Brevet FR2058270A1 — publié le 19710528

La présente invention se rapporte à une chambre de combustion et/ou tuyère de poussée refroidie par régénération, avec des tubes ou d'autres profilés formant des canaux fermés s*étendant en direction longitudinale et servant au passage d'un 5 fluide de refroidissement, en particulier un liquide, et avec une couche métallique rapportée en particulier par voie galvanoplas-tique et reliant les tubes ou profilés de façon solide et étanche à la pression entre eux, ainsi qu'à un procédé de fabrication d'une telle chambre de combustion et/ou tuyère de poussée. 10 Dans un mode de réalisation connu d'une chambre de combustion et/ou tuyère de poussée du type décrit ci-desaus, la paroi à refroidir est formée de tubes ayant des sections transversales différentes et même variables dans le sens de la longueur. Les tubes sont dimensionnés et sont disposés symétriquement autour 15 de l'axe de la chambre de combustion et/ou de la tuyère de poussée, de telle manière que ces tubes se trouvent latéralement en contact les uns avec les autres sur toute la longueur. La liaison étanche à la pression des tubes entre eux est assurée, dans ce mode de réalisation, par une couche galvanoplastique se trouvant en contact 20 avec les génératrices radialement extérieures des tubes. Dea déformations indésirables des tubes, conduisant généralement à des fuites irréparables et pouvant apparaître sous l'effet de températures locales élevées lors du soudage ou brasage usuel des tubes entre eux à leurs emplacements latéraux de contact, sont empêchées 25 avec certitude lors d'un tel assemblage des tubes sans apport de chaleur. L'augmentation de poids qui résulte alors, comparativement aux modes de réalisation connus de chambres de combustion et/ ou tuyères de poussée formées à partir des tubes soudés ou brasés, 30 de la présence de la couche galvanoplastique, est maintenue dans des limites économiquement compatibles par le fait que les espaces intermédiaires délimités par les zones périphériques de chaque fois deux tubes voisins, situées entre les génératrices radialement extérieures et l'emplacement de contact latéral (linéaire) restent 35 exempts du matériau de la couche galvanoplastique lors du dépôt de cette dernière. A cet effet, on comble les espaces intermédiaires avant le dépôt de la couche galvanoplastique, à l'aide d'un remplissage facilement fusible, électriquement conducteur à la surface libre, mais cette disposition ne conduit, comme déjà men-^0 tionné, qu'à une liaison linéaire entre les tubes, d'une part, et 70 29551 2 2058270 la couche galvanoplastique, d'autre part, liaison qui est par conséquent. exposée au risque de rupture. La présente invention vise une chambre de combustion et/ou tuyère de poussée du type décrit ci-dessus, susceptible d'être fabriquée de façon peu onéreuse et se distinguant,malgré son poids plus faible, des modes de réalisation déjà connus dé chambres de combustion et/ou tuyères de poussée réalisées à partir de tubes par une résistance statique et dynamique plus élevée aux forces résultant de la pression intérieure de la chambré de combustion et des différences de température. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que les tubes ou profilés sont disposés, sur toute la longueur de la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée ou au moins sur des tronçons de longueur, avec des espaces intermédiaires entre eux, autour de l'axe de la chambre de combustion ou tuyère de poussée, et par le fait que la couche métallique déposée en particulier par voie galvanoplastique entoure de façon cohérente, par conjugaison de forme, les tubes ou profilés à leurs zones périphériques tournées radialement vers l'extérieur ou vers 1'intérieur r en comblant les espaces intermédiaires entre les tubes ou profilés. La chambre de combustion et/ou tuyère de poussée conforme à l'invention est plus légère que les chambres de combustion et/ou tuyères de poussée connues réalisées à partir de tubes, car contrairement à ces dernières, seuls les tronçons, fortement sollicités du point de vue thermique, de la paroi de la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée sont formés exclusivement par des tubes ou profilés, tandis que les tronçons restants sont formés sur leur périphérie, non seulement par les tubes ou profilés, mais également par la couche métallique qui est déposée en particulier peur voie galvanoplas tique et qui est plus légère que ces tubes ou profilés. A cela s'ajoute l'avantage supplémentaire que la couche métallique déposée, en particulier par voie galvanoplastique se trouve en contact non seulement avec les génératrices radialement extérieures des tubes ou profilés, comme dans le cas cornu, mais qu'elle entoure par conjugaison de forme les zones périphériques de ces tubes ou profilés tournées radialement vers l'extérieur ou vers l'intérieur, ce qui assure à tous les emplacements de contact mutuel des liaisons sûres, s'étendaaafc sur une surface d'une certaine étendue (en forme de bande) entre la couche métallique, BAD ORIGINAL 70 295S7 3 2058270 d'une part, et les tubes ou profilés, d'autre part, Suivant une autre caractéristique de