Brevet FR2916828A1 — publié le 20081205

RACCORD TROIS VOIES HYDROFORME La présente invention concerne un raccord trois voies, destiné à un circuit de fluide. Les raccords trois voies sont utilisables dans de très nombreux domaines et se présentent en général sous la forme d'un conduit cylindrique auquel est raccordé un embout tubulaire qui s'étend dans une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe du conduit (raccord en T). Dans une technique connue, ces raccords peuvent être réalisés d'une pièce par usinage d'un bloc de matière ou par fonderie. Ces techniques sont cependant assez coûteuses et requièrent un temps assez long pour la réalisation des pièces. Une autre technique, appelée hydroformage, consiste à déformer une pièce de faible épaisseur en utilisant la force d'un fluide sous haute pression qui contraint la pièce à prendre la forme de l'empreinte d'une matrice. Un raccord trois voies est formé par insertion d'un tube comprenant un orifice radial dans une matrice d'hydroformage en T. La pression d'eau appliquée permet de déplacer de la matière du tube vers l'orifice pour former un embout radial. Les pertes de matière et le temps de réalisation sont ainsi nettement diminués. Les raccords obtenus peuvent également être plus légers que ceux obtenus par usinage ou fonderie. Cependant la hauteur de l'embout est limitée par l'épaisseur résiduelle de la paroi qu'il est nécessaire de conserver pour que le raccord résiste à la pression du liquide passant dans le raccord lors de son utilisation. Cette hauteur est également plus faible que celle obtenue par les techniques habituelles (fonderie et usinage), ce qui limite le champ d'application d'un tel raccord hydroformé car la hauteur de l'embout n'est pas assez grande pour permettre une soudure suffisamment loin de la zone de contrainte située dans la partie basse de l'embout. Un autre inconvénient résulte de l'utilisation d'une matrice en T. En 2 effet, si la pression appliquée au niveau de l'orifice permet la formation de l'embout, elle induit également en regard de l'orifice une perte locale de matière conduisant à une diminution de l'épaisseur de la paroi, ce qui fragilise le raccord. La présente invention a pour objet un raccord et son procédé de fabrication, qui évitent les inconvénients précités de la technique antérieure de façon simple, efficace et économique. Elle propose à cet effet un raccord à trois voies, comprenant un conduit cylindrique et au moins un embout tubulaire raccordé au conduit et s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe du conduit, le conduit et l'embout étant formés d'une seule pièce, caractérisé en ce que le conduit comporte également un renflement convexe s'étendant vers l'extérieur et diamétralement opposé à l'embout. Un tel raccord ainsi formé a une épaisseur de paroi quasi-constante, y compris en regard de l'embout ce qui renforce sa rigidité. La hauteur de l'embout est plus importante que dans un raccord trois voies équivalent de l'art antérieur, où la hauteur est d'environ une fois le diamètre du conduit. En effet, l'invention permet d'obtenir un raccord dont la hauteur de l'embout est d'environ deux à trois fois le diamètre du conduit, ce qui éloigne la soudure de raccordement de la partie basse de l'embout et améliore la tenue mécanique de la soudure. Selon une autre caractéristique de l'invention, le renflement convexe est en forme de dôme sensiblement sphérique. Dans un mode de réalisation préféré, le renflement convexe est raccordé au conduit cylindrique par des parois incurvées concaves sensiblement hyperboliques et l'embout tubulaire est raccordé au conduit cylindrique par des parois incurvées concaves sensiblement hyperboliques. L'invention concerne également un procédé de fabrication par hydroformage d'un raccord trois voies tel que décrit ci-dessus, à partir d'un conduit cylindrique comportant un orifice à l'emplacement souhaité de l'embout. 3 L'hydroformage permet de réaliser aisément le raccord à trois voies selon l'invention en utilisant une matrice ayant une forme complémentaire à celle du raccord. Le choix de formes sensiblement hyperboliques pour les surfaces de liaison de l'embout et du renflement convexe au conduit est motivé par le fait que cela permet de limiter les frottements de la paroi du conduit sur les parois de la matrice lors de la déformation par application de la pression et évite la création de rides sur les côtés de l'embout. Des lors, la hauteur de l'embout obtenu est plus importante pour une épaisseur donnée de conduit par rapport à un raccord de l'art antérieur. En outre, la présence dans la matrice d'une zone de renflement diamétralement opposée à l'embout permet un fluage plus uniforme de la matière du conduit. L'épaisseur de la paroi du raccord trois voies est ainsi quasi-constante, ce qui augmente sa rigidité. L'embout peut être formé en utilisant également une compression axiale du conduit afin de favoriser l'amenée de matière vers l'embout et vers le renflement à former. L'invention concerne également une rampe d'alimentation en carburant dans une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend des raccords trois voies du type décrit ci-dessus et une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une telle rampe d'alimentation en carburant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un raccord trois voies selon l'art antérieur obtenu par hydroformage ; la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un raccord trois voies selon l'invention ; la figure 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne A-A du raccord de la figure 2 ; la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'une 4 matrice d'hydroformage pour former un raccord selon l'invention ; la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle d'un conduit cylindrique déformé par le procédé d'hydroformage selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1 qui est une vue schématique d'un raccord trois voies 10 selon l'art antérieur. Ce raccord est formé d'un conduit 12 comportant deux extrémités 14 et 16 sensiblement coaxiales. Le raccord 10 comprend dans sa partie médiane un