Brevet FR3015640A1 — publié le 20150626

CHAMBRE ANNULAIRE DE COMBUSTION DANS UNE TURBOMACHINE La présente invention concerne une chambre annulaire de combustion de turbomachine ainsi qu'une turbomachine équipée d'une chambre annulaire de combustion. De manière connue, une chambre annulaire de combustion comprend deux parois de révolution coaxiales interne et externe, reliées l'une à l'autre en amont par une paroi annulaire dite de fond de chambre comportant des ouvertures de passage de tête d'injecteurs de carburant entre les parois de révolution interne et externe. Chaque injecteur est engagé dans des moyens de centrage qui sont déplaçables en direction radiale dans des moyens de support solidaires de moyens de support. Dans la technique actuelle, les moyens de centrage de chaque injecteur sont formés par une bague de centrage dans laquelle est engagé un injecteur et comportant une collerette annulaire radiale s'étendant radialement vers l'extérieur et montée à coulissement dans une gorge annulaire des moyens de support. La gorge annulaire des moyens de support permet un déplacement radial et circonférentiel de la bague de centrage logeant l'injecteur afin de compenser les tolérances de fabrication pouvant conduire à des défauts d'alignement de l'injecteur avec l'axe d'injection de carburant entre les parois interne et externe de la chambre de combustion. Elle permet également de compenser les dilatations différentielles en fonctionnement entre injecteur et chambre. Toutefois, le déplacement libre en rotation et en translation radiale des moyens de centrage dans la gorge annulaire des moyens de support peut conduire à une usure importante de la collerette des moyens de centrage nécessitant son remplacement en maintenance. De plus, en fonctionnement, il est également important de garantir la fiabilité des moyens de centrage qui garantissent le bon positionnement de l'injecteur et donc le bon fonctionnement de la chambre de combustion. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes de l'art antérieur décrit 5 précédemment. A cet effet, elle propose un dispositif de support et de centrage d'un injecteur de carburant dans une chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens de centrage selon un axe d'un injecteur de carburant qui sont déplaçables dans un plan radial à l'axe de centrage (52) 10 dans des moyens de support destinés à être fixés à un fond de chambre annulaire (18), caractérisé en ce que les moyens de centrage comprennent au moins deux pattes radialement externes chacune engagée respectivement dans un logement circonférentiel des moyens de support, le dispositif comprenant des moyens de butée circonférentiel des pattes 15 radiales des moyens de centrage dans les logements circonférentiels, les moyens de butée circonférentiels étant configurés de manière à autoriser un débattement angulaire plus important d'une première des pattes radiales dans un premier logement circonférentiel par rapport à une seconde des pattes radiales dans un second logement circonférentiel. 20 Selon l'invention, les moyens de centrage sont aptes à coulisser librement en direction radiale dans les moyens de support et comprennent au moins deux pattes radiales engagées respectivement à coulissement dans des premier et second logements circonférentiels des moyens de support. La limitation du débattement angulaire de l'une seconde des 25 pattes radiales dans un second logement par rapport à une autre première des pattes permet de limiter l'usure de l'une des pattes en fonctionnement par frottement sur les moyens de support. Il permet également et surtout de limiter l'usure de l'interface entre la tête de l'injecteur et la bague des moyens de centrage dans laquelle l'injecteur vient se loger. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de support comprennent un rebord annulaire s'étendant le long de l'axe de centrage et dans lequel sont aménagés les premier et second logements circonférentiels logeant les première et seconde pattes radiales des moyens de centrage. Préférentiellement, les premier et second logements circonférentiels 5 du rebord annulaire débouchent chacun respectivement à une extrémité dans un premier et un second logement axial s'étendant selon l'axe de centrage et débouchant à une extrémité du rebord annulaire. Avec un tel montage, les pattes radiales des moyens de centrage forment ainsi des premiers moyens de moyens de montage à baïonnette 10 coopérant avec des seconds moyens de montage à baïonnette portés par les moyens de support et formés par les premier et second logements axiaux et les premiers et seconds logements circonférentiels. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les premier et second logements axiaux et les premier et second logements 15 circonférentiels forment des ajours ou ouvertures axiaux et circonférentiels, respectivement, du rebord annulaire qui sont traversés radialement par les première et seconde pattes radiales et délimitent une première et une seconde languette circonférentielle respectives du rebord annulaire. Les moyens de butée circonférentielle dans un premier sens de 20 rotation de chacune des première et seconde pattes radiales autour de l'axe de centrage sont avantageusement formés par une face axiale et radiale respective délimitant une extrémité circonférentielle des première et seconde ouvertures circonférentielles. Dans une première réalisation de l'invention, les moyens de butée 25 circonférentielle de chacune des première et seconde pattes radiales dans un second sens de rotation opposé au premier sens de rotation sont formés par une face axiale et radiale d'une première et d'une seconde dents en saillie axiale dans les première et seconde ouvertures circonférentielles, respectivement, chaque dite face des première et seconde dents étant 30 orientée circonférentiellement dans le sens opposé à ladite première ouverture. Préférentiellement, la dimension axiale de l'ouverture circonférentielle mesurée au niveau de la paroi axiale et radiale des première et seconde dents est inférieure à la dimension axiale de la patte radiale. Dans une deuxième réalisation pratique de l'invention, les moyens de butée circonférentielle de chacune des première et seconde pattes radiales dans un second sens de rotation opposé au premier sens de rotation sont formés par la partie d'extrémité libre de chacune des première et seconde languette qui est recourbée radialement vers l'extérieur de manière à servir de butée circonférentielle à l'extrémité libre recourbée de la première et de la seconde patte radiale Avantageusement, le dispositif comprend uniquement une première et une seconde pattes radiales engagées diamétralement opposées l'une à l'autre et respectivement engagées dans un premier et un second logement circonférentiel des moyens de support. L'invention concerne également une chambre annulaire de combustion dans une turbomachine, comprenant au moins un dispositif tel que précédemment. L'invention concerne encore une turbomachine, telle qu'un 20 turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant une chambre de combustion comme ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins 25 annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale de la partie amont d'une chambre de combustion selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale de la partie amont d'une chambre de combustion selon l'invention ; 30 la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de support et de centrage d'un injecteur selon une première réalisation ; les figures 4A et 4B sont des vues schématiques en perspective du débattement angulaire des moyens de centrage de la figure 3 ; la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de support et de centrage d'un injecteur selon une deuxième réalisation ; les figures 6A et 6B sont des vues schématiques en perspective du débattement angulaire des moyens de centrage de la figure 5. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente la partie amont d'une chambre de combustion 10 dans une turbomachine selon la technique connue comprenant deux parois de révolution interne 12 et externe 14 s'étendant autour de l'axe 16 de la chambre de combustion et fixées à leurs extrémités amont sur un fond de chambre annulaire 18 s'étendant entre les parois de révolution interne 12 et externe 14 et traversé par des injecteurs 19 de carburant. Le fond de chambre annulaire 18 comprend une paroi annulaire radiale 20 reliée à sa périphérie externe à un rebord cylindrique externe 22 s'étendant vers l'amont et fixé par des éléments de boulonnage 24 sur l'extrémité amont de la paroi de révolution externe 14. La paroi radiale 20 du fond de chambre annulaire 18 est reliée à sa périphérie interne à un rebord cylindrique interne 26 s'étendant vers l'amont et fixé par des éléments de boulonnage 28 sur l'extrémité amont de la paroi de révolution interne 12. Un carénage annulaire 30 ayant une forme incurvée concave vers l'aval selon un plan de coupe contenant l'axe 16 de la chambre de combustion 10, est également traversé par les injecteurs 19 de carburant et ses extrémités aval radialement interne 32 et externe 34 sont fixées par boulonnage sur les