l'invention, on fait appel, pour former la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée, à des tubes ou profilés ayant des sections transversales constantes sur toute la 5 longueur ou sur une grande partie au moins de la longueur. De tels tubes ou profilés sont moins onéreux, étant doimé les dépenses réduites quant aux machines et au temps de fabrication, que les tubes ou profilés qui sont utilisés pour la construction des chambres de combustion et/ou tuyères de poussée connues et qui, pour 10 des raisons géométriques, doivent présenter des sections transversales variables sur toute la longueur ou sur une grande partie de la longueur. Ce fait a une influence extrêmement positive sur les frais de fabrication d'une chambre de combustion et/ou tuyère de poussée, dans lesquels le prix de revient des tubes ou profilés 15 entre pour une part considérable. Suivant un mode de réalisation de la chambre de combustion avec tuyère de poussée conforme à l'invention,, les tubes ou profilés présentent des sections transversales constantes depuis l'extrémité avant jusqu'à l'extrémité arrière de la chambre de 20 combustion et depuis le col de la tuyère jusqu'à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée. Les tubes ou profilés sont disposés côte à côte, sans espaces intermédiaires entre eux, depuis l'extrémité avant de la chambre de combustion jusqu'au col de la tuyère de poussée, et sont séparés les uns des autres, depuis le 25 col de la tuyère de poussée jusqu'à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée, par des espaces intermédiaires dont la largeur augmente rapidement, avec l'accroissement du diamètre de la tuyère, étant donné que les sections transversales des tubes ou profilés restent constantes. Ces espaces intermédiaires sont comblés par la 30 couche métallique dépos-ée en particulier par voie galvanoplas tique. Suivant une variante de réalisation de la chambre'de combustion avec tuyèr* de poussée conforme à l'invention, qui est particulièrement peu onéreuse et légère pour les raisons déjà mentionnées, les tubes ou profilés présentent des sections trans-35 versales constantes sur toute la longueur, sections qui sont choisies de manière que les tubes ou profilés ne se trouvent placés côte à côte, sans espaces intermédiaires entre eux, que dans la section transversale la plus étroite de la chambre de combustion avec tuyère de poussée. Ainsi, non seulement le pourtour de la 40 partie divergente de la tuyère de poussée,-mais également le 10 29557 i» 2058270 pourtour de la chambre de combustion et de la partie convergente de la tuyère de poussée, à l'exception du col de la tuyère de poussée, est formé par les tubes ou profilés et les parties de la couche métallique déposée en particulier par voie galvanoplastique, 5 qui comblent les espaces intermédiaires entre ces tubes ou profilés. Les deux modes de réalisation conformes à l'invention, assurent, grâce à la liaison intime, s1 étendant sur des surfaces d'étendue relativement importante, entre la couche métallique et les tubes ou profilés, d'une part, et grâce aux vitesses d'écoule-10 ment comparativement élevées du fluide de refroidissement, résultant du fait que les sections transversales des tubes ou profilés restent constantes depuis le col de la tuyère de poussée jusqu'à l'extrémité arrière de la poussée, d'autre part, même à des pressions de service élevées qui procurent un bon rendement, un re-15 froidissement suffisant de la partie divergente de la tuyère de poussée, dont on sait qu'elle est moins sollicitée du point de vue thermique et qui est formée par les tubes ou profilés et les parties intermédiaires de la couche métallique. Le mode de réalisation dé l'invention cité en dernier 20 lieu assure un refroidissement également suffisant de la chambre de combustion formée également à partir de tubes ou profilés et de parties intermédiaires de couche métallique, ainsi que de la partie convergente de la tuyère de poussée, qui' est construite de la mêmé manière, bien que cette chambre de combustion et cette partie de 25 la tuyère de poussée soient sollicitées davantage du point de vue thermique que la partie divergente de la tuyère de poussée. Le mode de réalisation de 1'invention cité en premier lieu convient parfaitement au fonctionnement sous des pressions extrêmement élevées, ce qui assure des rendements très favorables 30 et où. l'intensité de la transmission de chaleur entre les gaz de combustion chauds et les parois voisines est sensiblement plus élevée, par suite de la plus grande densité des gaz, que sous des pressions moyennes et faibles, mode de réalisation dans lequel, pour des raisons de refroidissement, la totalité ou la presque 35 totalité de la périphérie de la chambre de combustion et de la partie convergente de la tuyère de poussée, c'est-à-dire des parties soumises à des sollicitations thermiques plus élevées que la partie divergente de la tuyère de poussée, est formée, contrairement à la partie divergente de la tuyère de poussée» exclusivement par ^0 des tufee-s ou. profilés * ?0 29557 2058270 Suivant une autre caractéristique de l'invention, les extrémités des tubes ou profilés, se trouvant à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée, sont recourbées vers l'extérieur et sont noyées dans la zone marginale radialement extérieure d'un anneau 5 terminal de tuyère rigide, qui est incorporé lors du dépôt galvanoplas tique de la couche métallique et dont la surface radialement intérieure n'est pas profilée et se trouve à ras des parties de la couche métallique, situées au voisinage du contour intérieur de la tuyère. 