Brevet FR2909419A1 — publié le 20080606

La présente invention concerne le domaine des turboréacteurs comprenant un canal de réchauffe des gaz issus du générateur de gaz. Les turboréacteurs à post combustion comprennent d'amont en aval un générateur de gaz, constitué par un moteur à turbine à gaz, produisant des gaz chauffés par combustion, un canal de réchauffe et une tuyère d'échappement des gaz dans l'atmosphère. Le moteur est le plus souvent à double flux avec un flux primaire central et un flux secondaire périphérique. Le canal de réchauffe est pourvu d'une chemise en matériau résistant à la température de combustion des gaz et convenablement refroidie. En entrée du canal des moyens d'injection de carburant sont disposés dans la veine de gaz, associés à des moyens formant accroche flammes. Les moyens accroche flammes sont en forme de bras radiaux disposés en étoile par rapport à l'axe moteur et traversant les deux veines de flux primaire et secondaire, reliés entre eux par des éléments en forme de secteurs annulaires. Les bras venus de fonderie ont une section en U ou en V ouverte vers l'aval de manière à créer une zone en dépression apte à y stabiliser la combustion. Dans une partie au moins des accroche flammes, des injecteurs de carburant sont placés à l'intérieur dans la cavité ménagée entre les parois, en amont et à proximité du sommet avec éventuellement des caissons de ventilation d'air. L'air est prélevé dans le flux secondaire et distribué par les caissons en direction des injecteurs. Afin de protéger ces éléments, un écran de protection thermique est placé en couverture de cette partie du bras contenant les injecteurs de carburant et le caisson de ventilation. Selon l'art antérieur, l'écran de protection thermique est maintenu par l'intermédiaire de pions épaulés et de rondelles soudées comme cela est représenté sur la figure 2. Afin d'assurer un fonctionnement satisfaisant de la post combustion et une bonne distribution du carburant, on prévoit un entrefer entre les branches du bras et l'écran de protection thermique pour former un canal permettant le passage de l'air carburé. Il est connu d'assurer la formation de l'entrefer par des plots venus de fonderie sur la surface intérieure du bras. La géométrie de la pièce étant relativement complexe, sa fabrication par un procédé de fonderie est également complexe ce qui n'est pas favorable 2909419 2 économiquement. En outre ces plots sont le siège de retassures qui affaiblissent mécaniquement la pièce. Une autre solution connue est de déformer localement l'écran de protection 5 thermique de façon à ménager des bossages. On procède généralement par emboutissage. Cette solution n'est pas satisfaisante non plus car en fonctionnement ces zones déformées sont le siège d'amorces de crique affaiblissant également, comme dans la solution précédente, la tenue mécanique de la pièce. 10 Conformément à l'invention on remédie à cet inconvénient avec un accroche flamme pour canal de réchauffe d'un turboréacteur comprenant un bras avec deux parois divergentes depuis une arête et un écran de protection thermique de l'espace entre les deux parois, un entrefer étant 15 ménagé entre l'écran et au moins l'une des parois à proximité du bord libre de la paroi, caractérisé par le fait que l'écran étant fixé à ladite paroi par au moins un pion les traversant, une entretoise est rapportée entre l'écran et la paroi pour les maintenir écartés l'un de l'autre et former ledit entrefer. 20 Par ce moyen, au niveau de l'attache par le pion traversant ni l'écran ni la paroi du bras ne comporte de relief. La solution de l'invention permet ainsi de réaliser des éléments constituant l'accroche flamme plus robustes, et capables de mieux résister aux conditions sévères d'utilisation. En outre la fabrication est plus économique. 25 Conformément à une autre caractéristique, un injecteur de carburant est logé, entre l'arête du bras et l'écran de protection thermique, de manière que le carburant pulvérisé s'écoule dans le canal de réchauffe au moins en partie par l'entrefer. Avantageusement, l'écran de protection thermique est en forme de plaque incurvée fixée à chacune des parois par un pion traversant avec une entretoise ménageant un entrefer. 