rebords cylindrique interne 26 et externe 22 du fond de chambre 18 et sur les extrémités amont des parois de révolution interne 12 et externe 14. L'extrémité amont de la paroi de révolution externe 14 est agencée radialement entre l'extrémité aval externe 34 du carénage 30 et le rebord cylindrique externe 22 du fond de chambre annulaire 18. L'extrémité amont de la paroi de révolution interne 12 est agencée radialement entre l'extrémité aval interne 32 du carénage 30 et le rebord cylindrique interne 26 du fond de chambre annulaire 18. Le fond de chambre annulaire 18 comprend une pluralité d'ouvertures de passage des têtes d'injecteurs 19 pour la pulvérisation de carburant entre les parois de révolution interne 12 et externe 14 et en aval du fond de chambre 18. Chaque injecteur 19 est engagé axialement dans des moyens de centrage 36 de l'injecteur 19, lesquels moyens de centrage 36 sont déplaçables en direction radiale et circonférentielle dans des moyens de support 38 solidaires du fond de chambre annulaire 18. Les moyens de support 38 de chaque injecteur 19 comprennent une paroi annulaire radiale 40 fixée autour de l'ouverture de passage de l'injecteur et sur la face amont de la paroi annulaire de fond de chambre 18. La paroi annulaire radiale 40 est reliée à son extrémité radialement externe à un rebord cylindrique 42 s'étendant vers l'amont. Pour chaque système d'injection, une tôle 44 ou rondelle est fixée par soudage ou brasage de sa périphérie externe sur l'extrémité amont du rebord cylindrique 42 du fourreau (figure 1) Les moyens de centrage de chaque injecteur 19 comprennent une bague 46 traversée axialement par la tête et comportant à une extrémité aval une collerette annulaire 48 s'étendant radialement vers l'extérieur et montée à coulissement radial dans la gorge délimitée en amont par la rondelle 44, en aval par la paroi annulaire radiale 40. Le fond de la gorge est délimité par le rebord cylindrique 42. Les cordons de soudure des rondelles 44 de retenue axiale des moyens de centrage vers l'amont peuvent être fragilisés et sont ainsi susceptibles de se rompre en fonctionnement, ce qui impacte l'injection de carburant entre les parois de révolution interne 12 et externe 14. De plus, comme expliqué précédemment, le montage libre en 30 rotation des moyens de centrage dans les moyens de support induit d'importants frottements de la collerette annulaire sur le rebord cylindrique des moyens de support. L'invention permet de remédier à ces problèmes en réalisant la retenue axiale des moyens de centrage sur les moyens de support au moyens de pattes radiales des moyens de centrage logées dans des ouvertures circonférentielles des moyens de support et en limitant le débattement angulaire de l'une des pattes radiales par rapport à l'autre des pattes radiales. Dans la suite de la description et comme représenté en figure 2, le premier sens 50 est ici orienté vers l'amont selon la direction formée par l'axe des moyens de centrage 52 qui est parallèle à l'axe 16 de la chambre de combustion. Pour réaliser la retenue axiale des moyens de centrage sur les moyens de support, les moyens de centrage 48 comprennent des premiers 15 moyens de montage à baïonnette qui coopèrent avec des seconds moyens de montage à baïonnette portés par les moyens de support 38. La périphérie externe de la collerette annulaire 48 porte ainsi une première 54 et une seconde 56 pattes s'étendant radialement vers l'extérieur. La première patte 54 et la seconde 56 patte sont 20 diamétralement opposés l'une à l'autre par rapport à l'axe de centrage 52 de manière à être alignées selon une droite perpendiculaire à l'axe de centrage 52 et passant par cet axe 52. Les seconds moyens de montage à baïonnette comprennent des ajours ou ouvertures formées dans l'épaisseur du rebord cylindrique 42. Le 25 rebord cylindrique 42 comprend ainsi une première ouverture axiale 58 débouchant axialement dans le premier sens, c'est-à-dire vers l'amont, à l'extrémité amont du rebord cylindrique 42 et axialement dans le second sens opposé au premier sens, c'est-à-dire vers l'aval, dans une première ouverture circonférentielle 60. Diamétralement à l'opposé de la première 30 ouverture axiale 58 et de la première ouverture circonférentielle 60, le rebord cylindrique 42 comprend une seconde ouverture axiale 62 et une seconde ouverture circonférentielle 64. La première ouverture axiale 58 et la première ouverture circonférentielle 60 forme ainsi un évidement en L délimitant une première languette circonférentielle 66 du rebord cylindrique 42. De même, la seconde ouverture axiale 62 