10 Cette caractéristique ayant trait à la construction présente deux avantages. D'une part, 1* anneau terminal de tuyère sert à augmenter la rigidité et, d'autre part, il assure, du fait que sa surface intérieure n'est pas profilée, un échappement non perturbé des gaz combustibles. 15 La chambre de combustion et/ou tuyère de poussée conforme à 1'invention peut être fabriquée d'une manière simple et rapide suivant le procédé de fabrication ou les phases de fabrication suivantes î - a) fabrication d'un noyau de chambre de combustion 20 et/ou de tuyère de poussée, avec une surface électriquement conductrice définissant le contour intérieur de la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée. b) usinage, en particulier fraisage de rainures continues, longitudinales et séparées au moins sur des tronçons par des 25 entretoises du noyau, dans la surface du noyau, c) mise en place des tubes ou profilés de configuration et de réalisation appropriées dans les rainures longitudinales correspondantes du noyau de chambre de la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée, et 30 d) dépôt galvanoplastique de la couche métallique sur les zones périphériques des tubes ou profilés, tournées radialement vers l'extérieur, et sur la surface des entretoises de noyau se trouvant entre les tubes ou profilés « D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront 35 à la lecture du dessin annexé qui représente schématiquement plusieurs exemples de réalisation non limitatifs de l'objet de l'invention; sur ce dessin : la fig. 1 est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une chambre de combustion avec tuyère de poussée ko conforme à l'invention; 70 29557 6 205827 Ô la tlg, 2 est une coupe partielle suivant IX-IX de la fig. 1 ; la fig. 3 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'une chambre de combustion avec tuyère de poussée conforme à l'invention; la fig. 4 est une coupe partielle suivant XV-XV de la fie. 3. La chambre de combustion 1 représentée sur les fig. 1 et 2 avec sa tuyère de poussée 2 dont la partie convergente •st référencée 3, le col 4 et la partie divergente 5 se compose de tubes longitudinaux 7 ®t d'une couche métallique 6 déposée par ▼oie galvanoplastique et entourant par conjugaison de forme les zones périphériques des tubes 7» tournées radialement vers l'extérieur. Les tubes 7 présentent chacun, dans le sens longitudinal, un premier tronçon. 9 de section transversale constante, s'étendant depuis l'extrémité avant jusqu'à l'extrémité arrière de la chambre de combustion, un second tronçon 10 de section transversale variable dans le sens de la longueur, sdétendant depuis l'extrémité arrière de la chambre de combustion 1 jusqu'au col 4 de la tuyère de poussée, et d'un troisième tronçon 11 de section transversale constante, s'étendant du col 4 de la tuyère de poussée jusqu'à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée 2. Les tubes 7 se trouvent latéralement en contact les uns avec les autres depuis l'extrémité avant de la chambre de combustion 1 jusqu'au col de la tuyère de poussée. A partir du col 4 de la tuyère de poussée jusqu'à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée 2, les tubes 7 sont séparés les uns des autres par des espaces intermédiaires 12 qui augmentent rapidement en largeur avec l'accroissement du diamètre de la tuyère, étant donné que la section transversale des tubes reste constante. Ces espaces intermédiaires 12 sont comblés de façon étanche à la pression par les parties 13 de la couche métallique 6, situées au voisinage du contour intérieur de la tuyère. Les extrémités 14 des tubes 7» se trouvant à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée 2, sont recourbées vers l'extérieur et sont noyées, dans la zone marginale radialement extérieure d'un anneau terminal de tuyère 15 rigide, incorporé lors du dépôt galvanoplastique de la couche métallique 6, dans des rainures longitudinales 16 orientées de la même manière. L1 anneau terminai, de tuyère 15 présente une surface intérieure 7 76 29557 7 205827 Ô non profilée, qui se trouve à ras des parties 13 de la couche métallique 6, situées au voisinage du contour intérieur de lâ tuyère. La chambre de combustion 31 représentée sur- les 5 fig. 3 et 4 avec sa tuyère de poussée 32 dont la partie conver— gente est référencée 33» le col 34 et la partie divergente 35 se compose, tout comme la chambre de combustion avec tuyère de poussée suivant les fig. 1 et 2, de tubes longitudinaux 37 et d'Une couche métallique 36 déposée par voie galvanoplastique 10 et entourant par conjugaison de forme les zones périphériques des tubes 37» tournées radialement vers l'extérieur. Elle se distingue de la chambre de combustion avec tuyère de poussée suivant les fig. 1 et 2 par le fait que les tubes 37 présentent des sections transversales constantes sur toute la longueur. 