Brevet FR2644209A1 — publié le 19900914

-A. DESCRIPTION Le secteur technique de la présente invention est celui des turbomachines d'aviation et plus particulièrement des chemises de protection thermique disposées à l'intérieur des parties chaudes telles qu'un canal de post combustion, ou un canal de transition situé entre la partie circulaire du canal du flux chaud en aval de la turbine et une tuyère bidimensionnelle, ou même encore une paroi de chambre de combustion principale de turbomachine. Il est connu pour ces diverses parties de la turbomachine de réaliser les chemises de protection thermique sous forme de tuiles disposées côte A côte ou à chevauchement pour former des anneaux eux-mêmes disposés bout à bout d'amont en aval pour réaliser une structure cylindrique de protection thermique que l'on dispose A l'intérieur du canal A protéger de façon A laisser s'écouler entre ladite structure et le canal A protéger un courant d'air sous pression relativement plus froid que celui s'écoulant à l'intérieur de ladite structure, celle-ci étant réalisée dans un matériau apte A supporter de très fortes températures. Le document FR-A 2 567 250 décrit ainsi une structure de chambre de combustion dont la paroi chaude, structurelle, reçoit des tuiles formant la paroi froide, lesdites tuiles ayant leur bord amont engagé dans une rainure de la paroi chaude tandis que leur bord aval comporte intérieurement une partie repliée venant s'engager dans une seconde gorge circulaire de la paroi chaude. Ce dispositif nécessite pour son maintien un jonc circulaire en partie aval. Le document US-A 4 614 082 décrit un autre type de structure voisine dans lequel les tuiles comportent également des crochets coopérant avec des rainures mais nécessitant pour leur maintien des goupilles radiales. Le document US-A 4 480 436 décrit une chemise de protection thermique de chambre de combustion formée de panneaux emboîtés les uns dans les autres circulairement par rainures et languettes et comportant une rainure amont et une rainure aval coopérant avec des languettes en crochet de la paroi froide sur laquelle il viennent se glisser. Là encore, il s'agit de réaliser dans une chambre de combustion une double paroi afin qu'entre les deux parois on puisse assurer un courant de ventilation de la paroi externe à refroidir. La présente invention a pour but de simplifier ce type de structure de chemise de protection thermique en réalisant une chemise à simple paroi suffisemment rigide pour être efficace à toutes les températures de fonctionnement, tout en étant de fabrication et de montage simple, c'est à dire excluant les solutions à recouvrement de tuiles, mais tout en permettant néanmoins la création de film pariétal de refroidissement de la paroi interne chaude de la chemise de protection. La chemise de protection thermique selon l'invention est telle que chaque tuile est constituée d'un panneau en forme de portion de cylindre comportant à ses bords amont et aval des surépaisseurs radial-ement externes et disposées circonférentiellement pour former un raidisseur annulaire, lesdites surépaisseurs amont comportant sur leur face radiale amont un moyen mâle de fixation et d'étanchéité coopérant avec un moyen femelle complémentaire de fixation et d'étanchéité porté par la face radiale aval de la surépaisseur aval de la tuile amont adjacente. Selon une première variante de réalisation, le moyeu mâle de fixation et d'étanchéité est constitué par une protubérance amont en forme de bourrelet circulaire portée par la face amont de la surépaisseur amont, ledit bourrelet coopérant avec une rainure annulaire de la face aval de la surépaisseur aval de la tuile amont adjacente. Selon une seconde variante de réalisation le moyen mâle de fixation et d'étanchéité est constitué par un joint métallique rapporté dans une rainure annulaire de la surépaisseur amont et coopérant avec une rainure annulaire de la face aval de la surépaisseur aval de la tuile amont adjacente. D'autre caractéristiques et particularités de l'invention seront explicitées à la lumière de la description qui va suivre accompagnée des planches annexées pour lesquelles: - la figure 1 montre en section longitudinale une chemise de protection thermique formée des tuiles selon l'invention. - la figure 2 montre le détail de la première variante de réalisation indiquée plus haut. - la figure 3 montre la seconde variante des moyens de fixation et d'étanchéité. - la figure 4 est une vue en perspective de deux tuiles selon la seconde variante assemblées côte à côte au moyen d'une barette selon l'invention dans un premier mode de réalisation. - la figure 5 est une section longitudinale d'une tuile dont la barette est disposée suivant un second mode de réalisation de l'invention. - la figure 6 montre une vue en perspective d'une partie de chemise de