En effet, cette
opération nécessite de retirer trois brasures en même
temps, ce qui est délicat et nécessite le plus souvent
le sacrifice d'une pièce, généralement le système
d'injection lui-même. La présente invention a pour
objet un système d'injection et un procédé de fixation
qui remédient à ces inconvénients.
Ces buts sont atteints par le fait que le
déflecteur comporte une partie annulaire ayant un chant
formant un épaulement de retenue dirigé vers l'avant du
turboréacteur et par le fait que le système d'injection
comporte une collerette sur laquelle est formé un
épaulement de retenue dirigé vers l'arrière du
turboréacteur et prenant appui contre l'épaulement de
retenue de fond de chambre.
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Dans une réalisation, le déflecteur
comporte une gorge de retenue et une bague de retenue
comporte un rebord inséré dans la gorge de retenue.
Avec ces caractéristiques, le déflecteur
est toujours monté par la partie aval du fond de
chambre mais il est retenu mécaniquement par le rebord
de la bague de retenue insérée dans sa gorge de
retenue. Ainsi, même en cas de rupture de la brasure
entre le fond de chambre et le déflecteur, ce dernier
ne peut pas être aspiré dans la chambre de combustion.
D'autre part, le bol du système d'injection
est monté par la partie avant du turboréacteur. Son
épaulement de retenue assure une fixation mécanique de
telle sorte qu'il ne peut pas, lui non plus, être
aspiré dans la chambre de combustion du turboréacteur.
Avantageusement, le déflecteur et la bague
de retenue sont brasés dans une même opération de
brasage.
Le système d'injection est fixé à la bague
de retenue par des cordons de soudure.
Ces cordons de soudure n'assurent pas une
résistance mécanique étant donné que les efforts sont
repris par l'épaulement de retenue du système
d'injection. Ils sont donc moins susceptibles de se
rompre et, même si cela venait à se produire, le
système d'injection serait tout de même maintenu en
avant du fond de chambre.
Dans une réalisation particulière, la bague
de retenue est une bague fendue.
Dans une autre réalisation, la collerette
du système d'injection comporte en outre un épaulement
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dirigé vers l'avant du turboréacteur et la bague de
retenue comporte un second rebord qui vient bloquer le
second rebord du système d'injection.
Dans une réalisation particulière la bague
de retenue est constituée d'une bague intérieure fendue
ou formée de deux demies bagues et d'une bague de
fermeture qui cercle la bague intérieure.
Avantageusement, la bague fendue a une
portée conique pour supprimer les jeux axiaux.
La bague intérieure est fixée à la bague de
fermeture par des points de soudure.
Avantageusement encore, le premier
épaulement dirigé vers l'avant du turboréacteur et le
second épaulement dirigé vers l'arrière du
turboréacteur sont formés sur une collerette d'un bol
faisant partie du système d'injection.
Selon le procédé de fixation d'un système
d'injection sur un fond de chambre de combustion de
turboréacteur .
- on introduit un déflecteur comportant une
partie annulaire présentant un chant formant un
épaulement de retenue dirigé vers l'avant du
turboréacteur dans un trou du fond de chambre ;
- on monte une bague de retenue sur le
déflecteur par l'avant du turboréacteur ;
- on brase le déflecteur sur le fond de
chambre et simultanément la bague de retenue sur le
déflecteur ;
- on introduit par l'avant du turboréacteur
un système d'injection dans le déflecteur, le système
d'injection comportant un épaulement dirigé vers
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l'arrière du turboréacteur qui vient prendre appui sur
l'épaulement de retenue du déflecteur ;
- on soude le système d'injection sur la
bague de retenue par des cordons de soudure.
