Brevet FR2910597A1 — publié le 20080627

L'invention a pour objet un carénage annulaire destiné à recouvrir le fond de chambre annulaire d'une chambre de combustion de turbomachine. Elle se destine à tout type de turbomachine, terrestre ou aéronautique et, plus particulièrement, aux turboréacteurs d'avion. Les chambres de combustion de turboréacteur conventionnelles comprennent une paroi intérieure, une paroi extérieure et un fond de chambre annulaire disposé entre lesdites parois, dans la région amont de la chambre. Ce fond de chambre sert à supporter les systèmes d'injections qui pulvérisent le carburant dans la chambre de combustion. Ces chambres de combustion conventionnelles comprennent également un carénage annulaire, destiné, d'une part, à recouvrir en amont (i.e. à l'avant) ledit fond de chambre et, ainsi, couvrir partiellement lesdits systèmes d'injections afin de les protéger des chocs éventuels (que peut produire l'ingestion d'un oiseau ou d'un bloc de glace dans le turboréacteur moteurs) et, d'autre part, à assurer un contournement aérodynamique du fond de chambre à faible pertes de charges. Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal des gaz (de l'amont vers l'aval) à travers la turbomachine, et les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale, c'est-à-dire une direction perpendiculaire à l'axe de rotation X du rotor de la turbomachine. Ainsi, la partie intérieure d'un élément est plus proche de l'axe X que sa partie extérieure. Les carénages causent certains soucis aux constructeurs et utilisateurs de turboréacteurs, notamment à cause des vibrations qui les font, éventuellement, périr en service. Certains carénages connus sont composés de deux parties séparées et concentriques, couramment appelées "casquettes", qui s'étendent sur le pourtour intérieur et le pourtour extérieur du fond de chambre. Ces casquettes intérieure et extérieure sont solidaires de la chambre de combustion et séparées par un espace annulaire qui permet d'accéder aux systèmes d'injection. Un carénage à casquettes de ce type est décrit, par exemple, dans le document EP 1265031 Al. Une autre conception de carénage est toutefois apparue, où les deux parties du carénage précédent sont reliées par des barreaux s'étendant entre les injecteurs de carburant. En section, le carénage est alors 2910597 2 approximativement semi-circulaire et on parle de carénage monobloc. Étant plus rigide, ce type de carénage résiste mieux aux sollicitations d'origine vibratoire que les carénages à casquettes précités. Un carénage monobloc de ce type est décrit, par exemple, dans le document US 6148600. 5 Quel que soit le type de carénage, on rencontre des difficultés lors du montage de celui-ci. Pour monter le carenage sur le fond de chambre, on boulonne un bord de chaque casquette, ou les bords intérieur et extérieur du carénage monobloc, par des boulons répartis régulièrement sur le pourtour du fond de chambre. Or, un serrage assez fort pour rattraper les jeux au 10 montage doit être appliqué et on observe que le carénage perd sa circularité de forme et que son bord forme des lobes de déformations entre les paires de boulons pour donner une forme dite de "marguerite". Ces lobes font apparaître des jeux entre le fond de chambre et les parois de la chambre. Des fuites d'air pénètrent alors vers le foyer et perturbent la combustion et le 15 fonctionnement de la turbomachine. L'invention a pour but de résoudre de tels inconvénients de montage, tout en conservant la fonctionnalité aérodynamique du carénage. Ce but est atteint grâce à un carénage annulaire destiné à recouvrir le fond de chambre annulaire d'une chambre de combustion de turbomachine, 20 ledit carenage comprenant des bords de fixation intérieur et extérieur pouvant être fixés de part et d'autre du fond de chambre, en différents points de fixation, et des ouvertures pour permettre le passage d'injecteurs de carburant, caractérisé en ce que lesdites ouvertures se prolongent jusqu'à l'extrémité libre du bord de fixation extérieur, de sorte que le bord de fixation 25 extérieur est fendu entre certains de ses points de fixation. Le bord de fixation extérieur peut donc être fendu seulement entre certains de ses points de fixation (par exemple tous les deux points de fixation) ou entre tous ses points de fixation. Ainsi, lesdites ouvertures définissent entre elles des secteurs de 30 carénage, ou pattes de fixation. Ces pattes de fixation séparées les unes des autres sont peu contraintes quand les boulons sont serrés, et gardent leur forme d'origine. L'étanchéité de l'assemblage est ainsi améliorée au niveau du bord de fixation extérieur, malgré la présence desdites ouvertures. Avec un carénage classique (à casquette ou monobloc), une part de 35 l'effort de serrage des boulons est utilisée pour déformer le carénage. Le 2910597 3 carénage de l'invention étant fendu suivant lesdites ouvertures, il est beaucoup plus souple, ce qui permet (si on le