et la seconde ouverture circonférentielle 64 forme également un évidement en L délimitant une seconde languette circonférentielle 68 du rebord cylindrique 42. Les pattes radiales 54, 56 de la bague de centrage sont dimensionnées radialement de manière à ce que leurs extrémités libres dépassent radialement vers l'extérieur par rapport au rebord cylindrique 42. En pratique, le montage de la bague de centrage dans les moyens de support est ainsi réalisé en alignant la première patte radiale 54 avec la première ouverture axiale 58 ainsi que la seconde patte radiale 56 avec la seconde ouverture axiale 62. On fait ensuite translater vers l'aval la bague de centrage puis une rotation lui est appliquée de manière à ce que la première patte radiale 54 coulisse circonférentiellement dans la première ouverture circonférentielle 60 et que la seconde patte radiale 56 coulisse circonférentiellement dans la seconde ouverture circonférentielle 64. Des moyens de butée circonférentielle sont prévus pour empêcher le désengagement circonférentiel des première 54 et seconde 56 pattes radiales des première 60 et seconde 64 ouvertures circonférentielles. Dans une première réalisation, les moyens de butée des première 54 et seconde 56 pattes comprennent une première et une seconde dents 70, 72 formées sur les première 66 et seconde 68 languettes et s'étendant axialement dans les première 60 et seconde 64 ouvertures circonférentielles. Les première 70 et seconde 72 dents comprennent chacune une face 74, 76 axiale et radiale faisant face circonférentiellement à une face radiale et axiale 78, 80 délimitant l'extrémité circonférentielle de l'ouverture circonférentielle 60, 64 qui est opposée circonférentiellement à l'ouverture axiale 58, 62.. Ainsi, les parois 74, 76 radiales et axiales des dents 70, 72 et les faces d'extrémités 78, 80 des ouvertures circonférentielles 60, 64 forment des butées circonférentielles permettant de maintenir chaque patte radiale 54, 56 dans son logement circonférentiel respectif. La dimension axiale de chaque première 70 et seconde 72 dents augmente progressivement en s'éloignant de l'extrémité libre de chaque première 66 et seconde 68 languettes, afin de former une surface de glissement circonférentiel des pattes 54, 56 sur les dents 70, 72. Au niveau de chaque paroi radiale 74, 76, l'espace axial J1 entre la dent 70, 72 et la paroi radiale 40 des moyens de support est légèrement inférieure à la dimension axiale J2 de chaque première 54 et seconde 56 pattes. Ainsi, on assure un montage par encliquetage de chaque première 54 et seconde 56 patte entre les faces de butée circonférentielle des premières et secondes ouvertures circonférentielles. Comme représenté sur les figures 4A et 4B, la première dent 70 est agencée à l'extrémité libre de la première languette 66 et la seconde dent 72 est agencée sensiblement aux deux tiers de l'extrémité libre de la seconde languette 68. Le débattement angulaire de la première patte radiale 54 dans les moyens de support est ainsi supérieur au débattement angulaire de la seconde patte radiale 56 dans les moyens de support, ce qui permet de réduire les frottements de l'une des pattes radiales sur les moyens de support, et surtout de limiter la rotation de la bague de centrage autour de l'axe 52 des moyens de centrage sous l'effet des vibrations de la turbomachine pouvant user prématurément l'interface entre la bague de centrage et la tête de l'injecteur.. Dans une seconde réalisation de l'invention représentée aux figures 5, 6A et 6B, les dents 70, 72 sont remplacées par des rebords 82, 84 s'étendant radialement vers l'extérieur des première 166 et seconde 168 languettes coopérant avec des rebords 86, 88 correspondants des première 154 et seconde 156 pattes s'étendant selon le premier sens (vers l'amont). On comprend que les rebords 82, 84, 86, 88 des pattes radiales 154, 156 et des languettes circonférentielles 166, 168 sont formés par pliage après montage par baïonnette des moyens de centrage dans les moyens de support. Le débattement angulaire différent entre la première 154 et la 5 seconde 156 pattes dans les moyens de support est obtenu en faisant varier le positionnement circonférentiel des lignes de pliures 90 sur les languettes circonférentielles 168, 166. Dans une autre réalisation possible de l'invention, les extrémités libres des pattes radiales coopèrent par montage à baïonnette avec des 10 gorges axiales et circonférentielles formées sur la face interne du rebord annulaire. Ainsi, le terme « logement » utilisé dans la présente demande de brevet couvre simultanément des