Brevet FR2716933A1 — publié le 19950908

ELEMENT DE CHEMISE DE PROTECTION THERMIQUE POUR TURBOMACHINE ET SES PROCEDES DE FABRICATION DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne des éléments destinés à constituer une chemise de protection thermique dans le canal de réchauffe d'une turbomachine aéronautique telle qu'un turboréacteur. Elle concerne, entre autres, la fabrication de tels éléments. Art antérieur et problème posé Les turboréacteurs, en particulier ceux utilisés sur des avions militaires, sont équipés de systèmes de réchauffe. Ces derniers exigent en particulier l'existence de dispositifs de distribution de carburant, d'une tuyère d'éjection des gaz brûlés et d'un canal de réchauffe. En référence à la figure 1, la tuyère d'éjection des gaz brûlés 1 placée après la sortie de la chambre de combustion 2 doit être, en outre, équipée d'une chemise de protection thermique 3, car les gaz brûlés sont maintenus à une température très élevée qui aurait tendance à endommager la paroi externe 4 de la tuyère d'éjection 1. De plus, une circulation d'air est prévue dans un canal de réchauffe 5 compris entre la protection thermique 3 et la paroi externe 4 de la tuyère 1. Sur le plan mécanique, cette chemise de protection thermique est considérée comme subissant un grand nombre de contraintes mécaniques et thermiques. On utilise, à cet effet, des matériaux composites pour fabriquer les différents panneaux qui, une fois assemblés, constituent la chemise de protection thermique 3. Ces différents panneaux 6 sont assemblés en étages cylindriques, qui sont ensuite eux-mêmes assemblés entre eux de façon décalée. En référence à la figure 2, actuellement, les chemises de protection thermique ont une structure ondulée le long de leur axe longitudinal 7. En d'autres termes, les éléments de chemise de protection thermique sont donc constitués chacun d'une section cylindrique présentant des bourrelets 8 placés les uns à côté des autres, dans la direction de l'axe longitudinal 7 de la chemise de protection thermique. Ces ondulations permettent à la chemise de protection thermique de mieux résister aux contraintes mécaniques et ainsi d'éviter à la chemise d'imploser. Or, dans le plan longitudinal, si l'on applique un effort important à l'extrémité aval de la chemise et si l'on considère l'extrémité amont comme encastrée, la flèche obtenue dans le plan d'application de cet effort est à peu près identique à celle présentée pour une chemise de protection thermique cylindrique sans ondulation. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en présentant un autre type de chemise de protection thermique. Résumé de l'invention Un premier objet principal de l'invention est donc un élément de chemise de protection thermique pour turbomachine aéronautique, constitué d'une tôle métallique cintrée de manière circulaire par rapport à un axe longitudinal, cette tôle étant ondulée le long dudit axe longitudinal de manière à former des bossages successifs s'étendant chacun sur toute la largeur de la tôle, perpendiculairement à l'axe longitudinal de la tôle. Selon l'invention, ces bossages sont sinueux, c'est-à-dire qu'ils sont partiellement et alternativement décalés longitudinalement. Un autre objet principal de l'invention est un procédé de fabrication d'un tel élément tel qu'il vient d'être décrit. Il consiste à effectuer par roulage les opérations suivantes: - appliquer sur une surface d'une tôle une mollette indéformable dont le profil de la surface correspond à celui à obtenir, cette mollette étant montée tournante autour d'un axe de rotation perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chemise; - entraîner en rotation la mollette; - créer une translation transversale parallèlement à l'axe de rotation de la mollette, relativement entre la mollette et la tôle. Dans une première version du procédé, on utilise une deuxième mollette identique à la première, dont l'axe de rotation est parallèle à celui de la première, et dont la forme extérieure est identique à celle de la première, mais décalée transversalement d'un demi pas du profil, les deux mollettes étant écartées l'une de l'autre de manière à ce que l'espace subsistant entre les surfaces de ces deux mollettes soit égal à l'épaisseur