35 Selon un mode de réalisation particulier, le bras comprend une partie rectiligne avec une platine d'accrochage à une extrémité pour être disposée en direction radiale dans le canal de réchauffe par rapport à l'axe du moteur, l'écran s'étendant sur la hauteur de cette partie rectiligne entre les deux parois et étant fixé à chaque paroi par deux pions sur ladite hauteur associés chacun à une entretoise. 30 2909419 3 Conformément à une autre caractéristique, le pion, présentant un épaulement, traverse l'écran, et l'écran est maintenu par serrage entre l'entretoise et l'épaulement du pion. 5 Plus particulièrement, le bras et l'écran de protection thermique étant susceptibles de se dilater différentiellement l'un par rapport à l'autre, l'une des ouvertures est de forme allongée dans la direction de dilatation différentielle. Notamment le pion est fixé par soudage au bras, par son 10 autre extrémité non épaulée. Selon une forme de réalisation particulière, l'accroche flamme comprend un caisson d'alimentation en air logé dans le bras entre l'arête et l'écran de protection thermique. L'accroche flamme conformément à un autre mode de réalisation particulier, comporte une partie en secteur d'anneau. On décrit maintenant, plus en détail, un mode de réalisation non limitatif de 20 l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 montre, en demi coupe axiale, la partie d'un turboréacteur à double flux comportant à la confluence des deux flux, un dispositif accroche flamme dont les pièces le constituant sont connues, 25 - la figure 2 montre une coupe selon la direction II-II de l'accroche flamme radial, - la figure 3 montre partiellement, vu de l'aval, un bras rectiligne radial de l'art antérieur avec un écran de protection thermique, - la figure 4 montre une vue partielle d'un autre mode de réalisation 30 connu d'assemblage avec entrefer, d'un écran de protection thermique à un bras accroche flamme, - la figure 5 montre, le mode d'assemblage d'un écran de protection thermique à la paroi d'un bras accroche flamme, conforme à l'invention, - la figure 6 montre le mode d'assemblage conforme à l'invention 35 permettant la dilation différentielle des pièces entre elles. La figure 1 représente une partie d'un turboréacteur à double flux 1. On ne voit de ce moteur que la forme en ogive du carter d'échappement 3 à l'arrière du moteur à turbine à gaz, à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique 40 extérieure 4. Le moteur fournit en sortie de la turbine du moteur à turbine à 15 2909419 4 gaz, un flux gazeux primaire chaud, représenté par la flèche P. Une partie de l'air aspiré par le moteur est simplement comprimée et contourne la chambre de combustion du moteur. Cet air constitue le flux secondaire, représenté par la flèche S. Les deux flux se mélangent ici en aval d'une 5 section de confluence formée d'une tôle annulaire 5. Cette section de moteur se prolonge, dans les aéronefs de type militaire notamment, par un canal cylindrique de réchauffe des gaz avant la tuyère d'éjection. On voit la partie amont du canal de réchauffe 6 mais pas la 10 tuyère. Dans certaines phases de vol, il est nécessaire de fournir une énergie supplémentaire aux gaz produisant la poussée. Celle-ci est apportée par la réchauffe, dite aussi postcombustion, des gaz dans le canal de réchauffe. Du carburant est injecté dans les gaz par des injecteurs comme ceux représentés en 7, traversant radialement les deux veines, primaire et 15 secondaire. En aval de ces injecteurs, des moyens formant accroche flammes sont conformés de manière à permettre la retenue des gaz le temps de leur combustion. Ces moyens comprennent des accroche flammes en partie rectiligne 8 disposés radialement en étoile dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe moteur, ici immédiatement en aval de la confluence 20 des deux flux primaire et secondaire. Ils sont reliés par