5 Selon une variante du procédé .
- on introduit un déflecteur comportant une
' partie annulaire présentant un chant formant un
épaulement de retenue dirigé vers l'avant du
turboréacteur dans un trou du fond de chambre, le
déflecteur comportant une gorge de retenue ;
- on brase le déflecteur sur le fond de
chambre ;
- on introduit par l'avant du turboracteur
un systme d'injection dans le dflecteur le systme
d'injection comportant un premier paulement dirig
vers l'arri re du turboracteur qui vient prendre appui
sur l'paul ement de retenue du dflecteur et un second
paulement dirig vers l'avant du turboracteur ;
- on monte une bague de retenue comportant
un premier rebord qui vient se loger dans la gorge de
retenue du dflecteur et un second rebord qui vient
bloquer le second paulement du systme d'injection ;
- on fixe le systme d'injection sur le
dflecteur en ralisant des cordons de soudure entre la
bague de tenue et la bague de fermeture.
re
D'autres caractristiques et avantages de
l'invention apparatront encore la lecture de la
description qui suit d'exemples de ralisation donns
titre illus tratif en rfrence aux figures annexes.
Sur ces figures .
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- la figure 1 est une vue en coupe d'un
premier mode de réalisation d'un système d'injection
conforme à la présente invention ;
- la figure 2 est une vue de détail
agrandie de la figure 1 ;
- la figure 3 est une demie vue en coupe
d'un deuxième mode de réalisation du système de
fixation de l'invention ;
- la figure 4 est une vue en perspective du
bol monté sur le déflecteur du système d'injection de
la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en coupe d'un
troisième mode de réalisation du système de fixation de
l'invention.
Sur la figure l, le système d'injection,
désigné dans son ensemble par la référence générale 2
est constitué d'une partie fixe constituée d'une bague
4, d'une vrille 6, d'un venturi 8 et d'un bol 10. La
vrille 6 et le bol 10 sont raccordés l'un à l'autre par
une bague intermédiaire 12. Une traversée coulissante
14 est montée coulissante sur la bague 4. La vrille
comporte deux étages d'aubes qui ont pour fonction
d'entraîner l'air en rotation autour de l'axe
longitudinal YY du système d'injection. Le bol 10
comporte une forme évasée 16 qui a pour fonction de
faire éclater le jet du mélange d'air et de carburant
sortant du venturi 8.
Un déflecteur 20 est monté sur le fond de
chambre 22. Le fond de chambre lui-même comporte deux
zones de bridage 24 et 26. La zone de bridage 24 est
raccordée à une paroi de chambre extérieure (non
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représentée) et la zone de bridage intérieure 26 est
raccor=tuée à une paroi de chambre intérieure, également
non représentée. Une pluralité de systèmes d'injection,
typiquement de treize à trente deux, régulièrement
espacés angulairement sont montés sur le fond de
chambre 22 (un seul système d'injection a été
représenté sur la figure 1).
Le déflecteur 20 comporte un plateau 30 et
une partie annulaire 32 brasée sur le fond de chambre.
Le plateau 30 a pour fonction de protéger la partie du
fond de chambre située autour du système d' inj ection 2
des flammes de la chambre de combustion. La partie
annulaire 32 est insérée dans un trou 33 formé dans le
fond de chambre. Elle comporte un épaulement 100 qui
vient en appui contre la paroi aval du fond de chambre.
Intérieurement, la partie annulaire 32 comporte un
alésage 36 dans lequel vient se loger une partie
cylindrique 38 du bol 10. En outre, la partie annulaire
32 du déflecteur comporte une gorge de retenue 40. Le
chant 42 de la partie annulaire 32 du déflecteur
constitue un épaulement de retenue. La partie
cylindrique 38 du bol 10 est prolongée par une
collerette 44 de plus grand diamètre comportant un
épaulement de retenue 46 dirigé vers l'arrière du
turboréacteur et prenant appui contre l'épaulement de
retenue 42 du déflecteur. Une bague fendue de retenue
50 comporte un rebord 52 inséré dans la gorge de
retenue 40 du déflecteur 20. Des cordons de soudure 54,
par exemple trois ou quatre (voir figure 2, assurent
une liaison entre la collerette 44 du bol 10 et la
bague de retenue 50.
