Brevet FR2759118A1 — publié le 19980807

I Agencement et procédé pour la fixation d'un élément d'injection dans la tête d'injection d'un moteur-fusée. La présente invention se rapporte à un dispositif ou agencement et à un procédé pour la fixation d'un élément d'injection, par sa partie de base, dans un trou de passage d'une plaque de base de la tête d'injection d'un moteur-fusée. Par le document DE 34 24 225 C2, il est connu de fixer la partie de base d'un élément d'injection dans la tête d'injection par soudage par diffusion. En vue de la préparation du soudage par diffusion, il est nécessaire de réaliser un ajustement très précis de la partie de base de l'élément d'injection dans un trou de passage de la tête d'injection, trou dont la paroi a subi une densification de surface. En outre, une couche intermédiaire très précise doit être appliquée sur la surface extérieure de la partie de base de l'élément d'injection. Ces travaux préparatoires impliquent des opérations de fabrication très précises, longues et onéreuses. Le document DE 38 27 067 C2 décrit une tête d'injection dans laquelle les éléments d'injection sont fixés uniquement par brasage ou collage. Suivant ce document, quatre dépôts de brasure sont disposés i distance les uns derrière les autres entre la partie de base de l'élément d'injection et le trou de passage dans la paroi frontale de la tête d'injection, cela afin d'obtenir à la fois l'étanchéité et la solidité nécessaires. En raison des sollicitations (chocs thermiques, vibrations) qui se produisent pendant le fonctionnement, des liaisons réalisées uniquement par brasage et collage représentent un risque accru de défaillance (solidité. étanchéité) et nécessitent des justificatifs de qualification et de contrôle considérables. Le but de la présente invention est de fournir un agencement et un procédé du type défini ci-dessus assurant, dans le cadre d'une fabrication économique, une fixation d'une fiabilité mécanique absolue et hydrauliquement étanche. Ce but est atteint par le fait que la partie de base de l'élément d'injection est montée ajustée dans le trou de passage de la plaque de base de la tête d'injection d'un moteur-fusée et comprend successivement, en direction de son extrémité, un premier épaulement portant contre la plaque de base, un tronçon fileté vissé dans la plaque de base, le cas échéant un épaulement additionnel suivi d'un tronçon cylindrique lisse, un deuxième épaulement sur lequel est placé un anneau de brasure et un tronçon cylindrique lisse allant depuis le deuxième épaulement jusqu'à l'extrémité de la partie de base. Suivant le procédé conforme à l'invention pour la fixation de la partie de base d'un élément d'injection dans un trou de passage de la plaque de base de la tête d'injection d'un moteur-fusée, on pose d'abord l'anneau de brasure sur le deuxième épaulement, on visse l'élément d'injection à l'aide d'un six pans à fond (jusqu'à blocage) dans la plaque de base et on chauffe ensuite la tête d'injection dans un four sous vide à une température d'environ 1035 C pour faire pénétrer la brasure de l'anneau de brasure dans l'interstice de brasage entre le tronçon cylindrique lisse à l'extrémité de la partie de base de l'élément d'injection et la partie correspondante du trou de la plaque de base de la tête d'injection. De préférence, l'élément d'injection et/ou la plaque de base est/sont en alliage du type Inconel 718 ou en un matériau équivalent. L'anneau de brasure peut être constitué par un alliage d'or ou une brasure équivalente. L'avantage essentiel de l'invention consiste dans le l'ait que la conformation de la partie de base de l'élément d'injection permet un montage de l'élément d'injection avec une fiabilité optimale h tous points de vue. La liaison par vissage avec la plaque de base assure à l'élément d'injection la fiabilité du point de vue résistance, du fait que toutes les charges mécaniques sont transmises à la plaque de base par le filetage. Cela simplifie les calculs de conception et les justificatifs de qualité. L'anneau de brasure qui est chauffé à environ 1035 C dans un four à vide et qui remplit ainsi également l'interstice de brasage assure la fiabilité absolue du point de vue étanchéité hydraulique absolue de l'élément d'injection. L'orientation géométrique de l'interstice de brasure est choisie de manière que la liaison par brasure ne soit pas sollicitée du point de vue résistance. Par rapport aux agencements connus d'éléments d'injection, il convient de noter, en tant qu'autres avantages importants, la fabrication nettement moins coûteuse des composants du fait que le mode d'agencement conforme à l'invention admet des tolérances plus larges et ne nécessite pas de revêtements. Cela conduit également à des durées d'intégration et de processus nettement plus courtes. