Brevet FR2944584A1 — publié le 20101022

Le domaine de la présente invention est celui des turbomachines et plus particulièrement celui des chambres de combustion pour ces turbomachines. Les turbomachines comprennent, classiquement disposés le long d'un arbre moteur, un compresseur, une chambre de combustion annulaire et une turbine, la turbine entraînant le compresseur par l'intermédiaire de l'arbre moteur. Le compresseur aspire de l'air dans une entrée d'air, comprime cet air et l'introduit dans la chambre de combustion où il est mélangé à un carburant qui se vaporise ; le mélange correspondant y est brûlé pour produire de l'énergie. Une partie de cette énergie est absorbée par la turbine pour l'entraînement du compresseur, le reste servant à la propulsion dans le cas d'un turboréacteur aéronautique ou à la génération de puissance dans le cas d'un turbomoteur. La chambre de combustion a dans de nombreux cas la forme d'un demi-tore qui forme un fond de chambre et se prolonge par des viroles externe et interne pour former le corps proprement dit de la chambre. La paroi de fond de chambre est, comme toutes les parois de la chambre, soumise en fonctionnement à des températures importantes et nécessite d'être refroidie pour conserver une durée de vie satisfaisante. Elle est généralement refroidie par l'intermédiaire d'un film d'air froid qui est injecté dans la chambre et la lèche sur toute sa longueur. Pour cela elle comporte, au niveau de son raccordement aux viroles, des perforations par lesquelles l'air froid est introduit. L'air est dirigé vers la paroi qu'il doit refroidir par des déflecteurs fixés sur ladite paroi de fond ou sur les viroles. La réalisation de ces déflecteurs pose un certain nombre de difficultés. Ils doivent tout d'abord être parfaitement positionnés pour permettre le passage du débit du film de refroidissement, et ensuite être correctement orientés pour que ce film chemine bien le long de la paroi de fond. Ces déflecteurs étant situés en fond de chambre, proches de la paroi de fond et orientés sensiblement parallèlement à celle-ci, leur réalisation en respectant des dimensions précises reste très difficile. Dans l'art antérieur ces déflecteurs sont très souvent réalisés par assemblage de tôles préformées ; ces assemblages sont réalisés par soudage, tel qu'un soudage à la molette, après un formage en presse et l'application d'un traitement thermique. Le résultat est que ces déflecteurs présentent des déformations consécutives à ces divers processus et par suite qu'ils calibrent mal le débit et/ou l'orientation de l'air de refroidissement. Pour éliminer ces déformations et assurer une bonne répétabilité, tant dans la réalisation de ces déflecteurs que dans leur positionnement dans le fond de la chambre, il est souhaitable de définir un mode de réalisation plus performant. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une chambre de combustion de turbomachine ne présentant pas certains des inconvénients de l'art antérieur et, en particulier, qui soit équipée d'une languette de refroidissement du fond de chambre qui soit facile à réaliser et susceptible d'être reproduite avec de faibles tolérances de fabrication et de positionnement. A cet effet, l'invention a pour objet un chambre de combustion pour turbomachine comprenant un fond de chambre constitué par une paroi de fond de chambre et deux parties sensiblement cylindriques s'étendant à partir dudit fond de chambre, des viroles externe et interne prolongeant lesdites parties cylindriques, le fond de chambre comportant des micro-perçages d'alimentation en air de refroidissement, ladite chambre comprenant en outre au moins un déflecteur formant avec la paroi de fond de chambre un canal de guidage pour diriger l'air de refroidissement vers la paroi de fond de chambre caractérisé en ce que le déflecteur est constitué par une pièce rapportée, fixée au fond de chambre par brasage. La réalisation du déflecteur comme pièce rapportée permet d'accéder facilement au fond de chambre et notamment de l'usiner pour lui donner des caractéristiques dimensionnelles précises. La pièce rapportée peut elle aussi être usinée et