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AeENCEMENT POUR UNE =AMBRE DE COMBUSTION DE
TURBORÉACTEUR
DESCRIPTION
DOMINE TECENIQUE
L'invention concerne un agencement pour une
chambre de combustion -de turboréacteur, ladite Chambre
comportant un fond de chambre perce au moins d'un trou
de passage dirculeire, l'agencement comprenant un
système d'injection associé audit au moins un trou de
passage et monté coulissant diamétralement par rapport
au trou de passage circulaire du fond de chambre et un
déflecteur monté fixement sur un fond de chambre à
l'intétieur de la chambre de combustion.
Les chambres de combustion des turbos
réacteurs comprennent une paroi intérieure et une paroi
extérieure reliées à leurs extrémités amont par un fond
annulaire pour définir un fond de chambre de combustion
annulaire. 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. -
= 20
Le: carburant est fourni au système
d'injection par un injecteur monté sur une paroi de
carter extérieur et dont la, tête est centrée sur le
système d'injection, Én Outre, un déflecteur protège le
fond de chambre des flammes de' le chambre de
combustion- Cependant, il y a des dilatations
différentielles entre la chambre de combustion et le
carter. Il est donc nécessaire de prévoir- un rattrapage
.de cette dilatation différeptielle
:=
=
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Dans un premier type d'agencement (Voir par
exemple le document EP 290 3378) la téte de
l'injecteur est centrée sur une traversée coulissante
qui peut se déplacer radialement par rapport au système
d'injection de manière à rattraper la dilatation
différentielle de la chambre de combustion par rapport
au carter.
Toutefois, il existe des têtes d'injecteur
qui comportent, outre un gicleur central, des gicleurs
périphériques qui crachent dans une vrille secondaire
ou vrille externe du système d'injection. Dans ce cas
Li il n'est pas admisSible d'autoriser un débattement de
la tête d'injecteur par rapport au système d'injection
car la tète d'injecteur doit être en permanence centrée
par rapport au système d'injection. Le rattrapage des
dilatations différentielles doit donc se faire par un
coulissement du système d'injection par rapport au fond
de chambre. L'invention concerne un agencement de ce
type.
, ' D'autre- part,
conformément à un autre
impératif, il est nécessaire qu'en cas de rupture d'une
Ç) des brasures par lesquelles les pièces constitutives de
l'agencement sont assemblées, aucune pièce ne puisse se
détacher et venir percuter la chambre de combustion et
la partie aval du moteur, notamment la turbine HP, ce
qui pourrait conduire à une explosion du moteur.
L'invention a précisément pour objet un
agencement pour une chambre de combustion de
turboréacteur qui permet d'atteindre ces objectifs.
D'une part cet agencement doit permettre un
coulissement du système d'injection par rapport au fond
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de chambre. D'autre part il doit être conçu de telle
manière qu'aucune pièce ne puisse partir vers l'aval en
cas de rupture d'une brasure.
Ces buts sont atteints, conformément à
l'invention, par le fait que le déflecteur comporte un
anneau d'emboîtement portent de premiers tenons espacés
circonférenciellement et faisant saillie radialement et
que l'agencement comporte un fourreau coaxial à
l'anneau d'emboîtement du déflecteur et portant de
seconds tenons espacés circonférentiellement et faisant
saillie radialement, les premiers et seconds tenOns
étant suffiaamment espacés pour permettre le massage
des premiers tenons entre les seconds tenons puis, par
une rotation, l'engagement des premiers tenons derrière
les seconds tenons de Manière à interdire un écartement
du déflecteur et du fourreau selon une direction
axiale, le système d'injection étant monté coulissant
dans le fourreau, des moyens anti rotatifs étant prévus
pour empêcher une rotation du système d'injection par
rapport au fourreau.'
Grâce à ces caractéristiques., le rattrapage
des dilatations différentielles du carter par rapport à
la chambre de combustion se fait au niveau de fond de
chambre et aucune pièce ne peut venir percuter la
chambre de combustion ou la turbine én cas de rupture
d'une brasure.
Dans une réalisation particulière, le
Système d'injection comporte une bague flottante montée
coulissante dans le fourreau.
Dans une autre réalisation particulière, le
fourreau présente la forme d'une 'coupelle possédant un
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fond sur lequel la bague flottante peut glisser et un
rebord, la bague coulissante étant retenue par une
bague de fermeture soudée sur le rebord-
.
Avantageusement, l'anneau d'emboîtement
traverse le trou de passage du fond de chambre.
De préférence, les premiers tenons sont
dirigés radialement vers l'extérieur et les seconds
tenons sont dirigés tadialement vers l'intérieur.