embout tubulaire 18 qui s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe 20 du conduit. Ce raccord présente une hauteur d'embout faible et le conduit 12 comporte en regard de l'embout 18, une zone 22 dans laquelle l'épaisseur de la paroi est inférieure à l'épaisseur de la paroi en dehors de cette zone, en raison du fluage de la matière vers l'embout 18. Selon l'invention, le raccord 10 comme représenté aux figures 2 et 3, comporte un renflement 24 convexe qui s'étend vers l'extérieur du conduit 12 et qui est diamétralement opposé à l'embout 14, ce renflement ayant une forme de dôme sensiblement sphérique. Le renflement 24 est raccordé au conduit 12 tubulaire par l'intermédiaire de parois 26 incurvées concaves. De manière similaire, l'embout 14 est raccordé au conduit 12 tubulaire par l'intermédiaire d'une paroi 28 annulaire incurvée et concave. Les parois 26 et 28 sont de préférence sensiblement hyperboliques comme cela sera indiqué ci-dessous plus en détail en référence à la figure 5. Un tel raccord présente un double avantage : la hauteur de l'embout obtenu, de l'ordre de deux à trois fois le diamètre du conduit 12, est nettement plus importante que dans la technique antérieure, et l'épaisseur de la paroi du conduit 12 est quasi-constante. En particulier, le renflement 24 de la paroi du conduit 12, en regard de l'embout 18 ne présente pas une épaisseur plus faible. La rigidité du raccord 10 est ainsi améliorée. La jonction de ce raccord 10 à ses extrémités avec des conduits est ainsi facilitée car le soudage ou le brasage peut ainsi être réalisé dans une zone plus éloignée des zones de contrainte situées dans la partie basse de l'embout. L'épaisseur de la paroi est également suffisante pour permettre au raccord de résister à la pression d'un liquide. 5 Le procédé selon l'invention, illustré schématiquement par les figures 4 et 5, permet de fabriquer un raccord trois voies 10 formé d'une seule pièce. Ce procédé consiste essentiellement à former un orifice 30 dans un conduit cylindrique 32, l'orifice étant situé à l'emplacement de l'embout à 10 réaliser. Plus précisément, il consiste à introduire le conduit 32 dans un dispositif d'hydroformage, qui comprend dans l'exemple représenté en figure 4, une matrice 34 comportant un alésage 36 à l'intérieur duquel est inséré sans jeu le conduit tubulaire 32. La matrice comporte un passage 38 15 et diamétralement à l'opposé une cavité 40 concave sensiblement sphérique centrée sur l'axe du passage 38. Des surfaces 42 de forme sensiblement hyperboliques relient d'une part, le passage à l'alésage et d'autre part, la cavité à l'alésage. Des pistons 44 sont engagés à étanchéité dans les extrémités de 20 l'alésage 36 et comprennent chacun un canal axial 46 débouchant à une extrémité à l'intérieur du conduit 32 et relié à son autre extrémité à des moyens d'alimentation en fluide sous pression. L'introduction d'un fluide sous pression dans le conduit 32 à travers les canaux 46 des pistons 44 dans le sens des flèches A va provoquer la 25 mise sous pression du conduit 32 selon les flèches B. Les parois du conduit 32 vont ainsi être poussées contre la surface interne de la matrice 34. Le déplacement axial des pistons 36 l'un vers l'autre, dans le sens des flèches C permet de comprimer axialement le conduit 32 et de favoriser le fluage de matière dans le passage 38 et dans la cavité 40. 30 Comme représenté en figure 5, l'utilisation de parois 42 hyperboliques permet de réduire le frottement entre la matrice et les parois 6 du conduit 32 grâce au fait que l'abscisse curviligne d'un point P sur la paroi 28 reste égale à l'abscisse rectiligne initiale de ce point sur le conduit 32. Corollairement, aucune ride n'est formée au voisinage de l'embout. La présence d'un renflement sphérique en regard de l'embout permet d'uniformiser le fluage de matière et le raccord ainsi formé a une épaisseur de paroi quasi-constante. La combinaison des parois hyperboliques et du renflement permet d'obtenir une hauteur d'extrusion plus importante que dans la technique antérieure. Le champ d'application de ce raccord 10 est ainsi élargi par l'amélioration de ses caractéristiques techniques et l'utilisation de ce raccord dans des domaines très exigeants comme l'aéronautique est ainsi rendue plus facile. Un raccord trois voies tel que décrit précédemment peut être utilisé, par exemple, dans les rampes d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. REVENDICATIONS 1 Raccord trois voies (10), comprenant un conduit cylindrique (12) et au moins un embout tubulaire (18) raccordé au conduit (12) et s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe (20) du conduit, le conduit (12) et l'embout (18) étant formés d'une seule pièce, caractérisé en ce que le conduit (12) comporte également un renflement (24) convexe s'étendant vers l'extérieur et diamétralement opposé à l'embout (18). 2. Raccord (10) selon la revendication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renflement (24) convexe est en forme de dôme sensiblement sphérique. 3. Raccord (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le renflement (24) convexe est raccordé au conduit (12) cylindrique par des parois (26) incurvées concaves sensiblement hyperboliques. 4. Raccord (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'embout (18) tubulaire est raccordé au conduit (12) cylindrique par des parois (28) incurvées concaves sensiblement hyperboliques. 5. Procédé de fabrication d'un raccord trois voies (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser ce raccord (10) par hydroformage à partir d'un conduit (32) cylindrique comportant un orifice (30) à l'emplacement souhaité de l'embout (18). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'hydroformage comprend une compression axiale du conduit cylindrique (32). 7. Rampe d'alimentation en carburant dans une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend des raccords trois voies selon l'une des revendications 1 à 4. 8 8. Turbomachine telle qu'un turboréacteur ou turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une rampe d'alimentation en carburant selon la revendication 7.5