souhaite) de diminuer cette part de l'effort de serrage. Grâce à l'invention, le bridage ne s'applique pas au carénage mais 5 seulement à l'accostage paroi extérieure/fond de chambre. Le bridage est donc plus important pour un effort de serrage donné. Ceci donne une situation vibratoire plus saine pour chacun des éléments de la chambre, principalement le carénage et le fond de chambre. De même, les décollements dus aux vibrations sont réduits et la tenue mécanique des boulons est 10 améliorée. En outre, on notera que le carenage de l'invention est monobloc, par opposition aux carénage à casquettes précités, ce qui permet de conserver une bonne rigidité axiale de fond de chambre (et donc un comportement dynamique meilleur que celui desdites casquettes) ainsi qu'un contournement 15 aérodynamique adéquat. Enfin, les ouvertures du carenage de l'invention se prolongeant jusqu'à l'extrémité libre du bord de fixation extérieur du carenage, il est plus facile d'accéder au fond de chambre et de monter/démonter les injecteurs de carburant. 20 L'invention et ses avantages seront bien compris à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un exemple de carénage selon l'invention. Cette description fait référence aux planches de figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 représente, schématiquement, un exemple de chambre de 25 combustion selon l'invention, dans son environnement, en demi-coupe axiale; et - la figure 2 représente en perspective la région amont de la chambre de combustion de la figure 1. La vue de la figure 1 est une demi-coupe selon un plan axial d'un 30 turboréacteur, prise d'un côté seulement de l'axe de rotation X du rotor de ce turboréacteur. Le turboréacteur comprend un compresseur haute pression centrifuge (non représenté) et, en aval de celui-ci, un diffuseur 4 débouchant dans un "module chambre de combustion" 5, délimité par un carter externe 6 et un carter interne 7 concentriques, et occupé par une chambre de 35 combustion annulaire 8 soutenue par les carters 6 et 7. La sortie d'air du 2910597 4 diffuseur 4 se situe sur un diamètre plus grand ou voisin du diamètre extérieur de la chambre de combustion 8. Bien que les figures se rapportent à un turboréacteur avec compresseur centrifuge, l'invention pourrait s'appliquer à un turboréacteur 5 avec compresseur axial. L'alimentation du fond de chambre par l'air sortant du diffuseur doit être faite de manière à assurer le contournement de la chambre, à éviter les décollements, à minimiser les pertes de charge en amont du système d'injection de carburant et à alimenter celui-ci en air de façon la plus 10 homogène possible. La chambre de combustion 8 comprend une paroi intérieure 2, une paroi extérieure 3 et un fond de chambre annulaire 11 disposé entre lesdites parois, dans la région amont de ladite chambre. Ce fond de chambre 11 présente des rebords de fixation, intérieur iia et extérieur iib, fixés 15 respectivement aux bords amont 2a et 3b des parois intérieure et extérieure, en différents points de fixation. Les rebords de fixation lia et iib sont repliés vers l'amont par rapport à la paroi principale du fond de chambre 11 qui délimite la chambre de combustion 8. La chambre de combustion 8 est équipée avec un carénage annulaire 20 10 selon l'invention. Ce carénage 10 recouvre, en amont, le fond de chambre 11 et comprend des bords de fixation intérieur 10a et extérieur 10b fixés respectivement aux bords amont 2a et 3b des parois intérieure 2 et extérieure 3, en différents points de fixation. Ces points de fixation correspondent aux points de fixation entre le 25 rebord de fixation extérieur iib du fond de chambre 11 et le bord amont 3b de la paroi extérieure 3. De la même manière, les points de fixation du bord de fixation intérieur 10a du carenage 10 correspondent aux points de fixation entre le rebord de fixation intérieur lia du fond de chambre 11 et le bord amont 2a 30 de la paroi intérieure 2. Le bord de fixation extérieur 10b (ou intérieur 10a) du carénage 10, le rebord de fixation extérieur iib (ou intérieur 11a) du fond de chambre 8 et le bord amont 3b (ou 2a) de la paroi extérieure 3 (ou intérieure 2) sont fixés ensemble par boulonnage. En d'autres termes, les rebords 11a, iib du fond 35 de chambre 11, les bords 2a, 3b des parois 2, 3 et les bords 10a, 10b du 2910597 5 carénage 10 sont assemblés par des boulons 15 en se superposant de l'intérieur de la chambre vers l'extérieur de celle-ci. Les boulons 15 sont répartis suivant deux cercles concentriques autour de l'axe X. Le fond de chambre 11 porte des systèmes d'injection 12 en 5 connexion avec un système d'alimentation en carburant 13, via des injecteurs de carburant 14 traversant le "module chambre de combustion" 5 et le carénage 10. Comme représenté sur la figure 2, le carénage 10 présente des ouvertures 16 pour permettre le passage desdits injecteurs 14 de carburant. 