de la tôle, et déplacées alternativement ensemble et transversalement. Dans une mise en oeuvre préférentielle du procédé selon l'invention, la forme de la surface des mollettes comporte plusieurs pas d'ondulation. Dans une deuxième version du procédé, on utilise une deuxième mollette déformable appliquée sur la deuxième surface de la tôle et dont l'axe de rotation est parallèle à celui de la première mollette, ces deux mollettes étant déplacées transversalement ensemble. Dans une troisième mise en oeuvre du procédé, on applique simultanément sur la deuxième surface de la tôle une plaque plane déformable solidaire du bâti de la machine-outil utilisée et dont les dimensions sont au moins égales à celles de la tôle. Dans les deux premières versions du procédé, la tôle peut être solidaire de la table de la machine-outil employée pour être entraînée parallèlement par rapport aux deux mollettes. Dans une autre version, la tôle peut être fixe et les mollettes mobiles en translation parallèlement à leur axe de rotation. Dans le procédé de fabrication selon l'invention, on peut, soit cintrer chaque élément de tôle selon l'axe longitudinal de la chemise après la création des bossages, soit cintrer ces éléments de tôle selon ce même axe longitudinal pendant la création des bossages par roulage. Liste des figures - figure 1, en coupe, un turboréacteur sur lequel l'invention est utilisée; - figure 2, en vue cavalière, un élément de chemise de protection thermique selon l'art antérieur; - figure 3, en vue cavalière, un élément de chemise de protection thermique selon l'invention; - figure 4, un élément de chemise de protection thermique selon l'invention avant son cintrage, accompagné des mollettes de roulage utilisées dans le premier procédé de fabrication; - figure 5, les mollettes de roulage utilisées dans un deuxième procédé de fabrication; et - figure 6, les outils de fabrication utilisés dans un troisième procédé de fabrication. Description détaillée de l'invention En référence à la figure 3, un élément de chemise de protection thermique selon l'invention comporte des bossages qui constituent une succession de bosses adjacentes successives le long de l'axe longitudinal 7 de l'élément. En outre, ces bossages 10 ont une forme sinueuse, c'est-à-dire que, le long de l'axe longitudinal 7, l'élément 6 a une variation alternée et régulière de cote formant des bossages adjacents. En d'autres termes, vu transversalement, une ligne des sommets 11 des bossages fait des virages alternés, successifs. Les sommets 11 des bossages 10 sont donc reproduits une fois que tous les éléments 6 sont assemblés sur toute la circonférence de la chemise de protection thermique. Cela revient à faire sur toute la circonférence contenue dans un plan yox (transversal à l'élément 6) une variation de hauteur et ceci dans tous les plans successifs. On comprend ainsi que la tenue mécanique, non seulement en flexion, mais également en torsion d'un élément et de l'ensemble de la chemise de protection thermique, soit améliorée. On note que la forme de chacun des bossages peut être sinusoïdale ou non, le principe étant qu'il ait une variation de la cote du bossage le long de l'axe longitudinal 7 de chacun des éléments. La figure 4 reprend un tel élément o chaque bossage 10 est représenté avec son parcours sinueux et, notamment, des sommets 11. En bas de cette figure 4 et à droite, sont représentées deux mollettes de roulage 14S et 14I indéformables. Ces outils sont utilisés dans le premier procédé de fabrication selon l'invention. On distingue d'ailleurs sur cette figure un montant fixe 15 représentant la machine-outil supportant ces deux outils que sont ces deux mollettes 14S et 14I. Leurs axes respectifs de rotation 12 et 13 sont parallèles et horizontaux. Leurs surfaces respectives 16 ont une forme correspondant au profil à donner à la tôle 9 devant constituer un élément. La mollette supérieure 14S est mise en appui sur la surface supérieure 9S, tandis que la mollette inférieure 14I est mise en appui sur la surface inférieure 9I de la tôle 9. Sur cette figure, chaque mollette 14S ou 14I présente sur sa surface 16 un creux 17 destiné à former chacun des bossages 10. Les mollettes 14S et 14I sont décalées le long de