Brevet FR2679010A1 — publié le 19930115

Chambre de combustion de turbomachine à bols de prévaporisation démontables L'invention se rapporte à une chambre de combustion de turbomachine comportant des injecteurs de carburant montés, par l'intermédiaire de bols de prévaporisation, dans des réceptacles annulaires fixés dans des ouvertures circulaires qu'offre le fond de la chambre de combustion, chaque bol de prévaporisation étant relié au réceptacle correspondant par une virole de montage admettant le même axe de symétrie que le réceptacle et le bol, laquelle est immobilisée axialement et en rotation autour dudit axe par rapport d'une part à un manchon de forme générale cylindrique coaxialement solidaire dudit bol et d'autre part au réceptacle, celui-ci comportant une partie cylindrique et une partie annulaire plane avec lesquelles coopère le pourtour de la virole de montage. Un agencement de ce genre est connu par le document FR-A-2 639 095 Selon celui-ci, la virole de montage est constituée par une pièce unique soudée intérieurement au manchon du bol de prévaporisation et prise en sandwich extérieurement entre la partie annulaire plane du réceptacle et une bague d'arrêt soudée à la partie cylindrique de ce dernier. Du fait des liaisons par soudage, le bol de prévaporisa- tion et ses éléments de fixation se trouvent assemblés de manière inamovible dans le fond de la chambre de combustion Par suite, tout incident ou défaut relatif à l'une de ces pièces, obligeant à effectuer le dépôt du bol de prévaporisation, nécessite d'effectuer une découpe du carénage enveloppant ce dernier et un usinage des soudures afin de les détruire et de dissocier les divers éléments de fixation Après réparation, le remontage des pièces exige la réalisation de nouvelles soudures De telles opérations ne peuvent être exécutées qu'en atelier. La présente invention a pour but de faciliter les opérations de montage et de démontage des bols de prévaporisation dans une chambre de combustion de turbomachine, en éliminant la nécessité de réaliser des soudures au montage et de les détruire au démontage, ce qui implique de lourdes procédures entraînant inévitablement un endommagement des diverses pièces de fixation et de la chambre. Afin d'atteindre ce but, selon l'invention, la virole de montage se décompose en un ensemble de deux pièces annulaires juxtaposées, savoir une rondelle d'anti-rotation couplée en rota- tion autour de l'axe précité d'une part avec le manchon du bol et d'autre part avec le réceptacle, et une entretoise de maintien axial constituée par un anneau élastique fendu, qui s'engage dans une gorge creusée dans la surface extérieure du manchon du bol et o elle est maintenue en prise par compression élastique, étant ceinturée par la rondelle d'anti-rotation, tandis que l'ensemble de deux pièces précité est maintenu axialement par rapport au réceptacle par une bague d'arrêt comblant un espace laissé libre entre deux surfaces annulaires planes perpendiculaires à l'axe, appartenant au réceptacle, entre lesquelles s'interpose le pourtour de l'ensemble de deux pièces précité, cette bague d'arrêt étant constituée par un anneau élastique fendu et pouvant être mise en place et ôtée moyennant déformation élastique, le bol se trouvant ainsi assujetti au réceptacle du fait de la conjugaison des formes de ce dernier, des pièces dudit ensemble, de la bague d'arrêt et du manchon solidaire du bol, qui permet un assemblage par simple emboîtement mutuel, sans aucune soudure. Dans une forme de réalisation préférée, l'entretoise de maintien axial a une section en L et comprend une partie cylindri- que qui prend place dans ladite gorge du manchon du bol, et une partie annulaire plane; quant à la rondelle d'anti-rotation, elle a également une section en L et comprend une partie cylindrique qui vient ceinturer la partie cylindrique de l'entretoise et une partie annulaire