Brevet FR2714152A1 — publié le 19950623

DISPOSITIF DE FIXATION D'UNE TUILE DE PROTECTION THERMIQUE DANS UNE CHAMBRE DE COMBUSTION DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne la protection thermique à l'intérieur des chambres de combustion, en particulier de celles des turbomachines telles que les turboréacteurs. Elle concerne en particulier la fixation des tuiles de protection thermique placées à l'intérieur de telles chambres de combustion. Art antérieur et problème posé La puissance développée par une turbomachine est directement liée à la température d'entrée de la turbine. Pour augmenter la puissance de telles turbomachines, des constructeurs ont créé des chambres de combustion dont la température de sortie avoisine ou dépasse 1 500 C pour des turboréacteurs militaires et 1 350 C pour des turboréacteurs civils. De plus, la consommation spécifique de telles turbomachines est très élevée à ces températures de fonctionnement. Par contre, elle décroît lorsque le taux de compression augmente. Pour tenir compte de ce paramètre, les turboréacteurs actuels voient donc leur taux de compression augmenter. D'autre part, des différentes considérations ont amené les concepteurs de turboréacteurs à améliorer la protection thermique des viroles constituant les chambres de combustion, dans le but d'augmenter la longévité de ces dernières. Une des solutions utilisées pour protéger les viroles de chambres de combustion consiste à les équiper d'une seconde paroi au niveau de leur paroi interne. Cette seconde paroi est posée à une certaine distance de la virole, de façon à créer un espace annulaire o circule de l'air de refroidissement provenant de l'extérieur de la chambre. Les documents de brevets GB-A-2 173 891, US-A-4 302 941 décrivent de tels dispositifs. Pour permettre la réparation de ce type de chambre, la seconde paroi en contact avec le foyer est constituée d'éléments juxtaposés communément appelés "tuiles". Des tuiles sont donc tenues légèrement écartées de la virole, par exemple au moyen de picots. Dans la plupart des cas, ces tuiles sont fixées de manière définitive. En conséquence, les démontages sont soit très difficiles, soit impossibles. De plus, les montages ne sont pas toujours eux-mêmes aisés. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de fixation de tuiles évitant les inconvénients précités. Résumé de l'invention A cet effet, l'invention est un dispositif de fixation de tuiles de protection thermique d'une chambre de combustion pour turbomachine sur la virole d'une chambre de combustion, chaque tuile étant composée d'une plaque, le dispositif comprenant des moyens de fixation de la plaque sur une paroi interne de la virole de la chambre de combustion. Selon l'invention, les moyens de fixation comprennent: - au moins un plot de fixation fixé par son pied sur la plaque et ayant une tête plate; - des moyens de fixation temporaire de la tête du plot contre la virole, ces moyens comportant pour chaque plot un trou dans la virole. Dans une première réalisation des moyens de fixation: - la tête possède des partie saillantes plus larges que les autres; - le trou de la virole a une forme correspondant à la tête du plot, permettant ainsi l'introduction de cette tête dans le trou; - la distance séparant le dessous de la tête à la surface interne de la plaque faisant face à la virole est supérieure à la distance séparant cette même surface interne de la plaque et la surface externe de la virole, de façon à laisser un espace entre le dessous de la tête et la surface externe de la virole; - les moyens de fixation comprennent une rondelle fendue comportant un bord relevé et qui doit être placée dans ledit espace autour du plot et dont le rebord est à rabattre après avoir fait tourner la rondelle pour permettre cette opération qui verrouille la tête sur la virole. Dans ce cas, de préférence, le diamètre du pied du plot est égal à la largeur de la section étroite de la tête du plot. Dans ce cas, il est préférable que la forme de la tête et du trou soit oblongue. Dans une deuxième réalisation des moyens de fixation: - la tête a une forme saillante; - les moyens de fixation sont complétés d'une encoche fixée sur la surface interne de la virole ouverte sur un de ses côtés et dont la forme correspond à celle de la tête du plot pour permettre l'introduction de cette tête dans l'encoche; - le trou de la virole est placé de façon excentrée à l'axe du plot, pour permettre l'introduction d'un élément fermoir par la surface externe de la virole, cet élément fermoir pouvant dépasser de ce trou et se trouver à côté de la tête du plot de façon à bloquer cette tête dans l'encoche. Dans ce cas, il est préférable que le trou soit oblong et que la forme de la tête comporte un côté plat sur le côté opposé à celui par lequel elle est introduite dans l'encoche. De manière générale, la tuile a de préférence des picots destinés à la maintenir écartée de la virole. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante et accompagnée de quelques figures représentant respectivement: - figure 1, le cadre de l'utilisation de l'invention; - figure 2, en coupe, une première réalisation du dispositif de fixation selon l'invention; - figure 3, en vue éclatée, le montage du dispositif de fixation selon l'invention de la figure 2; figure 4, en coupe, une deuxième réalisation du dispositif de fixation selon l'invention; et - figure 5, en vue éclatée, le montage du dispositif de fixation de la figure 4. Description détaillée de deux réalisations de l'invention La figure 1 montre plusieurs tuiles 2 placées à l'intérieur d'une virole 1 d'une chambre de combustion de turboréacteur. Les tuiles sont constituées principalement chacune d'une plaque 20 complétée de picots 3 et de pions de positionnement 9. Elles sont maintenues écartées de la virole 1 au moyen de pions de positionnement 9 dont la tête prend appui sur la surface interne 10 de la virole 1, ceci permettant de ménager un espace 12 entre la virole 1 et les tuiles 2. En coopération avec des trous 11 placés dans la virole 1, en regard de la partie amont de chaque tuile 2, une circulation d'air peut donc avoir lieu dans chacun des espaces 12. Celle-ci a pour but d'améliorer la circulation d'air de refroidissement des tuiles 2. Ce refroidissement est amélioré par la présence des picots 3 s'étendant radialement sur tout l'espace 12. Toutefois, le sommet de chaque picot 3 n'est pas en contact avec la virole 1, de manière à permettre une dilatation radiale nécessaire entre ces picots 3 et la virole 1. Ainsi, un jeu de l'ordre de 0,2 à 0,3 mm subsiste entre le sommet des picots 3 et la virole 1. On constate ainsi sur cette figure 1, qu'avec une grande quantité de tuiles, de forme en arc de cercle, il est possible de recouvrir la totalité de la surface interne 10 de la virole 1. On note que la protection thermique à l'aide de ces tuiles 2 se fait par chevauchement de ces dernières. En effet, la virole 1 comporte des décrochements 5 à l'intérieur de chacun desquels est placée une tuile, la tuile 2 amont ou précédente venant recouvrir le début 10 de la tuile suivante. En référence à la figure 2, la plaque 20 de chaque tuile comporte un trou dans lequel est fixé un plot de fixation 13. Celui-ci fait saillie de la plaque du même côté que celui des picots 3. Par contre, il est plus haut et possède une tête plate 15 dépassant par rapport à son pied 19. En fait, la distance séparant la surface inférieure 16 de la tête 15 et la surface interne 20I de la plaque 20 faisant face à la virole 1 est supérieure à la distance séparant cette même surface interne 20I de la plaque 20 et la surface externe 21 de la virole 1. De cette façon, un espace persiste entre la tête 15 du plot 13 et la surface externe 21 de la virole 1. La forme de la tête 15 est telle qu'elle possède des parties saillantes 15S et des parties plus étroites, par exemple des bords 15B. On note que la largeur de la section étroite de la tête 15 au niveau des bords 15B est égale au diamètre du pied 19 du plot. Ce plot 13 est complété de moyens de fixation de sa tête 15 sur la virole 1. Ces moyens de fixation comportent un trou 18 dans la virole, à travers lequel la tête 15 peut passer pour venir dépasser de la surface externe 21 de la virole 1. De plus, une rondelle 17 est insérée entre la surface inférieure 16 de la tête 15 du plot 13 et la surface externe 21 de la virole 1. On note à ce sujet que, lorsque la plaque est en appui par sa partie amont 6, contre la surface interne 10 de la virole 1, il subsiste un espace entre la surface inférieure 16 de la tête 15 et la surface externe 21 de la virole 1. Cet espace correspond à l'épaisseur de la rondelle 17 à insérer. En référence à la figure 3, on remarque que cette rondelle 17 est percée, mais également fendue. De plus, un de ces rebords 22 fait saillie par rapport au plan général de la rondelle 17, d'une façon suffisante pour que le pied 19 du plot 13 puisse y être inséré. Ainsi, comme le montre cette figure 3, la première opération du montage d'une tuile sur la virole 1 consiste à faire passer la tête 15 à travers le trou 18 de la virole 1. Ensuite, la rondelle 17 peut être insérée par un trou central autour du pied 19 en étant enfilée en dessous de la tête 15. Une fois placée contre la surface externe 21 de la virole 1, la rondelle 17 est tournée de 90 et le rebord non relevé 23 de la rondelle 17 passe en-dessous d'une des deux parties larges 15S de la tête , de même que son côté opposé. La rondelle 17 est donc déjà globalement coincée sous la tête 15. La dernière opération consiste à rabattre le rebord en saillie 22 au niveau du reste de la rondelle 17. Ainsi, chaque tuile peut être fixée au moyen d'un ou plusieurs plots de fixation 13 et d'une rondelle 17. On note que ce type de moyens de fixation est temporaire, puisqu'il est toujours possible de relever le rebord 22 de la rondelle 17 et de dégager cette dernière d'en dessous de la tête 15 du plot de fixation 13. Ceci a pour conséquence que chaque tuile 1 peut être rapidement démontée. Dans la deuxième réalisation, représentée aux figures 4 et 5, le plot de fixation 30, soudé à la tuile 2, est fixé sur la surface interne 10 de la virole 1. En d'autres termes, sa hauteur est plus courte que celle du plot de la première réalisation. Par contre, il possède également une tête élargie 31. La surface supérieure 31S de cette tête 31 est donc en contact direct avec la surface interne 10 de la virole 1. Pour maintenir ce contact, on utilise une pièce en forme d'encoche 32 soudée sur la surface interne 10 de la virole 1. Cette