15 - Dans ce mode de réalisation, les tubes 37 ne se trouvent en contact les uns avec les autres qu'au voisinage du col 34 de la tuyère de poussée et sont séparés les uns des autres par des espaces intermédiaires 42 aussi bien dans la partie divergente 35 que dans la partie convergente 33 de la tuyère de poussée, 20 ainsi que dans la zone de la chambre de combustion 31• Ces espaces intermédiaires 42 sont également comblés de façon étanche à la pression par des parties 43 de la couche métallique 36, situées au voisinage du contour intérieur de la tuyère. Tout comme dans le mode de réalisation suivant les 25 fig. 1 et 2, les extrémités des tubes 37» se trouvant à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée 32, peuvent être noyées dans la zone marginale extérieure d'un anneau terminal de tuyère rigide, présentant une surface intérieure non'profilée. ?0 29551 8 2058270 REVENDICATIONS 1Chambre de combustion ou tuyère de poussée ou chambre de combustion avec tuyère de poussée, refroidie par régénération, avec des tubes ou d'autres profilés formant des 5 canaux fermés, s'étendant en direction longitudinale et servant au passage d'un fluide de refroidissement, en particulier un liquide, et avec une couche métallique rapportée, en particulier par voie galvanoplastique et reliant les tubes ou profilés de façon solide et étanche à la pression entre eux, caractérisée par 10 le fait que les tubes ou profilés sont disposés, sur toute la longueur de la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée ou au moins sur des tronçons de longueur avec des espaces intermédiaires entre eux, autour de l'axe de la chambre de combustion ou tuyère de poussée, et par le fait que la couche métallique 15 déposée en particulier par voie galvanoplastique entoure de façon cohérente, par conjugaison de forme, les tubes ou profilés à leurs zones périphériques tournées radialement vers l'extérieur ou vers l'intérieur, en comblant les espaces intermédiaires entre les tubes ou profilés. 20 2.- Chambre de combustion ou tuyère de poussée ou chambre de combustion avec tuyère de poussée suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les tubes ou profilés présentent des sections transversales constantes sur la totalité ou sur une grande partie au moins de leur longueur. 25 3.- Chambre de combustion avec tuyère de poussée suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les tubes ou profilés présentent des sections transversales constantes dans la zone de la chambre de combustion proprement dite et depuis le col de la tuyère de poussée jusqu'à l'extrémité arrière de la 30 tuyère de poussée. h.— Chambre de combustion avec tuyère de poussée suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que les tubes ou profilés sont disposés côte à côte, sans espaces intermédiaires entre eux, depuis l'extrémité avant de la chambre de combustion 35 jusqu'au col de la tuyère de poussée et avec des espaces intermédiaires entre eux depuis le col de la tuyère de poussée jusqu'à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée. 5»- Chambre de combustion avec tjiyère de poussée suiâvaBtt: liât re^endliioatioa. 2» caractérisée par le fait que les tubes kQ; 0;tt profilés sont disposés côte à côte, sans espaces intermédiaires 70 29557 9 2058270 entre eux, uniquement dans la section transversale la plus étroite de la chambre de combustion et de la tuyère de poussée. 6.- Chambre de combustion ou tuyère de poussée ou chambre de combustion avec tuyère de poussée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les extrémités des tubes ou profilés, se trouvant à l'extrémité arrière de la tuyère de poussée, sont recourbées vers l'extérieur et sont noyées dans la zone marginale radialement extérieure d'un ' anneau terminal de tuyère rigide, qui est incorporé lors du dépôt galvanoplastique de la couche métallique et dont la surface radialement intérieure n'est pas profilée et se trouve à ras des parties de la couche métallique, situées au voisinage du contour intérieur de la tuyère. 7»— Procédé pour la fabrication d'une chambre de combustion ou tuyère de poussée ou chambre de combustion avec tuyère de poussée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'on procède à la fabrication, dans l'ordre, suivant les phases ci-après : a) fabrication d'un noyau de chambre de combustion et/ou de tuyère de poussée, avec une surface électriquement conductrice définissant le contour intérieur de la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée, b) usinage» en particulier fraisage de rainures continues, longitudinales et séparées au moins sur des tronçons par des entre toises du noyau, dans la surface du noyau, c) mise en place des tubes ou profilés de configuraticti et de réalisation appropriées dans les rainures longitudinales correspondantes du noyau de la chambre de combustion et/ou tuyère de poussée, et d) dépôt galvanoplastique de la couche métallique sur les zones périphériques des tubes ou profilés, tournées radiàlement vers l1extérieur, et sur la surface des entretoises de noyau se trouvant entre les tubes ou profilés.