Avantageusement, les moyens anti rotatifs
qui interdissent une rotation du système d'injection
par rapport au fourreau sont constitués par une
languette d'orientation de la bague flottante et par
une encoche formée dans le rebord du fourreau, la =
languette d'orientation étant introduite dans
l'encoche.
Dans une réalisation préférée, l'agencement
comporte un doigt d'orientation qui traverse le fond de
chambre et qui .s'engage, à une extrémité, dans une
encoche d'orientation. .du déflecteur et, à une autre
extrémité., dans une encoche d'orientation du fourreau,
ce doigt d'orientation imposant une orientation
) angulaire déterminée du déflecteur et du fourreau par
rapport au fond de. .chambre et, par suite, une
orientation angulaire déterminée du fourreau et du
déflecteur l'un par rapport à l'autre.
De préférence, la. bague flottante est
pourvue d'une multitude de trous de ventilation le
traversant,
De préférence =encore, les trous de
ventilation de /a bague flottante sont disposés de
telle manière qu'ils sont. en regard du. déflecteur dans
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une zone où il existe un jeu entre le système
d'injection et le déflecteur inférieur à une valeur
limite et dégagés du déflecteur dans une zone où le jeu
entre le système d'injection et le déflecteur est
5 supérieur à cette valeur limite.
D'autre part, l'invention concerne un
turboréacteur comportant un agencement conforme à
l'invention, ainsi qu'un fourreau, un système
d'injection et un déflecteur faisant partie de
l'agencement.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront encore à la lecture de la
description qui suit d'exemples de réalisation donnés à
titre illustratif en référence aux figures annexées.
Sur ces figures
- la figure 1 est une vue générale d'une
chambre de_ combustion comportant un agencement conforme_
à l'invention
- la figure 2 est une vue de détail du
système d'injection faisant partie de l'agencement de
la figure 1 ;
) - la figure 3 est une Vue en coupe de la
tete d'injecteur. montée Sur le système d'injection de
l'invention ;
25- - la figure -4 est une vue éclatée montrant
le montage du fourreau sur le déflecteur ;
- la figure 5 est une vue de détail d'un
doigt d'orientation du fourreau et du déflecteur par
rapport au fond de chambre ;-
- le figure 6 est une vue éclatée _en.
perspective de l'Agencement de l'invention ;
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õ . . =
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É
- la figure 7 est une vue assemblée en
perspective de l'agencement de l'invention ;
-. les figures 8 à 10 sont trois vues de
détail qui montrent le fonctionnement des trous de
ventilation de la bague flottant?.
On a représenté sur la figure 1 une vue
schématique partielle en coupe d'une chambre de
combustion de turboréacteur désignée par la référence
générale 2 comportant un agencement conforme à ) à
présente invention. La chambre de combustion 2 présente
une forme de symétrie longitudinale dé révolution par
rapport à un axe général de la turbine (non
représenté). Elle comporte une paroi de carter
intérieure 4 et une paroi de carter extérieure .6. une
paroi de chambre intérieure 8- délimite un passage 10
avec la paroi de carter intérieure 4 et une paroi de
chambre extérieure 12 délimite un passage 14 avec la
paroi de carter extérieure 6.
Les parois des chambres intérieure 8 et
extérieure 12 sont réunies par un fond de chambre. 16 à
leurs extrémités amont. Une pluralité de système
) 'd'injection 18, par exemple de 14 à 22, régulièrement
espacés angulairement (un seul système = d'injection a
été représenté sur la figure 1) sont prévus sur le fond
de chambre. 16. Four chaque système d'injection la un
injecteur 2.0 est monté sur la paroi. de carter
extérieure 6. L'injecteur comporte 'une tête d'injecteur
22 centrée sur le système d'injection 18 d'ara XX.
Le- fonctionnement du module de chambre de
combustion est le suivant. L'air soue pression en
provenance du compresseur pénètre dans la chambre de
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combustion par le passage 26, comme schématisé par la.
flèche 28. Une partie de l'air passe par l'ouverture
centrale du carénage 30 tandis que le reste du flux
d'air dirigé par l'extérieur du carénage vers- les
passages 10 et 14 comme schématisé par les flèches 34
et 36. Des ouvertures (non. représentées) sont prévues
dans les parois intérieure et extérieure .8 et 12 de la
chambre de combustion afin de peLffiettre l'entrée d'air
à partir des passages 10 et 14.
L'air qui pénètre dans le carénage 30 est
( ) mis
en rotation dans- la vrille primaire 38 de la tête
d'injecteur 22 et dans la vrille secondaire 40 du
système d'injection 18. Il se mélange au carburant
délivré par la tête 'd'injecteur 22. Le mélange. gazeux
pénètre dans la chambre de cOmbustidn dans laquelle il
est enflammé.