présenter, de ce fait, des caractéristiques dimensionnelles précises. Préférentiellement la réalisation d'au moins une des parties cylindriques comporte une opération d'usinage. On peut ainsi définir avec précision la place sur laquelle sera monté le déflecteur, et ainsi assurer son bon positionnement. Dans un mode particulier de réalisation un logement est ménagé dans une partie cylindrique du fond de chambre pour recevoir la languette à braser. Préférentiellement ce logement est réalisé par usinage. De façon encore plus préférentielle le logement comporte un décrochement formant butée axiale pour la languette. Ce mode de réalisation permet de garantir un bon positionnement axial de la languette et participe ainsi à la répétabilité de la réalisation du canal de guidage. Dans un autre mode de réalisation un second décrochement est pratiqué dans l'épaisseur de la partie cylindrique, faisant suite au premier décrochement du côté opposé au fond de chambre. La zone de fixation de la languette sur la partie cylindrique est ainsi plus accessible et le démontage de la languette, si besoin est, en est facilité. De façon préférentielle le déflecteur est obtenu au moins partiellement par usinage. On obtient ainsi, des caractéristiques dimensionnelles précises pour cet élément, ce qui participe de façon directe à la répétabilité de la réalisation du canal de guidage. Avantageusement la languette comporte un socle destiné à s'insérer dans ledit logement et une lèvre destinée à former avec la paroi de fond de chambre le canal de guidage, l'un au moins de ces deux éléments étant réalisé par usinage. Dans un mode particulier de réalisation le fond de chambre est recouvert d'un revêtement céramique avant le brasage du déflecteur. Dans un second mode particulier de réalisation le déflecteur est recouvert au moins partiellement d'un revêtement céramique. Enfin dans un troisième mode de réalisation le revêtement céramique est appliqué après le brasage pour couvrir le fond et le déflecteur en même temps. Ces opérations de protection des pièces du fond de chambre ne sont pas incompatibles d'une réalisation par un déflecteur rapporté. L'invention concerne également une turbomachine comportant une chambre de combustion telle que décrite ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en perspective d'une chambre de combustion de turbomachine, montrant l'extérieur de celle-ci ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une chambre de combustion de turbomachine, montrant l'intérieur de celle-ci ; et - la figure 3 est une vue en coupe d'un fond de chambre de combustion d'une turbomachine sur laquelle est monté un déflecteur d'air de refroidissement selon un mode de réalisation de l'invention. En se référant à la figure 1, on voit une chambre de combustion annulaire 1 constituée par une paroi de fond de chambre 2 sur laquelle sont fixées par soudage une virole externe 3 et une virole interne 4, sensiblement cylindriques et s'étendant parallèlement à l'axe de symétrie de la chambre 1. La virole externe 3 est percée d'orifices 5 par lesquels passent des injecteurs de carburant, non représentés. Les deux viroles, externe 3 et interne 4, sont en outre percées de trous de dilution 6 par lesquels pénètre de l'air pour servir de comburant et se mélanger avec le carburant injecté. Sur la périphérie du fond de chambre 2, tant au niveau de son raccordement avec la virole externe 3 qu'avec la virole interne 4, sont pratiqués des micro-perçages 8e et 8i qui ont pour but de faire pénétrer de l'air pour le refroidissement du fond de chambre 2 ou de la virole interne 4. La figure 2 montre un fond de chambre 2, vu depuis l'aval de la chambre 1, c'est-à-dire à travers le canal constitué par les deux viroles externe 3 et interne 4. Sur toute la périphérie du fond de chambre 2 est monté un déflecteur externe ou languette 7, également appelé parfois film par l'homme du métier, qui s'étend parallèlement à la paroi de fond à partir de la jonction entre le fond de chambre 2 et la virole externe 3. En se référant maintenant à la figure 3 on voit un fond de chambre 2, en forme de demi-tore 2t, prolongé par deux parties