protection interne assemblée et fixée au carter. - les figures 7 et 8 montrent un collier de montage d'un anneau formé des tuiles selon l'invention. A la figure 1 on a représenté en coupe longitudinale un ensemble de trois tuiles 1 selon l'invention. Les tuiles sont formées d'un panneau 13 en forme de portion de cylindre dont les bords latéraux 10 sont parallèles entre eux et longitudinaux par rapport à l'axe du canal dans lequel les tuiles sont disposées. Les bords amont et aval, également parrallèles entre eux comportent des surépaisseurs respectivement amont 11 et aval 12 sur la face convexe du panneau. Les surépaisseurs 11 et 12 ont une forme partiellement annulaire de telle sorte que, une fois les tuiles assemblées bord à bord en anneaux, les surépaisseurs 11 (respectivement 12) forment des raidisseurs annulaires pour la chemise. Pour assurer l'assemblage bord à bord des tuiles d'un même anneau, les tuiles peuvent comporter selon un premier mode de réalisation (voir figures 1,2 et 4), des rainures longitudinales 111 réalisées sur les bords latéraux de la tuile à la base des surépaisseurs amont 11 et tangentes à la face externe convexe du panneau 13. Dans les rainures de deux tuiles adjacentes placées bord à bord, seront 2644209 logées, par l'aval, des barrettes 3 comportant une partie aval repliée à l'équerre 30 contre la face aval de la surépaisseur amont 11. Lors du montage, la partie amont de la barrette sera elle aussi repliée à l'équerre vers l'intérieur contre la face amont de la surépaisseur amont 11. Dans un second mode de réalisation montré à la figure 5, on réalise les rainures de liaison 130 dans les deux bords latéraux de chaque tuile sur toute la longueur du panneau 13. Les barrettes d'assemblage plus longues que dans le mode précédent de réalisation peuvent ainsi assurer également une fonction d'étanchéité longitudinale entre chaque paire de tuiles. Pour permettre l'assemblage et l'étanchéité de chaque anneau de tuiles ainsi formé avec l'anneau adjacent amont et aval, chaque tuile comporte sur la face amont de la surépaisseur 11 un moyen d'assemblage qui dans une première variante de réalisation est constitué (voir figure 2) d'un bourrelet 110 de forme circulaire porté par la face amont de la surépaisseur 11 et réalisé monobloc avec l'ensemble de la tuile. Le bourrelet 110 vient se loger dans une rainure annulaire 120 réalisée dans la face aval de la surépaisseur aval 12 de la tuile amont qui le précède. Cette variante de réalisation peut être aisément utilisée lorsque le matériau de confection des tuiles est une céramique obtenue par moulage, les céramiques étant typiquement des matériaux adaptés à l'utilisation de la tuile dans une chemise de protection thermique. Toutefois, d'autres types de matériaux peuvent être -6 2644209 utilisés pour la confection des tuiles, par exemple des matériaux composites du genre à matrice carbone renforcée de fibres de carbone. Dans ce type de matériaux on préférera réaliser l'étanchéité selon un second mode de réalisation (fig.3) dans lequel le moyen de fixation et d'étanchéité est constitué par un joint métallique 110', par exemple en superalliage résistant à chaud, rapporté dans une rainure annulaire de la surépaisseur amont 11, ou réalisé par insert lors de la fabrication du panneau composite. Dans la réalisation représentée aux figures 1 à 6 le bord circulaire intérieur amont du panneau de chaque tuile est chanfreiné en 131 et la surépaisseur aval 12 de chaque tuile est perçée d'une série d'orifices longitudinaux 122 possédant la même inclinaison que le chanfrein amont 131. Les orifices 122 débouchent en amont sur la paroi - radialement externe du panneau en amont de la surépaisseur aval 12 et ils traversent ladite surépaisseur aval 12 pour permettre le soufflage du chanfrein de la partie intérieure de la tuiie aval adjacente et créer un film pariétal de refroidissement interne de ladite paroi adjacente. On profite aussi de l'effet de diaphragme que réalise le raidisseur 12 dans la veine située entre les tuiles 1 et le carter 2 du canal o est située la chemise de protection thermique, pour gaver les orifices 122 en air relativement froid prélevé entre les tuiles 1 et le canal 2 afin de refroidir la paroi interne de chaque tuile. Pour terminer la description des tuiles selon l'invention, il faut ajouter que la surépaisseur annulaire aval de chaque tuile comporte sur son bord circulaire externe des inserts filetés 121 aptes à recevoir des vis 20 de fixation de chaque tuile sur le carter du turboréacteur. Ceci est réalisé quelque soit le matériau de constitution des tuiles, céramique ou composite carbone-carbone. Le montage/démontage d'un tel ensemble est très simple. Pour le montage, on commence par assembler sur table des anneaux complets en approchant les tuiles bord à bord et en positionant les