plane qui vient s'adosser contre la partie annulaire plane de l'entretoise Par ailleurs, il convient que la bague d'arrêt précitée prenne place à l'intérieur de la partie cylindrique du réceptacle, entre la rondelle d'anti-rotation et un rebord de retenue terminant cette partie cylindrique. La rondelle d'anti-rotation comporte avantageusement au moins une languette orientée radialement vers l'intérieur, qui s'engage dans une encoche de réception correspondante ménagée à l'extrémité du manchon du bol; elle en comporte de préférence plusieurs, régulièrement réparties sur sa partie cylindrique, chacune s'engageant dans une encoche de réception respective. Parallèlement, la rondelle d'anti-rotation comporte avantageusement au moins une languette orientée radialement vers l'extérieur, qui s'engage dans une encoche correspondante ménagée dans la partie cylindrique du réceptacle; elle en comporte de préférence plusieurs, régulièrement réparties sur son pourtour, chacune s'engageant dans une encoche de réception respective Plus particulièrement, la rondelle d'anti-rotation peut comporter le même nombre de languettes intérieures et de languettes extérieures, chacune des languettes intérieures étant alors de préférence située à égale distance des deux languettes extérieures entre lesquelles elle se trouve. Il convient d'autre part de prévoir que certaines au moins des encoches de réception des languettes extérieures aient une largeur supérieure à celle de ces dernières et que le diamètre intérieur de la partie cylindrique du réceptacle soit supérieur au diamètre extérieur de la rondelle d'anti-rotation et à celui de l'entretoise de maintien axial Cette disposition confère au bol de prévaporisation une certaine liberté de déplacement radial par rapport à l'axe général de la chambre de combustion, qui permet d'absorber en fonctionnement les mouvements relatifs inévitables entre la chambre de combustion et l'injecteur monté dans le bol. Grâce à l'agencement de montage sans soudure selon l'invention, en cas d'incident sur une turbomachine, une interven- tion est possible sur place, sans nécessiter un retour de la turbo- machine en atelier de réparation En outre, le montage et le démontage des bols de prévaporisation s'effectuent sans outillage spécifique onéreux et sans risque d'endommagement d'aucune des pièces mises en jeu De plus, l'invention procure une fixation des bols de prévaporisation particulièrement s Ore, du fait qu'elle ne fait pas appel à des soudures o le risque d'apparition de criques, donc de défaillance, n'est jamais exclu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 représente une demi-vue en coupe longitudi- nale d'une chambre de combustion annulaire, le plan de coupe passant par l'un des injecteurs de carburant montés dans des bols de prévaporisation. La figure 2 représente une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, montrant les éléments de fixation du bol de prévaporisation. La figure 3 représente, à échelle agrandie, le détail III de la figure 1. Les figures 4 et 5 représentent, en perspective, respectivement une partie du bol de prévaporisation et une partie du réceptacle qui le supporte. On voit sur la figure 1 une portion de la chambre de combustion annulaire d'un turboréacteur dont apparaissent les parois interne 1 et externe 2 Dans le fond 3 de cette chambre de combustion sont découpées des ouvertures circulaires d'axes 8, à l'intérieur de chacune desquelles est fixé un réceptacle annulaire 4 servant de support, par l'intermédiaire de pièces qui seront décrites plus loin, à un bol de prévaporisation 5 associé à un injecteur de carburant 6 Ce dernier, alimenté par une conduite 7, émet en direction de la chambre de combustion, suivant la flèche F, un jet de carburant mêlé à de l'air Le bol de prévaporisation 5 comporte une virole interne 5 a, à l'intérieur de laquelle est placé l'injecteur, et