des bras en secteur d'anneau 9 qui, selon ce type de dispositif de réchauffe, sont du côté de la veine secondaire. Dans ce mode de réalisation connu les accroche flammes radiaux 8 sont 25 formés de bras radiaux 81, à section en V ou en U, dont l'arête est tournée vers l'amont par rapport au sens d'écoulement des gaz. La structure de l'accroche flamme 8 est visible sur la coupe de la figure 2 selon la direction II-II de la figure 1. Le bras 81 définit un espace entre l'arête amont et les bords libres aval des deux parois 81a et 81b, occupé par un caisson 82 30 d'alimentation en air prélevé dans la veine du flux secondaire, un injecteur 83 tubulaire de carburant et un écran 84 de protection thermique. L'écran est en forme de tôle incurvée dont la concavité est tournée vers l'aval, et est fixé sur les côtés à chacune des parois 81a et 81b par des pions traversant 85 ; ces pions sont au nombre de quatre, deux par paroi l'un en position 35 haute l'autre en position basse. Ces pions 85 sont épaulés, avec une partie cylindrique 85a et une tête 85b de plus grand diamètre, et maintiennent l'écran 84 contre la paroi, 81a respectivement 81b, adjacente par pincement entre la tête 85b et la paroi. La partie cylindrique 85a traverse la paroi et est retenue par une rondelle 85c fixée par soudure. Le mélange air carburant 40 s'écoule dans l'entrefer ménagé entre l'écran et la paroi adjacente. La 2909419 5 largeur de cet entrefer est définie par la hauteur du bossage formé sur la tôle de l'écran 84, et percé pour le passage du pion. Ces bossages sont obtenus par déformation de la tôle ; en fixant l'écran par des pions traversant au niveau des bossages on permet au reste de l'écran de ne pas 5 être au contact de la paroi du bras. Une autre solution connue de formation de l'entrefer est de réaliser des plots 81" sur le bras 81' comme on le voit dans le mode de réalisation de la figure 4. Dans ce cas, les plots 81" sont venus de fonderie. Ces deux solutions présentent les inconvénients rappelés plus haut. 10 On y remédie conformément à l'invention en donnant une forme simple aux pièces constituant l'accroche flamme. Sur la figure 5, on voit le détail de la fixation d'un écran de protection 15 thermique 184 à la paroi adjacente 81a du bras 81. Cet écran 184 se distingue de l'écran de protection thermique de la figure 2 par l'absence de bossage ou de relief formé par déformation de la tôle à l'endroit de l'attache. Le pion 85 avec sa partie cylindrique 85a traverse à la fois l'écran 184 et la paroi 81a par des ouvertures appropriées 184' et 81a'. Le pion 85 20 est retenu par une rondelle 86 soudée à la paroi 81a. Une entretoise cylindrique 87 glissée autour de la partie cylindrique 85a maintient l'écran 184 écarté de la paroi pour ménager un entrefer e entre eux. L'ensemble formé par la paroi 81a, l'écran 184 et l'entretoise 87 est maintenu serré entre la rondelle soudée en bout de la partie cylindrique 85a et la tête 85b. 25 Au montage, on met en place le pion 85 en le glissant par sa tige 85a successivement à travers le trou 184', l'entretoise 87 et le trou 81a' de la paroi. On soude ensuite la rondelle en bout de la partie 85a pour immobiliser l'ensemble. Ce mode d'assemblage ne nécessite ainsi pas la réalisation de forme complexe tant en fonderie qu'en déformation plastique. Pour tenir compte de la dilatation différentielle entre le bras et l'écran, on 35 ménage une ouverture oblongue dans l'écran permettant un déplacement local d'une pièce par rapport à l'autre. On voit sur la figure 6, un tel assemblage. Le pion 185 présente une partie cylindrique 185a et une partie cylindrique 185a1 de plus faible diamètre séparés par un épaulement. La partie 185a1 est engagée dans l'ouverture 81a' de la paroi 81a. L'ouverture 40 184" ménagée dans l'écran 84 est de forme oblongue. L'écran 84 est ainsi 30 2909419 6 tenu entre la tête 185b du pion 185 et l'entretoise 87. Toutefois ce maintien n'est pas serré en raison de l'épaulement entre les deux parties cylindriques 185a et 185a1. 