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Le montage du système d'injection sur le
fond de chambre s'effectue de la manière suivante. On
insère d'abord le déflecteur 20 dans l'orifice 33
pratiqué dans le fond de chambre puis on monte la bague
de retenue fendue 50 sur le déflecteur de telle manière
que le rebord 52 vienne se loger à l'intérieur de la
gorge de retenue annulaire 40 du déflecteur. Ces deux
pièces sont alors assemblées entre elles et au fond de
chambre 22 par une opération unique de brasage. Le
système d'injection est alors monté par l'avant du
turboréacteur, comme schématisé par la flèche 56
(figure 1) de telle manière que la partie cylindrique
38 du bol vienne se monter à l'intérieur de l'alésage
36 du déflecteur. Dans cette position l'épaulement 46
formé sur la partie 44 du bol vient en appui sur le
chant 42 de la partie annulaire 32 formant un
épaulement de retenue. Avantageusement, l'extrémité
avant de la partie 44 est au même niveau que
l' extrémité avant de la bague fendue 50 de telle sorte
qu'il est possible de réaliser des cordons de soudure
54 pour solidariser ces deux pièces.
Dans cette réalisation, comme on peut le
constater, le déflecteur 20 est retenu mécaniquement
par le rebord 52 de la bague fendue 50. De la sorte, en
admettant même que la brasure reliant le déflecteur au
fond de chambre 22 vienne à céder, ce dernier ne peut
pas être aspiré dans la partie avant du turboréacteur.
D'autre part, le système d'injection 2, et plus
particulièrement le bol 10, sont montés par l'avant du
turboréacteur et ils sont retenus mécaniquement par la
venue en butée de l'épaulement 46 de la collerette 44
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du bol contre l'épaulement du déflecteur 42. Ainsi, les
points de soudure 54 n'assurent pas une résistance
mécanique mais ont simplement pour fonction d'empêcher
la rotation du système d'injection 2 par rapport à la
bague fendue 50.
Par ailleurs, les opérations de démontage
du système d'injection sont facilitées, par exemple
lorsque l'on souhaite remplacer un système d'injection
défectueux. I1 suffit en effet de meuler les cordons de
soudure 54 ce qui libère le système d'injection et
permet de le retirer en le déplaçant dans un sens
opposé au sens de la flèche 56 (figure 1). Les brasures
du déflecteur sur le fond de chambre et de la bague
fendue sur le déflecteur ne sont pas touchées. De la
même manière, la mise en place du nouveau système
d'injection s'effectue très simplement puisqu'il suffit
de l'insérer dans l'alésage 36 et de refaire de
nouveaux cordons de soudure 54. Ainsi, ce dispositif
apporte de nombreux avantages, d'une part parce qu'il
élimine le risque que des pièces soient entraînées dans
la chambre de combustion et dans la partie aval du
moteur, notamment la turbine à haute pression et
d'autre part parce qu'il facilite les opération de
maintenance et de réparation en permettant de remplacer
beaucoup plus facilement un système d'injection
défectueux.
On a représenté sur la figure 3 une
variante de réalisation du système de fixation des
figures 1 et 2.
Dans le mode de réalisation des figures 1
et 2, comme on l'a expliqué, ni le déflecteur, ni le
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bol du système d'injection ne peuvent être entraînés
vers l'arrière du turboréacteur en cas de rupture des
brasures parce qu'ils sont retenus mécaniquement.
Toutefois, si une sollicitation est exercée sur le
5 système d'injection en sens inverse, c'est-à-dire dans
le sens opposé à celui de la flèche 56 de la figure l,
l'effort sera repris par les cordons de soudure qui
peuvent alors céder. Une sollicitation de ce type peut
se produire au moment où l' on place les inj ecteurs sur
10 la traversée coulissante parce qu'il peut y avoir un
arcboutement des injecteurs. Les efforts subis par les
points de soudure dans une telle situation pourraient
éventuellement provoquer leur rupture. Dans ce cas, le
bol serait désolidarisé du fond de chambre 22. Cette
situation présenterait moins d'inconvénients que la
situation inverse dans laquelle le bol pourrait être
entraîné vers l'arrière du turboréacteur parce que le
système d'injection serait maintenu par les injecteurs
et la pression. Toutefois, afin d'éviter cet
inconvénient, on a prévu un mode de réalisation de
l'invention représenté sur les figures 3 et 4 dans
lequel le système d'injection, et particulièrement le
bol faisant partie du système d'injection, est retenu
mécaniquement dans les deux sens sans qu'aucun effort
ne soit exercé sur les cordons de soudures.