barrettes 3 dans les rainures 111 ou suivant le type de tuiles utilisées puis en recourbant les extrémités desdites barrettes. On serre ensuite l'anneau ainsi assemblé (mais dont les tuiles ne sont pas fixées entre elles) au moyen d'un collier 14 de serrage du type présenté aux figures 7 et 8. Un tel collier se présente sous la forme de deux demi- circonférences articulées entre elles en un point et comportant, diamétralement opposés à l'articulation une vis et un écrou à oreilles servant à réunir les deux demi- circonférences. Suivant le montage ou le démontage par l'amont ou par l'aval du canal, le collier peut-être positionné soit sur les parties amont 11, soit sur les parties aval 12 des panneaux. Dans ce dernier cas, le collier comporte des échancrures 140 permettant de dégager les inserts 121 pour le passage des boulons de fixation. L'anneau ainsi monté et tenu par le collier 14 est alors positionné dans le canal du turboréacteur. Les boulons 20 sont alors vissés dans les inserts 121 puis le collier 14 est retiré. De proche en proche, on monte ainsi tous les anneaux les uns au bout des autres, chaque anneau étant décalé d'une demi-largeur de tuile par rapport à l'anneau précédent de telle sorte que les tuiles soient disposées en quinconce. Le démontage s'effectue dans l'ordre inverse des opérations. La présente invention a pour int&rêt de permettre le montage/démontage séparément par l'amont ou par l'aval du canal, d'o une intervention plus rapide en maintenance. Les tuiles étant toutes identiques, leur interchangea- bilité réduit le coût du stockage car il n'est pas nécessaire d'en stocker un grand nombre. REVENDICATIONS 1 - Chemise de protection thermique pour canal de transition ou canal de post-combustion de turboréacteur, chemise constituée de tuiles (1) disposées côté A côte pour former des anneaux eux-mêmes disposés bout à bout d'amont en aval, caractérisée en ce que chaque tuile est constituée d'un panneau (13) en forme de portion de cylindre comportant A ses bords amont et aval des surépaisseurs radialement externes (11, 12) et disposées circonférentiellement pour former un raidisseur annulaire, lesdites surépaisseurs amont (11) comportant sur leur face radiale amont, un moyen mâle de fixation et d'étanchéité (110, 110') coopérant avec un moyen femelle complémentaire (120) de fixation et d'étanchéité porté par la face radiale aval de la surépaisseur aval (12) de la tuile amont adjacente. 2 - Chemise de protection thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyeu mâle de fixation et d'étanchéité est constitué par un joint métallique (110') rapporté dans une rainure annulaire de la surépaisseur amont (11) et coopérant avec une rainure annulaire (120) de la face aval de la surépaisseur aval de la tuile amont adjacente. 3 - Chemise de protection thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen mâle de fixation et d'étanchéité est constitué par une protubérance amont (110),er forme de bourrelet circulaire, portée par la face amont de la surépaisseur amont, ledit bourrelet coopérant avec une rainure annulaire (120) de la face aval de la surépaisseur aval (12) de la tuile amont adjacente. 4 - Chemise de protection thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les deux bords latéraux de chaque tuile comportent une rainure longitudinale (130) s'étendant de l'amont à l'aval pour recevoir une barrette intermédiaire de maintien (3) comportant une extrémité pliée à i'équerre, ladite barrette étant repliée après montage dans les rainures de deux tuiles adjacentes. - Chemise de protection thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caract6risée en ce que le bord circulaire int&rieur amont (131) du panneau de chaque tuile est chanfrein& et en ce que la surépaisseur aval de chaque tuile est perçée d'une série d'orifices longitudinaux (122) possédant la même inclinaison que le chanfrein amont (131), lesdits orifices débouchant en amont sur la paroi radiaiement externe du panneau en amont de la surépaisseur aval (12) , lesdits orifices traversant ladite surépaisseur aval pour permettre le soufflage du chanfrein (131) de la partie intérieure de la tuile aval adjacente et créer un film pariétal de refroidissement interne de ladite paroi adjacente. 6 - Chemise de protection thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la surépaisseur annulaire aval (12) de chaque tuile comporte sur son bord circulaire externe des inserts filetés (121) aptes à recevoir des vis (20) de fixation de chaque tuile sur le carter du turboréacteur. 7 - Chemise de protection thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque tuile est réalis6e en matériau céramique. 8 - Chemise de protection thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque tuile est r&alisée en matériau composite à matrice carbone renforcée de fibres de carbone.