gorges ou évidements du rebord annulaire ou des ouvertures comme représentées sur les figures. [Ce dernier paragraphe a pour but de définir une variante non 15 représentée aux figures dans laquelle des rainures ou gorges axiales et circonférentielles sont formées sur la face interne du rebord annulaire.] REVENDICATIONS1. Dispositif de support et de centrage d'un injecteur de carburant dans une chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens de centrage selon un axe d'un injecteur de carburant qui sont déplaçables dans un plan radial à l'axe de centrage (52) dans des moyens de support destinés à être fixés à un fond de chambre annulaire (18), caractérisé en ce que les moyens de centrage comprennent au moins deux pattes radialement externes (54, 56) chacune engagée respectivement dans un logement circonférentiel (60, 64) des moyens de support, le dispositif comprenant des moyens de butée circonférentielle (78, 80, 74, 76, 82, 86, 84, 88) des pattes radiales (54, 56) des moyens de centrage dans les logements circonférentiels (60, 64), les moyens de butée circonférentielle étant configurés de manière à autoriser un débattement angulaire plus important d'une première (54, 154) des pattes radiales dans un premier logement circonférentiel (60) par rapport à une seconde (56, 156) des pattes radiales dans un second logement circonférentiel (64). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent un rebord annulaire (42) s'étendant le long de l'axe de centrage (52) et dans lequel sont aménagés les premier et second logements circonférentiels (60, 64) logeant les première et seconde pattes (54, 56) radiales des moyens de centrage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et second logements (64, 66) circonférentiels du rebord annulaire (42) débouchent chacun respectivement à une extrémité dans un premier (60) et un second logement (62) axial s'étendant selon l'axe de centrage et débouchant à une extrémité du rebord annulaire (42). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second logements axiaux (58, 62) et les premier et second logements circonférentiels (60, 64) forment des ajours ou ouvertures axiaux et circonférentiels, respectivement, du rebord annulaire (42) qui sont traversésradialement par les première et seconde pattes radiales (54, 56) et délimitent une première et une seconde languette circonférentielle (66, 68) respectives du rebord annulaire. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de butée circonférentielle dans un premier sens de rotation de chacune des première et seconde pattes radiales (54, 56) autour de l'axe de centrage (52) sont formés par une face axiale et radiale (78, 80) respective délimitant une extrémité circonférentielle des première et seconde ouvertures circonférentielles (64, 68). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de butée circonférentielle de chacune des première et seconde pattes radiales dans un second sens de rotation opposé au premier sens de rotation sont formés par une face axiale et radiale (74, 76) d'une première et d'une seconde dents (70, 72) en saillie axiale dans les première et seconde ouvertures circonférentielles, respectivement, chaque dite face des première et seconde dents étant orientée circonférentiellement dans le sens opposé à ladite première ouverture. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la dimension axiale de l'ouverture circonférentielle mesurée au niveau de la paroi axiale et radiale (74, 76) des première et seconde dents (70, 72) est inférieure à la dimension axiale de la patte radiale (54, 56). 8. Dispositif selon la revendication 4 et la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de butée circonférentielle de chacune des première et seconde pattes radiales (154, 156) dans un second sens de rotation opposé au premier sens de rotation sont formés par la partie d'extrémité libre de chacune des première et seconde languette (166, 168) qui est recourbée radialement vers l'extérieur de manière à servir de butée circonférentielle à l'extrémité libre recourbée de la première et de la seconde patte radiale (154, 156). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend uniquement une première et une seconde pattes radialesengagées diamétralement opposées l'une à l'autre et respectivement engagées dans un premier et un second logement circonférentiel des moyens de support. 10. Chambre annulaire de combustion dans une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications précédentes. 11. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre de combustion selon la revendication 10.10