Dans ce mode de réalisation, la forme du
déflecteur 20 est identique. En revanche la
constitution de la bague de retenue diffère. La bague
de retenue 60 est constituée d'une bague intérieure 62
et d'une bague de fermeture 64. La bague intérieure
peut être fendue comme dans le mode de réalisation
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précédent ou bien elle peut être constituée de deux
demi bagues. Elle comporte, comme précédemment, un
rebord 52 qui vient se loger dans la gorge 40 du
déflecteur et en outre un second rebord 66 qui vient
immobiliser une collerette 44 située à l'extrémité de
la partie cylindrique 38 du bol. La collerette 44 est
ainsi immobilisée dans les deux sens. Vers l'arrière du
turboréacteur, elle est immobilisée comme précédemment
par le chant 42 de la partie annulaire du déflecteur
20. Dans l'autre sens, c'est-à-dire vers l'avant du
turboréacteur, elle est immobilisée par le second
rebord 66 de la bague intérieure 62. La bague de
fermeture 64 cercle la bague intérieure 62 de manière à
empêcher la bague fendue ou les deux demi bagues de
s'écarter. Des cordons de soudure 54 solidarisent la
bague de fermeture 64 et la bague intérieure 62.
Toutefois, dans ce mode de réalisation, contrairement
au précédent les cordons de soudure 54 ne supportent
aucune charge mécanique. L'arrêt en translation du
système d'injection, dans les deux sens étant assuré
exclusivement par les rebords 52 et 66. Cependant,
comme on peut le voir sur la figure 4, il est
nécessaire de prévoir des moyens anti-rotation. En
effet, dans le mode de réalisation des figures 1 et 2,
la fonction d' ami-rotation est assurée par les points
de soudure 54 eux mêmes, ce qui n' est plus le cas dans
le présent mode de réalisation. C'est pourquoi (figure
4), le déflecteur comporte un ergot 70, de section par
exemple sensiblement rectangulaire, qui vient se loger
dans une encoche correspondante 72 de même forme et de
même section formée dans la collerette 44 du bol 10. On
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assure ainsi l'immobilisation en rotation du bol par
rapport au déflecteur qui est lui-même brasé sur la
paroi de fond comme on l'a exposé précédemment.
On a représenté sur la figure 5 un
troisième mode de réalisation de l'invention qui
combine les caractéristiques du premier mode et du
second mode de réalisation des figures 1 et 2 d'une
part et 3 et 4 d'autre part. Dans ce mode de
réalisation, le déflecteur 20 est fixé sur le fond de
chambre 22 à la fois par brasage et mécaniquement au
moyen d'une bague fendue brasée 150 comportant un
rebord 152 qui pénètre dans une gorge circulaire 140
formée dans la partie annulaire 32 du déflecteur 20.
Cette réalisation est similaire au mode de réalisation
des figures 1 et 2. Par ailleurs, la partie annulaire
du déflecteur comporte une seconde gorge circulaire 158
destinée à recevoir l'un des rebords d'une bague de
retenue 160. Comme on l'a décrit précédemment en
référence aux figures 3 et 4, la bague de retenue est
constituée d'une bague intérieure 162 et d'une bague de
fermeture 164 qui cercle la bague intérieure 162.
Comme précédemment, la bague intérieure 162
peut être constituée par une bague fendue ou par deux
demi bagues. La bague intérieure comporte un premier
rebord 166 et un second rebord 168. La bague intérieure
présente des portées coniques permettant la suppression
des jeux axiaux. Les efforts axiaux qui tendent à
ouvrir la bague fendue ou les deux demies bagues sont
repris par la bague de fermeture 164. Des cordons de
soudure 154 assurent une liaison entre la bague
intérieure 162 et la bague de fermeture 164. Ces
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cordons de soudure ne sont pas sollicités
mécaniquement.
Ce mode de réalisation fonctionne également
si les portées ne sont pas coniques . Il subsiste alors
un léger jeu axial dû aux tolérances de fabrication.