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence a la figure unique du dessin annexé qui représente trois éléments d'injection et leur fixation par leurs parties de base dans une plaque de base d'une tête d'injection, un élément d'injection étant représenté complètement en coupe. Trois éléments d'injection 4 identiques comportant des parties de base 5 dont le diamètre diminue en direction de l'extrémité des éléments sont vissés chacun à l'aide d'un filetage 6 dans un trou de passage d'une plaque de base 1 d'une tête d'injection 2, un premier épaulement 7 de la partie de base 5 portant contre la plaque de base 1. Le filetage 6 fait suite à l'épaulement 7 et est suivi d'un deuxième épaulement 8 lui- même suivi d'un premier tronçon cylindrique lisse 9. Le premier tronçon cylindrique lisse 9 est suivi d'un troisième épaulement 1 1 sur lequel est engagé un anneau de brasure 12. Le troisième épaulement 1 1 est suivi d'un deuxième tronçon cylindrique lisse 13 qui s'étend jusqu'à l'extrémité de la partie de base 5, qui présente une longueur d'environ 6 mm et qui laisse subsister un interstice de brasage 13a par rapport à la partie correspondante du trou de la plaque de base 1. Les éléments d'injection I sont montés en partie inférieure dans une plaque frontale 14 de la tête d'injection I et fixés ici à l'aide d'écrous 15. Sur l'élément d'injection 4 de droite, représenté en coupe, on reconnaît la fonction de ce dernier. L'oxygène liquide O provenant d'un réservoir d'oxygène 16 pénètre à l'extrémité supérieure dans un trou de passage 17 de l'élément d'injection 4 et se mélange, à l'extrémité inférieure de ce dernier, avec de l'hydrogène liquide H arrivant à travers un manchon 18. Le mélange d'oxygène O et d'hydrogène H est ensuite pulvérisé sous pression dans une buse 19 et brûle dans une chambre de combustion 21. Le procédé de fixation des éléments d'injection 4 se déroule comme suit. Avant de visser l'élément d'injection 4 à l'aide du filetage 6 dans la plaque de base 1, on pose l'anneau de brasure 12 sur le troisième épaulement 1 I de la partie de base 5. On visse l'élément d'injection 4 à l'aide d'un six pans 22 prévu sur le pourtour extérieur de l'élément () d'injection 4. En vue de la distribution de l'anneau de brasure 12 constitué par un alliage d'or dans l'interstice de brasage 13a, on chauffe la tête d'injection 2 sous vide à environ 1035 C. Après refroidissement, les éléments d'injection 4 sont intégrés de façon mécaniquement solide et de façon étanche à la tête d'injection 2. REVENDICATIONS 1. Agencement pour la fixation d'un élément d'injection, par sa partie de base, dans un trou de passage d'une plaque de base de la tête d'injection d'un moteur-fusée, caractérisé par le fait que la partie de base (5) est montée ajustée dans le trou de passage de la plaque de base ( 1) et comprend successivement, en direction de son extrémité, un premier épaulement (7) portant contre la plaque de base (1), un tronçon filetée (6) vissé dans la plaque de base (1), le cas échéant un épaulement additionnel (8) suivi d'un tronçon cylindrique lisse (9), un deuxième épaulement (1 1) sur lequel est placé un anneau de brasure (12) et un tronçon cylindrique lisse (13) allant depuis le deuxième épaulement ( 1) jusqu'à l'extrémité de la partie de base (5). 2. Agencement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un interstice de brasage (13a) subsiste entre le tronçon cylindrique lisse (13) et la partie correspondante du trou de la plaque de base (1). 3. Agencement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément d'injection (4) et/ou la plaque de base (1) est/sont en alliage du type Inconel 718 ou en un matériau équivalent. 4. Agencement suivant l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé par le fait que l'anneau de brasure (12) est constitué par un alliage d'or ou par une brasure équivalente. 5. Procédé pour la fixation d'un élément d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'anneau de brasure (12) est posé sur le deuxième épaulement (11), que l'élément d'injection (4) est vissé à fond dans la plaque de base (1) à l'aide d'un six pans (22) et que la tête d'injection (2) est ensuite chauffée à environ 1035 C dans un four à vide, pour faire pénétrer la brasure de l'anneau (12) dans l'interstice de brasage (13a).