une virole externe 5 b; ces deux viroles, qui s'étendent coaxialement autour de l'axe de révolution du bol de prévaporisation 5, confondu avec l'axe 8 de l'ouverture précitée du fond 3 de la chambre de combustion, sont reliées mutuellement par des ailettes radiales 9 qui forment une vrille de turbulence pour l'air de prévaporisation introduit par l'espace annulaire séparant les viroles Sa et 5 b Celles-ci forment, en aval des ailettes 9, un passage tronconique annulaire 5 c au delà duquel la virole externe b se prolonge en s'évasant en un voile tronconique 5 d, formant le bol proprement dit, dont fait partie un manchon 5 e de forme générale cylindrique, qui entoure coaxialement le voile tronconique 5 d et permet le montage du bol de prévaporisation 5. Le long de son bord amont libre, le manchon 5 e offre, creusée dans sa surface extérieure, une gorge circulaire 10 de section rectangulaire o prend place la partie cylindrique lia d'une entretoise annulaire fendue Il de section droite en L, comportant une autre partie llb en forme d'anneau plan s'étendant vers l'extérieur perpendiculairement à l'axe 8 La largeur de la partie cylindrique lia de l'entretoise 11, comptée suivant la direction de l'axe 8, est égale à celle de la gorge 10, de sorte que l'entretoise s'y trouve rigoureusement maintenue suivant cette direction, dans les deux sens. L'entretoise Il reçoit une rondelle d'anti-rotation 12, également de section droite en L, dont une partie annulaire plane 12 b s'adosse contre la partie annulaire plane llb de l'entretoise Il et une partie cylindrique 12 a vient ceinturer la partie cylindrique lia de l'entretoise 11, en la comprimant, de sorte que cette dernière se contracte, grâce à la fente 13 qu'elle comporte, et que sa partie lia se trouve fermement maintenue immobilisée dans la gorge 10 du manchon 5 a. Le réceptacle 4 comprend deux parties cylindriques 4 a, 4 b de diamètre différent, réunies par une partie intermédiaire 4 c formant une rondelle s'étendant sensiblement dans un plan perpendi- culaire à l'axe 8 Le réceptacle 4 est soudé au fond 3 de la chambre de combustion par sa partie cylindrique aval 4 b, tandis que sa partie cylindrique amont 4 a entoure coaxialement la rondelle 12 et l'entretoise 11, la partie plane llb de cette dernière prenant appui contre la face amont de la partie plane 4 c du réceptacle 4. La partie cylindrique amont 4 a de celui-ci se termine par un rebord 4 d en retour à angle droit vers l'axe 8 Entre ce rebord et la face amont de la partie plane 12 b de la rondelle 12 est interposée une bague élastique fendue 14, l'ensemble étant dimensionné de façon que la distance séparant les faces en regard de la partie plane 4 c et du rebord 4 d du réceptacle 4 soit égale ou légèrement supérieure à l'épaisseur cumulée de la bague 14 et des parties planes 1 lb, 12 b de l'entretoise Il et de la rondelle 12 L'entretoise 11 se trouve donc appliquée contre le réceptacle 4, ce qui assure le maintien du bol de prévaporisation 5 en direction axiale. Afin d'empêcher le bol de prévaporisation 5 de tourner autour de l'axe 8, une liaison en rotation est prévue entre le manchon 5 e du bol 5 et le réceptacle 4 Cette liaison est assurée par la rondelle d'anti- rotation 12, pourvue à cet effet de quatre languettes radiales 12 c équidistantes prolongeant extérieurement sa partie plane 12 b suivant deux axes XX', YY' se croisant à angle droit, et de quatre languettes radiales intérieures 12 d équidistantes, solidaires du bord libre de la partie cylindrique 12 a, orientées vers l'axe 8 et réparties également suivant deux axes se croisant à angle droit, lesquels sont décalés de 450 par rapport aux axes XX', YY' précités (en variante, la valeur du décalage angulaire pourrait être différente, éventuellement nulle). Les languettes extérieures 12 c s'engagent dans des encoches ouvertes 15 ménagées en correspondance dans la partie