On a représenté sur la figure 2 une vue de
détail du. système d'injection 18. Il est constitué d'un
bol 42, de la. vrille secondaire ou vrille externe 40,
déjà mentionnée et de la bague de centrage 44. Cette
dernière -est ainsi désignée parce qu'elle permet le
centrage de la tète d'injecteur 22 par rapport au
système d'injection 18-. Le système d'injection 18 est.
monté coulissant par rapport au fond de chambre 16 par
l'intermédiaire d'une bague flottante 46 formée d'une
seule- pièce avec le bol 42 et gui coulisse dans un
fourreau 48 solidaire du fond de chambre 16.
Le déflecteur 50 protège le fond de chambre
16 des flammes de la chambre de combustion.
La figure 3 est une vue à échelle agrandie
de .1a tête d'injecteur 22 montée sur le. système
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d'injection 18. Comme expliqué précédemment, la tête
d'injecteur 22 comporte un gicleur central 52 et dee
points d'injection périphériques 54 qui crachent dans
la vrille secondaire 40. 11 est donc nécessaire que la
tête d'injecteur 22 soit en permanence centrée de
manière parfaite par rapport au système d'injection 18.
C'est la raison pour laquelle elle ne peut pas être
montée coulissante par rapport- au système d'injection,
comme cela se pratique dans certains agencements. La
tête d'injecteur est donc centrée sur la bague de
centrage 44 du système d'injection 18 et c'est
l'ensemble de la tête d'injecteur et du -système
d'injection qui est. monté coulissant par rapport au
fond de chambre 16 dans le fourreau_ 48, A cet effet la
bague flottante 46 solidaire du bol 42 est montée
coulissante dans le fourreau 48 fermé_ par la bague de.
fermeture 56. Des moyens anti rotatifs sont prévus pour
empêcher une rotation du système d'injection par
rapport au fourreau 48 Dans l'exemple', de réalisation
décrit ces Moyens sont constitués par une languette 5.8
qui fait. partie de.. la bague flottante 46 et qui est.
(_) insérée dans une encoche 60 formée dans un rebOrd du
fourreau.
De la sorte, le système d'injection peut se
déplacer radialement par rapport au déflecteur 50 et au
fond dé chambre 16. Sur la figure 3, le système
d'injection a été reptAsente. en position centrée,
toutefois il est entendu que le système d'injection
peut se déplacer entre une première position excentrée
dans laquelle le jeu à l'une des extrémité, par exemple
l'extrémité Intérieure, est nul et une seconde. position
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excentrée. dans laquelle le jeu â l'autre extrémité est
nul.
Le déflecteur 50 est monté fixement sur le
fond de chambre 16 à l'intérieur de la chambre de
combustion. On a représenté Sur la. figure 4 un mode
préféré de réalisation dé la fixation du déflecteur sur
le fond de chambre.. Le fond de chambre 16 comporte un
trou de passage circulaire 62. Le déflecteur 50
comporte un anneau d'emboîtement 64 qui s'engage -dans
le trou de passage 62. L'anneau d'emboîtement comPorte
des tenons 66 régulièrement répartis, par exemple six
dans l'exemple de réalisation -représenté. Le fourreau
48 présente la forme d'une coupelle possédant un fond
sur lequel la bague flottante peut glisser- et un rebord
25 68 dans lequel est formée .une encoche 60 pour la
réception de_ la languette 58 de la bague flottante 46.
Les_ tenons 66 alternent avec des encoches
67. Dans l'exemple représenté, la longueur des tenons
66 est égale à celle des. encoches 67. en d'autres
termes, compte tenu du fait qu'il y a six tenons et six
encoches dans l'exemple, chaque tenon et chaque encoche
s'étendent sur Un angle au centre de le enfin, la
déflecteur 50 comporte une encoche d'orientation 69.
De manière similaire a ce gui e été décrit
pour l'anneau d'emboîtement 64, le fourreau 48 comporte
six tenons 72 régulièrement répartis angulairement
alternant avec six encoches 74 dont la-. longueur est
égale à celle des tenons dalla l'exemple représenté. En
d'autres termes, comme pour Panneau d'emboîtement 64,
chacun des. tenons 72 et chacune des encoches 74 s'étend
sur un angle au centre de 15 Le. fourreau 48 comporte
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par ailleurs une encoche d'orientation 76. D'autre- part
une encoche d'orientation 78 est formée dans le trou de
passage circulaire 62 du fond de chambre 16.