leurs axes respectifs 12 et 13 de manière à ce qu'à chaque creux 17 corresponde une bosse 29 de la mollette correspondante. En d'autres termes, la forme de chaque surface 16 d'une mollette est en correspondance avec la forme de la surface 16 de l'autre mollette. Un espace est prévu entre les deux surfaces 16 de chacune des mollettes 14S et 14I. Cet espace a de préférence un intervalle égal à l'épaisseur initiale de la tôle 9 devant constituer l'élément de chemise de protection thermique. On comprend aisément que si une des mollettes 14S est entraînée en rotation autour de l'axe de rotation 12, comme l'indique la flèche 18, la tôle 9 aura tendance à se déplacer selon l'axe Oy du repère orthonormé entre les deux mollettes 14S et 14I dès l'instant qu'elle est introduite entre ces deux mollettes. Une seule de ces mollettes, par exemple 14S, peut être entraînée en rotation pour que l'ensemble puisse fonctionner. On voit que, si on fait subir à l'ensemble composé du panneau fixe 15 et des mollettes 14 une translation alternée selon l'axe Ox du repère orthonormé représenté sur la figure 4, il est possible d'appliquer, lors de la translation relative de la tôle 9 par rapport à cet ensemble, selon l'axe Oy, un parcours sinueux des bossages 10. En d'autres termes, on peut créer, selon l'axe Ox du repère orthonormé, des variations de cotes de chacun des bossages 10, créant ainsi des courbes des sommets 11 à gauche, comme à droite. On remarque que, sur la figure 4, une des mollettes a été représentée avec un creux 17 et deux bosses 19. Ceci représente un pas et demi du profil. On peut envisager d'utiliser des mollettes comportant plusieurs pas de profil pour augmenter la cadence de production par roulage de ce procédé de fabrication. En référence à la figure 5, une même mollette indéformable 14 est conservée et montée tournante autour de son axe de rotation 12. Comme l'indique la flèche 18, elle est entraînée en rotation autour de cet axe de rotation 12. Parallèlement à cette mollette 14 est disposée une autre mollette 20 montée tournante autour d'un même axe de rotation 13 que celui de la deuxième mollette 14I de la figure 4. Par contre, cette deuxième mollette 20 est constituée d'un matériau souple, déformable, tel qu'une mousse. Dans ce cas, la deuxième mollette déformable 20 n'est déformée ou ondulée que lors du passage de la tôle 9, cette déformation s'effectuant sous l'action de la première mollette rigide ou indéformable 14. En référence à la figure 6, une troisième réalisation possible utilise toujours une première mollette supérieure 14 indéformable montée tournante autour de son axe 12. Elle est en appui sur la surface supérieure 9S de la tôle 9. La surface inférieure 9I est en appui sur une plaque plane 20 fixée sur une table 21 de la machine-outil, par exemple un centre d'usinage à commande numérique. La plaque est de préférence déformable, comme dans le cas de la figure 6, c'est-à-dire qu'elle peut être en mousse. La plaque plane 20 doit avoir des dimensions au moins égales à celles de la tôle à former 9. De manière générale, dans la plupart de ces cas, la tôle 9 est fixe en translation, c'est-à-dire qu'elle est fixée au bâti de la machine-outil sur laquelle elle est travaillée. La mollette 14 (figure 6) ou les deux mollettes 14S et 14I (figures 4 et 5) sont mobiles en translation le long de leurs axes 12 et 13. On assure ainsi le déplacement latéral relatif des mollettes 14, 14I, 14S et 20 par rapport à la tôle 9, ce mouvement transversal alterné provoquant les bossages 10 et les courbes des sommets 11 sur la figure 4. Ainsi, les courbes des sommets 11, le long de l'axe longitudinal du futur élément, sont assurées de manière alternative pendant le roulage, grâce à ce déplacement transversal des mollettes 14, 14I, 14S et 20 par rapport à la tôle 9. Dans le cas de la figure 4, on pourrait également envisager que la tôle 9 puisse être translatée le long de l'axe Ox, alors que les mollettes 14S et 14I resteraient fixes dans cette direction. Dans tous ces cas, la tôle ainsi ondulée est ensuite cintrée pour obtenir la courbure selon l'axe 7 de la figure 3. Par contre, une quatrième solution, en outre plus complexe, consiste à former les ondulations lors de l'opération de cintrage de