cylindrique 4 a et le rebord 4 d du réceptacle 4, et les languettes intérieures 12 d dans des encoches ouvertes 16 ménagées en correspondance dans le bord terminal amont du manchon 5 e du bol de prévaporisation 5. Ce dernier se trouve ainsi couplé en rotation, par l'intermédiaire de la rondelle 12, avec le réceptacle 4; celui-ci étant empêché de tourner dans son ouverture de réception dans le fond 3 de la chambre de combustion, toute rotation du bol 5 autour de l'axe 8 est donc exclue. Afin de permettre au bol de prévaporisation 5 d'effectuer, sous l'effet de contraintes thermiques, des petits mouvements de translation suivant l'axe XX', lequel passe par l'axe de symétrie de révolution (non visible) de la chambre de combustion, malgré-la présence des languettes 12 c disposées trans- versalement sur l'axe YY', il convient de donner à celles-ci une largeur inférieure à celle des encoches 15 qui les reçoivent et de prévoir un petit jeu radial entre la partie cylindrique 4 a du réceptacle et le pourtour de la partie annulaire plane 12 b de la rondelle 12, comme représenté à la figure 2, dont le diamètre extérieur est supérieur à celui de la partie annulaire plane Ilb de l'entretoise Il. Pour effectuer le montage d'un bol de prévaporisation 5 dans son réceptacle 4, on dispose l'entretoise Il (si besoin est en l'ouvrant quelque peu grâce à sa fente 13) autour du manchon 5 e du bol, en regard de la gorge périphérique 10 que comporte celui-ci, puis on emboîte la rondelle d'anti-rotation 12 sur l'entretoise 11, qui se trouve forcée de se contracter de façon que sa partie cylindrique lla se loge dans ladite gorge 10, tandis que les languettes intérieures 12 d de la rondelle 12 s'engagent dans les encoches 16 du manchon 5 e Le bol 5 ainsi équipé est alors placé à l'intérieur du réceptacle 4, l'entretoise Il étant appliquée contre la partie annulaire plane 4 c de celui-ci tandis que les languettes extérieures 12 c de la rondelle 12 sont reçues dans les encoches 15 de la partie cylindrique 4 a du réceptacle 4 Enfin, la bague d'arrêt 14 est introduite à l'intérieur de cette dernière, après avoir été contractée élastiquement, grâce à la fente 17 qu'elle comporte, pour pouvoir franchir le rebord 4 d qui termine ladite partie cylindrique 4 a Une fois mise en place, la bague 14 recouvre son diamètre naturel, bloquant axialement contre le réceptacle 4 l'ensemble de la rondelle 12 et de l'entretoise 11, et, par suite, le bol 5 par l'intermédiaire de son manchon 5 e avec lequel est en prise l'entretoise 11. Il est aisé de démonter un bol de prévaporisation 5 ainsi assujetti Il suffit d'ôter la bague élastique fendue 14, ce qui libère la rondelle 12; dès l'enlèvement de celle-ci, l'entretoise 11 se dégage élastiquement de la gorge 10 du manchon 5 e du bol 5, de sorte que celui-ci se trouve complètement libéré. Revendications 1 Chambre de combustion de turbomachine comportant des injecteurs de carburant montés, par l'intermédiaire de bols de prévaporisation, dans des réceptacles annulaires fixés dans des ouvertures circulaires qu'offre le fond de la chambre de combustion, chaque bol de prévaporisation étant relié au réceptacle correspondant par une virole de montage admettant le même axe de symétrie que le réceptacle et le bol, laquelle est immobilisée axialement et en rotation autour dudit axe par rapport d'une part à un manchon de forme générale cylindrique coaxialement solidaire dudit bol et d'autre part au réceptacle, celui-ci comportant une partie cylindrique et une partie annulaire plane avec lesquelles coopère le pourtour de la virole de montage, caractérisé par le fait que la virole de montage se décompose en un ensemble de deux pièces annulaires ( 11, 12) juxtaposées, savoir une rondelle d'anti-rotation ( 12) couplée en rotation autour de l'axe ( 8) précité d'une part avec le manchon ( 5 e) du bol ( 5) et d'autre part avec le réceptacle ( 