10 Ces ouvertures 16 s'étendent jusqu'à l'extrémité libre (l'extrémité aval) du bord de fixation extérieur 10b du carenage, de sorte que le bord de fixation extérieur 10b est fendu entre certains de ses points de fixation au reste de la chambre 8. Dans l'exemple, le bord de fixation extérieur 10b est fendu tous les deux points de fixation. 15 Ces ouvertures 16 sont traversées par les injecteurs 14. Comme on peut le constater sur les figures, le fait que les ouvertures 16 se prolongent jusqu'à l'extrémité libre du bord de fixation extérieur 10b permet, d'une part, d'accéder plus facilement au système d'injection 12 de carburant (notamment pour pouvoir le démonter) et, d'autre part, facilite le passage et le 20 raccordement de l'injecteur 14 au système d'injection 12. Les ouvertures 16 divisent la partie haute (ou partie extérieure) du carénage 10 (incluant le bords de fixation extérieur 10b) en plusieurs secteurs, ou pattes de fixation 17. Ces pattes de fixation 17 sont associées chacune, dans l'exemple, à deux boulons 15 et s'ajustent bien à la forme 25 locale du bord amont 3b, recourbé en cylindre ou en cône, de la paroi extérieure 3, en ne produisant que peu de jeu avec lui, de sorte que les fuites d'air sont réduites. Du fait des ouvertures 16, le bord de fixation extérieur 10b se déforme facilement au montage et aucune précaution particulière n'est nécessaire pour obtenir un assemblage satisfaisant. 30 Dans l'exemple des figures, les pattes de fixation 17 s'élargissent en direction du fond de chambre 11. Ainsi, la largeur des pattes 17 est plus importante au niveau du fond de chambre 11 de manière à offrir une surface de fixation suffisante pour le boulonnage, et à améliorer le contournement extérieur de la chambre 8 (i.e. entre le carter 6 et la chambre de combustion 35 8) par les gaz. 2910597 6 Dans l'exemple des figures, le rebord de fixation extérieur l lb du fond de chambre 11 et le bord amont 3b de la paroi extérieure 3 sont dentelés au moins entre certains de leurs points de fixation. Dans l'exemple, ils le sont tous les deux points de fixation. Ainsi, l'ouverture 16 se prolonge (en aval) 5 dans les bords 3b et rebord 1lb, ce qui augmente encore la taille de l'ouverture 16 et facilite encore le montage/démontage du système d'injection 12 et de l'injecteur 14. Les dents desdits bord 3b et rebord l lb dentelés et les pattes de fixation 17 du carénage se superposent et sont de largeurs correspondantes. De cette manière, la largeur des dents est optimisée pour 10 l'appui des pattes de fixation 17. REVENDICATIONS 1. Carénage annulaire destiné à recouvrir le fond de chambre (11) annulaire d'une chambre de combustion de turbomachine, ledit carénage (10) comprenant des bords de fixation intérieur (10a) et extérieur (10b) pouvant être fixés de part et d'autre du fond de chambre (11), en différents points de fixation, et des ouvertures (16) pour permettre le passage d'injecteurs (14) de carburant supportés par le fond de chambre, caractérisé en ce que lesdites ouvertures (16) se prolongent jusqu'à l'extrémité libre du bord de fixation extérieur, de sorte que le bord de fixation extérieur (10b) est fendu entre certains de ses points de fixation. 2. Carénage selon la revendication 1, dans lequel lesdites ouvertures (16) définissent entre elles des pattes de fixation (17) qui s'élargissent en direction du fond de chambre (11). 3. Chambre de combustion comprenant une paroi intérieure (2), une paroi extérieure (3) et un fond de chambre annulaire (11) disposé entre lesdites parois, dans la région amont de ladite chambre, ce fond de chambre présentant des rebords de fixation intérieur (11a) et extérieur (11b), fixés respectivement aux bords amont (2a, 3b) des parois intérieure et extérieure, en différents points de fixation, cette chambre de combustion étant équipée avec un carénage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 4. Chambre de combustion selon la revendication 3, dans laquelle les points de fixation du bord de fixation extérieur (10b) du carénage (10) correspondent aux points de fixation entre le rebord de fixation extérieur (11b) du fond de chambre (11) et le bord amont (3b) de la paroi extérieure (3). 5. Chambre de combustion selon la revendication 4, dans laquelle le bord de fixation extérieur (10b) du carénage (10), le rebord de fixation extérieur (11b) du fond de chambre (11) et le bord amont (3b) de la paroi extérieure (3) sont fixés ensemble par boulonnage. 2910597 8 6. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle le rebord de fixation extérieur (11b) du fond de chambre (11) et le bord amont (3b) de la paroi extérieure (3) sont dentelés entre certains 5 de leurs points de fixation. 7. Chambre de combustion selon la revendication 6 comprenant un carénage selon la revendication 2, dans laquelle les dents desdits bord (3b) et rebord (11b) dentelés et les pattes de fixation (17) du carénage sont 10 superposés et de même largeur. 8. Turbomachine comprenant une chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 3 à 7.