Le .montage du déflecteur 50 sur le fond de
5 chambre 16 s'effectue de la manière suivante. On
introduit tout d'abord l'anneau d'embolteMent 64 du
déflecteur 50 dans le trou de passage circulaire 62 de
manière que les tenons 66 dépassent par rapport au fond
de chatbre 16. Ensuite, à partir de la position
10 représenté sur la figure 4 dans laquelle les encoches
d'orientation 69 du déflecteur 50, 76 du fourreau 48 et
78 du fond de chambre 16 sont alignés, on tourne le
fourreau 48 dans un Sens ou dans l'autre d'une fraction
de tour de telle maniere oue les tenons 72 du fourreau
48 se trouvent en regard- des encoches 67 de l'anneau
-
d'emboîtement 64. Dans l'exemple décrit, il faut donc
tourner le fourreau 4.8 d'un angle de 15* dans le = sens
des aiguilles d'une montre ou dans- le sens contraire à.
celui des aiguilles d'une montre. On engage arors le
fourreau =sur l'anneau d'emboîtement du déflecteur, les
tenons 72. du fourreau 48 passant entre les tenons 66 de
) l'anneau d'emboitemett 64. Le fourreau ayant été engagé
à fond, on le tourne d'une fraction dé tour dans le
sens inverse du sens précédent de maniere à ce- que- les
trois encoches d'orientation se trouvent à nouveau
alignées. On enfonce alors un doigt d'orientation 78
dans les trois encoches. 76, 78 et 69 de manière à
immobiliser ces trois pièces. en pOsition relative l'une
par -rapport à l'autre. Une orientation angulaire
correcte étant garantie par l'insertion- du doigt
d'orientation O, on procède au brasage dé. l'ensemble.
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=
11 =
On comprend que même en cas- de rupture du brasage- le
déflecteur 50 sera retenu par Ces tenons 66 engagés
dernière les tenons- 72 du fourreau. 48. Ainsi, même en
cas de brasure défectueuse, le déflecteur ne peut pas
être aspiré dans la chambre de combustion, conformément
à l'une des caractéristiques essentielles de
l'invention.
On a représenté sur la figure 5 une vue de
détail qui montre l'insertion du doigt d'orientation 80
dans les encoches d'orientation respectivement du
( )
fourreau 48, du fond de chambre 16 et du déflecteur 50.
On a -représenté sur la- figure 6 une vue
éclatée en perspective du déflecteur, du fend de
chambre 16 dg fourreau 48 du système d'injection 18, de
la bague de fermeture 56 et de l'injecteur 20 avec sa
tête d'injection 22. SUr la figure 7, ces différentes
pièces- ont été représentées en position assemblée.
Le montage s'effectue de la manière
suivante Le déflecteur ayant été monté fixement sur le
20- feànd de chambre (16), et brasé dans cette position
comme on l'a expliqué précédemment, on introduit la
( )
bague flottante 46 du système d'injection 18 dans le
fourreau 48õ la languette d'orientation 5.8 étant
introduite dans l'encoche 60 du fourreau 48. On
introduit alors la bague de fermeture dans le fourreau
et on la soude dans cette position par trois ou quatre
cordons de soudure. circonférentielleffient répartis. -De
la sorte il est. facile de- remplacer le système
d'injection si nécessaire. pour cela 1.l suffit dé
meuler les cordons de soudure, de retire la bague de
fermeture puis le système. d'injection.
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Le système d'injection étant retenu par la
bague de fermeture il peut coulisser librement selon
une direction radiale dans la limite du jeu entre le
bol et le fourreau 48. On introduit alors la tète 22 de
l'injecteur dans la bague de centrage du système
d'injection.
On remarque sur les figures 6 et 7 la
languette 58 introduite dans l'encoche 60 du fourreau
48. On note également la présence de trous de
ventilation 82 formés dans la bague flottante 4.6. Comme
on peut l'observer sur les figures 8, 9 et 10 la
fonction des trous de ventilation 82 est de refroidir
le déflecteur 50. Sur la figure 8 le système
d'injection a été représenté en position nominale
centrée par rapport au déflecteur ; sur la figure 9 on
a représenté une zone dans laquelle le jeu entre le
déflecteur et le systèMe d'injection (plus précisément
le bol) est minimal et sur la. figure 10 une position.
excentrée du système d'injection par rapport au
déflecteur 50 dans lequel le: jeu entre ces deux pièces
est maximal. Dans la position des :figures 8 et 9,
c'est-à-dire- en .position centrée et en 'position de jeu
minimal, le déflecteur 50 est suffisamment refroidi par
un flux d'air en provenance' des trous de ventilation e4
qui vient, le lécher. C'est la raison pour = laquelle sur
les figures 8 et .9, les- trous de. ventilation 82 de la
bague flottante 46 sont obturés parce qu'ils sont en
regard du déflecteur 50. Par conséquent, dans ces
positions, aucun courant d'air de ventilation ne
circule à travers, les trous de VentilatiOn 82. En
revanche, dans là positi.on représentée sur la figure
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13
= _
10, les trous de ventilation 82 aont dégagée du
déflecteur 50. Par conséquent,- un courant d'air circule
au travers de ces trous afin de refroidir le déflecteur
50.