cylindriques 2e et 2i, sur lesquelles sont respectivement fixées par soudage les deux viroles, externe 3 et interne 4. Des micro-perçages 8e et 8i sont pratiqués dans le fond de chambre au niveau du raccordement de sa partie torique 2t avec les parties cylindriques, respectivement externe 2e et interne 2i. Faisant face à ces micro-perçages sont positionnés des déflecteurs, respectivement externe 7 et interne 9. La languette 7 est réalisée sous la forme d'une pièce rapportée, qui est fixée sur la partie cylindrique 2e du fond de chambre. Elle se présente sous la forme d'un socle cylindrique 13 ayant pour axe l'axe de symétrie de la chambre de combustion et pour rayon extérieur sensiblement le rayon intérieur de la partie cylindrique externe 2e ; de ce socle 13 s'étend une pièce tronconique mince, ou lèvre externe 11 positionnée de façon sensiblement parallèle au fond de chambre 2t pour former un canal de guidage au flux d'air de refroidissement en provenance des micro-perçages externes 8e. Le déflecteur interne 9 est, quant à lui, taillé dans la masse de la partie cylindrique interne 2i du fond de chambre, et forme un anneau cylindrique mince, ou lèvre interne 12, de même axe que l'axe de symétrie de la chambre 1 et qui s'étend en direction de la virole interne 4, en étant orienté parallèlement à cette virole interne. Il forme ainsi avec la partie cylindrique interne 2i un canal de guidage pour le flux de refroidissement en provenance des micro-perçages internes 8i. La partie cylindrique externe 2e est usinée pour générer un décrochement 10, formant logement pour la languette 7. La coopération de ce décrochement 10 avec le socle 13 de la languette 7 permet d'assurer le bon positionnement de la languette, tant longitudinalement par la butée radiale créée par le décrochement 10 que radialement par la profondeur donnée lors de l'usinage à ce décrochement. Ce positionnement précis garantit à la fois un alignement correct et un écartement maîtrisé de la lèvre externe 11 par rapport au fond de chambre 2t. L'air qui sort des micro-perçages 8e est alors correctement canalisé et orienté de façon qu'il lèche le fond de la chambre et assure le refroidissement recherché. Dans un mode de réalisation, non représenté, la partie cylindrique externe 2e du fond de chambre comporte deux décrochements consécutifs placés l'un derrière l'autre, le second étant décalé longitudinalement par rapport au premier de la longueur du socle de la languette 7. La zone de fixation de la languette sur la partie cylindrique 2e est ainsi plus accessible et le démontage de la languette, si besoin est, en est facilité. La réalisation d'un fond de chambre selon l'invention est effectuée de la façon suivante : un brut d'épaisseur correspondant au moins aux parties cylindriques 2e et 2i est coulé. La pièce est ensuite usinée de manière à obtenir les surfaces interne et externe du fond de chambre. L'opérateur usine ensuite le décrochement 10, et éventuellement le second décrochement prévu dans le second mode de réalisation, au niveau du raccordement de la partie torique 2t du fond de chambre avec la partie cylindrique externe 2e ; il usine également le déflecteur interne 9 en faisant apparaître une lèvre inférieure 12 à une distance prédéfinie de la partie cylindrique interne 2i, créant ainsi un canal de guidage d'une épaisseur calibrée. Ce second usinage ne présente pas de difficulté particulière car le canal de guidage est ouvert sur la partie ouverte de la chambre et est donc facilement accessible par un outil. L'opérateur usine par ailleurs une pièce en forme de déflecteur externe 7, avec une partie cylindrique 13 et une lèvre tronconique 11. La face externe du socle 13 est usinée avec une tolérance suffisamment grande pour pouvoir la faire entrer dans le décrochement 10 de la partie cylindrique externe 2e du fond de chambre, et suffisamment faible pour qu'elle puisse être assemblée par brasage. La lèvre 11 est usinée de façon à respecter les caractéristiques dimensionnelles imposées par celles du canal de guidage de l'air de refroidissement en provenance des micro-perçages externes 8e. L'assemblage du déflecteur externe 7 sur le