4), et une entretoise de maintien axial ( 11) constituée par un anneau élastique fendu, qui s'engage dans une gorge ( 10) creusée dans la surface extérieure du manchon ( 5 e) du bol et o elle est maintenue en prise par compression élastique, étant ceinturée par la rondelle d'anti-rotation ( 12), tandis que l'ensemble de deux pièces ( 11, 12) précité est maintenu axialement par rapport au réceptacle ( 4) par une bague d'arrêt ( 14) comblant un espace laissé libre entre deux surfaces annulaires planes perpendiculaires à l'axe ( 8), appartenant au réceptacle ( 4), entre lesquelles s'interpose le pourtour de l'ensemble de deux pièces ( 11, 12) précité, cette bague d'arrêt étant constituée par un anneau élastique fendu et pouvant être mise en place et ôtée moyennant déformation élastique, le bol ( 5) se trouvant ainsi assujetti au réceptacle ( 4) du fait de la conjugaison des formes de ce dernier, des pièces ( 11, 12) dudit ensemble, de la bague d'arrêt ( 14) et du manchon ( 5 e) solidaire du bol, qui permet un assemblage par simple emboîtement mutuel. 2 Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'entretoise de maintien axial ( 11) a une section en L et comprend une partie cylindrique (lia) qui prend place dans ladite gorge ( 10) du manchon ( 5 e) du bol, et une partie annulaire plane (lib), et que la rondelle d'anti-rotation ( 12)a également une section en L et comprend une partie cylindrique ( 12 a) qui vient ceinturer la partie cylindrique ( 11 a) de l'entretoise ( 11) et une partie annulaire plane ( 12 b) qui vient s'adosser contre la partie annulaire plane ( 11 a) de l'entretoise ( 11). 3 Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la bague d'arrêt ( 14) précitée prend place à l'intérieur de la partie cylindrique ( 4 a) du réceptacle ( 4), entre la rondelle d'anti-rotation ( 12) et un rebord de retenue ( 4 d) terminant cette partie cylindrique. 4 Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la rondelle d'anti-rotation ( 12) comporte au moins une languette ( 12 d) orientée radialement vers l'intérieur, qui s'engage dans une encoche de réception ( 16) correspondante ménagée à l'extrémité du manchon ( 5 e) du bol ( 5). Chambre de combusion selon la revendication 4, carac- térisée par le fait que la rondelle d'anti-rotation ( 12) comporte plusieurs languettes ( 12 d) intérieures régulièrement réparties sur sa partie cylindrique ( 12 a), chacune s'engageant dans une encoche de réception ( 16) respective. 6 Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée par le fait que la rondelle d'anti-rotation ( 12) comporte au moins une languette ( 12 c) orientée radialement vers l'extérieur, qui s'engage dans une encoche ( 15) correspondante ménagée dans la partie cylindrique ( 4 a) du réceptacle ( 4). 7 Chambre de combustion selon la revendication 6, carac- térisée par le fait que la rondelle d'anti-rotation ( 12) comporte plusieurs languettes extérieures ( 12 c) régulièrement réparties sur son pourtour, chacune s'engageant dans une encoche de réception ( 15) respective. 8 Chambre de combustion selon les revendications 5 et 7, caractérisée par le fait que la rondelle d'anti-rotation ( 12) comporte le même nombre de languettes intérieures ( 12 d) et de languettes extérieures ( 12 c). 9 Chambre de combustion selon la revendication 8, carac- térisée par le fait que chacune des languettes intérieures ( 12 d) est située à égale distance des deux languettes extérieures ( 12 c) entre lesquelles elle se trouve. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée par le fait que certaines au moins des encoches de réception ( 15) des languettes extérieures ( 12 c) ont une largeur supérieure à celle de ces dernières et que le diamètre intérieur de la partie cylindrique ( 4 a) du réceptacle ( 4)est supérieur au diamètre extérieur de la rondelle d'anti- rotation ( 12) et à celui de l'entretoise de maintien axial ( 11).