la tôle utilisée pour obtenir le cylindre de la chemise. Dans ce cas aussi, il est possible d'utiliser deux mollettes indéformables ou une déformable avec une indéformable. Si le mouvement alternatif de la ou des mollettes est alternatif sinusoïdal, les profils obtenus sont également des parcours sinusoïdaux. Avantages La structure de chemise de protection thermique ainsi obtenue possède une rigidité augmentée sur le plan longitudinal par rapport aux chemises de protection thermique qui ne possèdent pas cette double ondulation. Cette structure permet également de réduire les déformations dans la zone aval de la chemise. La signature infra-rouge d'une telle chemise de protection thermique est plus discrète. Enfin, cette structure permet d'empêcher la formation de points chauds. REVENDICATIONS 1. Elément (6) de chemise de protection thermique pour turbomachine aéronautique, constitué d'une tôle métallique cintrée de manière circulaire par rapport à un axe longitudinal (7), la tôle étant ondulée le long de cet axe longitudinal (7), de manière à former des bossages successifs (10) s'étendant chacun sur toute la largeur de la tôle, perpendiculairement à l'axe longitudinal (7) de la tôle, caractérisé en ce que les bossages (10) sont sinueux, c'est-à-dire qu'ils sont partiellement et alternativement décalés longitudinalement le long de l'axe longitudinal (7). 2. Procédé de fabrication d'un élément selon la revendication 1 par roulage et consistant à: - appliquer simultanément de part et d'autre, c'est-à-dire sur chacune des surfaces principales (9S et 9I) d'une tôle (9) deux mollettes indéformables (14S, 14I) dont les profils des surfaces (16) correspondent à celui à obtenir sur la tôle (9), les deux mollettes (14S, 14I) étant montées tournantes autour de deux axes de rotation respectifs (12, 13), parallèles entre eux, décalées d'un demi pas de profil longitudinalement le long de ces deux axes (12, 13), ces deux axes (12, 13) des mollettes (14S, 14I) étant écartés l'un de l'autre, de manière à ce que l'espace subsistant entre les surfaces (16) des deux mollettes (14S, 14I) soit égal à l'épaisseur de la tôle (9); - entraîner en rotation une des mollettes (14S, 14I); et - créer une translation relative des mollettes (14S, 14I) par rapport à la tôle (9), parallèllement aux axes (12, 13) des mollettes (14). 1l 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la forme des surfaces (16, 26) des mollettes (14) comporte plusieurs pas d'ondulations. 4. Procédé de fabrication de l'élément selon la revendication 1, par roulage, consistant à: - appliquer sur une surface (9S) d'une tôle (9) une mollette (14) indéformable dont le profil de la surface (16) correspond à celui à obtenir, cette mollette (14) étant montée tournante autour d'un axe de rotation (12); - appliquer sur la deuxième surface (9I) de la tôle (9) une deuxième mollette (20) déformable; - entraîner en rotation la première mollette (14) indéformable; et - créer une translation relative des mollettes (14, 20) par rapport à la tôle (9) parallèlement aux axes de rotation (12, 13). 5. Procédé de fabrication d'un élément selon la revendication 1 par roulage, consistant à: - appliquer sur une première surface (9S) de la tôle (9) une mollette (14) indéformable, dont le profil de la surface (16) correspond à celui à obtenir, la mollette (14) étant montée tournante autour d'un axe de rotation (12); - appliquer simultanément sur la deuxième surface (9I) de la tôle (9) une plaque plane déformable (20), solidaire de la table (21) de la machine-outil utilisée et dont les dimensions sont au moins égales à celles de la tôle (9); - entraîner en rotation la mollette (14); et - créer une translation longitudinalement par rapport à l'axe de rotation (12) de la mollette (14), par rapport à la tôle (9). 6. Procédé selon la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que la tôle (9) est fixe et les mollettes (14, 14S, 141, 20) sont mobiles en translation. z 7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à cintrer la tôle (9) autour d'un axe longitudinal (7) après la création des bossages (10). 8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à cintrer la tôle (9) selon un axe longitudinal (7) pendant le roulage des bossages (10).