5 Entre la phase de fonctionnement du turboréacteur à sec sans post combustion et la phase de fonctionnement avec post combustion les écarts de température sont importants. Les deux pièces se dilatent différemment. Ils n'en sont pas empêchés grâce à ce montage avec possibilité de coulissement. 10 On a décrit le montage d'un écran de protection thermique sur un accroche flamme de forme rectiligne. L'invention ne se limite pas à cette application. Ce type de montage vaut aussi pour celui d'un écran de protection thermique dans un accroche flamme en forme de secteur d'anneau tel que 15 ceux reliant les bras radiaux. Sur la figure 7 on voit depuis l'aval un accroche flamme avec un bras 181 en secteur d'anneau, ici à section transversale en U, et un écran de protection thermique 184 disposé entre les parois 181a et 181b du bras. 20 L'écran 184 est fixé par l'intermédiaire d'un pion 185 soudé à la paroi 181b radialement extérieure. L'entrefer est assuré par une entretoise 87 comme dans la solution précédente. Revendications . 1. Accroche flamme pour canal de réchauffe d'un turboréacteur comprenant un bras (81) avec deux parois divergentes (8la, 81b) depuis une arête et S un écran de protection thermique (184) de l'espace entre les deux parois (8la, 81b), un entrefer (e) étant ménagé entre l'écran (184) et au moins l'une des parois, caractérisé par le fait que l'écran (184) étant fixé à ladite paroi (81a ou 81b) par au moins un pion (85, 185) les traversant, une entretoise (87) est rapportée entre l'écran (184) et la paroi (81a ou 81b) q pour les maintenir écartés l'un de l'autre et former ledit entrefer (e). 2. Accroche flamme selon la revendication précédente dans le bras (81) duquel un injecteur de carburant est logé, entre l'arête et l'écran de protection thermique (184), de manière que le carburant pulvérisé 1S s'écoule dans le canal de réchauffe au moins en partie par l'entrefer (e). 3. Accroche flamme selon l'une des revendications précédentes dont l'écran de protection thermique (184) est en forme de plaque incurvée fixée à chacune des parois (81a, 81b) par un pion (85, 185) traversant avec une 20 entretoise (87) ménageant ledit entrefer (e). 4. Accroche flamme selon l'une des revendications précédentes dont le bras (81) comprend une partie rectiligne avec une platine d'accrochage à une extrémité pour être disposée en direction radiale dans le canal de 25 réchauffe par rapport à l'axe du moteur, l'écran de protection thermique (184) s'étendant sur la hauteur de cette partie rectiligne entre les deux parois (8la, 81b) et étant fixé à chaque paroi par deux pions (85, 185) sur ladite hauteur. o 5. Accroche flamme selon la revendication 1 dont l'écran (84) comporte une ouverture (184') par laquelle le pion (85) présentant un épaulement traverse l'écran (184), et l'écran est maintenu par serrage entre l'entretoise (87) et l'épaulement du pion (85). 35 6. Accroche flamme selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, le bras (81) et l'écran (184) de protection thermique étant susceptibles de se dilater différentiellement l'un par rapport à l'autre, dont l'une (184") des ouvertures est de forme allongée dans la direction de dilatation différentielle. 40 7. Accroche flamme selon la revendication précédente dont le pion (85, 185) est fixé par soudage au bras, par son autre extrémité non épaulée. 2909419 8 8. Accroche flamme selon l'une des revendications précédentes comprenant un caisson d'alimentation en air logé dans le bras entre l'arête et l'écran de protection thermique. 9. Accroche flamme selon la revendication 1 dont le bras comporte une partie en secteur d'anneau (181). 10.Turboréacteur avec une section à turbine à gaz générant un flux primaire et un canal d'air secondaire, comportant un canal de réchauffe comprenant une pluralité d'accroche flamme avec des bras radiaux selon l'une des revendications 1 à 8. 11.Turboréacteur selon la revendication précédente comportant des bras en arc de cercle entre les bras radiaux. 12.Turboréacteur selon la revendication précédente comportant des bras en arc de cercle selon la revendication 9.