fond de chambre s'effectue par la mise en place d'une feuille de brasure dans l'alésage épaulé de la partie 2e, suivie du positionnement du déflecteur dans le décrochement 10. La brasure doit être choisie de façon à résister à la température normale de fonctionnement de la chambre. L'ensemble est ensuite chauffé à une température supérieure à cette température de fonctionnement pour effectuer l'opération de brasage. Au cours de ces opérations d'usinage les déflecteurs, qui sont des pièces de faibles dimensions, ne sont pas déformés. Les canaux ainsi obtenus respectent donc les caractéristiques recherchées de reproductibilité et de précision dans le dimensionnement. Il convient de noter que ce processus de réalisation du fond de chambre 2 est entièrement compatible d'une opération consistant à recouvrir d'un revêtement céramique le fond de chambre et/ou la face de la lèvre 11 qui est orientée vers l'intérieur de la chambre 1, ce qui peut être rendu nécessaire pour la tenue d'un objectif de leur durée de vie. L'opération de dépôt de ce revêtement s'effectue sans difficulté après les opérations d'usinage et peut être réalisé avant ou après le brasage du déflecteur externe 7. L'opération de brasage n'est, quant à elle, pas impactée, les surfaces en contact n'étant pas concernées par le revêtement céramique. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.15 REVENDICATIONS1. Chambre de combustion pour turbomachine comprenant un fond de chambre (2) constitué par une paroi de fond de chambre (2t) et deux parties sensiblement cylindriques (2e, 2i) s'étendant à partir dudit fond de chambre, des viroles externe (3) et interne (4) prolongeant lesdites parties cylindriques, le fond de chambre (2) comportant des micro-perçages (8e, 8i) d'alimentation en air de refroidissement, ladite chambre comprenant en outre au moins un déflecteur (7) formant avec la paroi (2t) de fond de chambre (2) un canal de guidage pour diriger l'air de refroidissement vers la paroi de fond de chambre (2t) caractérisé en ce que le déflecteur (7) est constitué par une pièce rapportée, fixée au fond de chambre (2) par brasage. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1 dans 15 laquelle la réalisation d'au moins une des parties cylindriques (2e, 2i) comporte une opération d'usinage. 3. Chambre de combustion selon une des revendications 1 ou 2 dans laquelle un logement (10) est ménagé dans une partie cylindrique (2e) du fond de chambre (2) pour recevoir le déflecteur à braser (7). 20 4. Chambre de combustion selon la revendication 3 dans laquelle le logement (10) est réalisé par usinage. 5. Chambre de combustion selon l'une des revendications 3 ou 4 dans laquelle le logement (10) comporte un décrochement formant butée axiale pour le déflecteur (7). 25 6. Chambre de combustion selon la revendication 5 dans laquelle un second décrochement est pratiqué dans l'épaisseur de la partie cylindrique (2e), faisant suite au décrochement (10) du côté opposé au fond de chambre. 7. Chambre de combustion selon l'une des revendications 1 à 6 30 dans laquelle le déflecteur (7) est obtenu au moins partiellement par usinage. 8. Chambre de combustion selon la revendication 7 dans laquelle le déflecteur (7) comporte un socle (13) destiné à s'insérer dans ledit logement (10) et une lèvre (11) destinée à former avec la paroi de 35 fond de chambre (2t) le canal de guidage, l'un au moins de ces deux éléments étant réalisé par usinage. 9. Chambre de combustion selon l'une des revendications 1 à 8 dans laquelle la paroi de fond de chambre (2t) est recouverte d'un revêtement céramique avant le brasage du déflecteur (7). 10. Chambre de combustion selon l'une des revendications 1 à 5 9 dans laquelle le déflecteur (7) est recouvert au moins partiellement d'un revêtement céramique. 11. Chambre de combustion selon l'une des revendications 1 à 8 dans laquelle la paroi de fond de chambre (2t) et la face de la lèvre (11) qui est orientée vers l'intérieur de la chambre (1) sont recouvertes d'un 10 revêtement céramique après le brasage du déflecteur (7). 12. Turbomachine comportant une chambre de combustion selon l'une des revendications précédentes.