pièce en forme d'encoche 32 possède une partie verticale 34 par laquelle elle est soudée à la virole 1 et une partie horizontale 33. Cette dernière, comme l'illustre la figure 5, définit par une surface intérieure 33I une ouverture 36 par laquelle le plot 30 est introduit, plus précisément par son pied 37. En se référant à la figure 4, le plot 30 est donc introduit dans la pièce en forme d'encoche 32 de la droite vers la gauche. Le maintien de la tuile dans cette position se fait à l'aide d'un fermoir 38 introduit dans un trou 35 longitudinal de la virole 1. Ce trou 35 est placé de façon excentrée par rapport à l'axe du plot une fois mis en place. Il permet par son pied 39 qui fait saillie par rapport à la surface interne 10 de la virole 1 de bloquer en translation horizontale le plot 30. En effet, comme le montre la figure 5, la tête 31 du plot 30 qui a une forme saillante par rapport au pied 37 possède un côté plat sur le côté opposé par lequel elle doit être introduite dans la pièce en forme d'encoche 32. Ce côté plat 40 correspond avec un côté plat du pied 39 du fermoir 38. Dans cette réalisation, on a également représenté des picots 3 destinés à ralentir la circulation d'air entre la virole 1 et la tuile 2, de manière à augmenter le rendement de cette circulation en favorisant l'échange de chaleur. Les plots 30 peuvent être allégés au moyen d'un évidement 41 pratiqué dans le pied 39 de ceux-ci. Ils peuvent même comporter un orifice central 42 assurant un pont thermique. Il en est de même pour les plots 13 de la première réalisation qui peuvent comporter également un évidement 14 et un orifice 41 permettant d'assurer leur inertie thermique. On conçoit aisément qu'il est donc possible de recouvrir toute la surface interne 10 de la virole 1 en escalier au moyen d'un grand nombre de tuiles 2 se chevauchant et fixées de façon temporaire par une des deux réalisations décrites dans la présente description. Néanmoins, d'autres solutions de fixation de la tuile au moyen d'un plot de fixation et d'un trou dans la virole peuvent être imaginées sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'une tuile de protection thermique (2) d'une chambre de combustion pour turbomachine sur la virole (1) de cette chambre, chaque tuile (2) comportant une plaque (20), le dispositif comprenant des moyens de fixation des tuiles (2) sur une paroi interne (10) de la virole (1) de la chambre de combustion, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent: - au moins un plot de fixation (13, 30) fixé par son pied (19, 37) sur la plaque (20) et ayant une tête plate (15, 31); - des moyens de fixation temporaire de la tête (15, 31) du plot (13, 30) contre la virole (1), ces moyens comportant pour chaque plot un trou (18, 35) dans la virole (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - la tête (15, 31) possède des parties saillantes (15S) plus larges que les autres; - le trou (18) de la virole (1) a une forme correspondante permettant l'introduction de la tête (15) à travers la virole (1); - la distance séparant la surface inférieure (16) de la tête (15) et la surface interne (20I) de la plaque (20) faisant face à la virole (1) est supérieure à la distance séparant cette même surface interne (20I) de la plaque (20) et la surface externe (21) de la virole (1), de façon à laisser un espace entre la tête (15) du plot (13) et la surface externe (21) de la virole (1); et - les moyens de fixation sont complétés d'une rondelle fendue (17) comportant un rebord relevé (22) à placer dans l'espace défini par la tête (15) et la virole (1), autour du plot (13) et dont le rebord relevé (22) est à rabattre après avoir fait tourner la rondelle (17) pour permettre cette opération qui verrouille la tête (15) sur la virole (1). 3. Dispositif de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre du pied (19) du plot (13) est égal à la largeur de la section étroite de la tête (15). 4. Dispositif de fixation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la forme de la tête (15) du plot (13) et la forme du trou (18) sont oblongues. 5. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - la tête (31) a une forme saillante; - les moyens de fixation sont complétés d'une pièce en forme d'encoche (32) fixée sur la surface interne (10) de la virole (1), ouverte sur un de ses côtés et dont la forme correspond à celle de la tête (31) du plot (30), pour permettre la fixation de celle-ci sur la virole (1); - le trou (35) est placé de façon excentrée par rapport à l'axe du plot (30), permettant l'introduction d'un fermoir (38) par la surface externe (21) de la virole (1) et pouvant dépasser de ce trou et se trouver à côté de la tête (31) de façon à bloquer celle-ci dans la pièce en forme d'encoche (32). 6. Dispositif de fixation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le trou (35) est oblong et en ce que la forme de la tête (31) est telle qu'elle comporte un côté plat (40) sur le côté opposé à celui par lequel elle est introduite dans la pièce en forme d'encoche (32). 7. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuile (2) comprend des picots (3), placés sur la surface intérieure (20I) de la plaque (20), destinés à améliorer l'échange de chaleur avec un flux circulant entre la virole (1) et la plaque (20).