Brevet FR3087250A1 — publié le 20200417

INJECTEUR DE CARBURANT MONOBLOC A JET PLAT POUR UNE TURBOMACHINE D'AERONEF ET SON PROCEDE DE FABRICATION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un injecteur de carburant monobloc à jet plat pour une turbomachine d'aéronef et son procédé de fabrication. ETAT DE L'ART L'état de l'art comprend notamment les documents FR-A1-2 971 039 et FR-A1-3 013 805. Un mélange d'air comprimé et de carburant approprié est en général injecté dans une chambre de combustion de turbomachine à l'aide d'un ou plusieurs injecteurs. Les injecteurs sont par exemple fixés sur un carter et traversent des orifices d'une paroi de chambre en vue de l'éjection de carburant à l'intérieur de la chambre, sous forme d'une nappe de gouttelettes de carburant. Un injecteur de carburant 10 à jet plat, tel que celui représenté aux figures 1 à 4, comprend classiquement un corps 12 de forme générale allongée présentant un axe d'allongement A. Le corps 12 comporte une première extrémité longitudinale 14 d'alimentation en carburant et une seconde extrémité longitudinale 16 d'éjection d'un jet plat de carburant. Cette seconde extrémité 16 comporte une portion tubulaire 18 de forme générale allongée présentant un axe d'allongement B sensiblement perpendiculairement à l'axe d'allongement A. La portion tubulaire 18 a ses deux extrémités longitudinales 20 ouvertes configurées pour former respectivement deux entrées de flux de carburant distincts (flèches 22) destinés à se rencontrer sensiblement au milieu de la portion tubulaire qui comporte au moins une fente 24 d'éjection du jet de carburant (flèche 26). Les caractéristiques géométriques de la nappe de gouttelettes (angle de jet, diamètre des gouttelettes, etc.) dépendent notamment de l'écoulement (vitesse, débit et écoulements secondaires) du carburant dans 2 l'injecteur juste avant son éjection. Les solutions techniques actuelles pour guider le carburant dans l'injecteur, emploient usuellement la portion tubulaire 18 précitée. Dans la technique actuelle, cette portion tubulaire 18 est formée par 5 un micro-tube rapporté et fixé dans le corps 12. L'intégration du micro tube dans le corps de l'injecteur comprend de nombreuses étapes et est complexe. En effet, le volume dans lequel est intégré le micro-tube est petit et difficilement accessible du fait notamment de la présence d'un système d'air de purge autour de l'écoulement de carburant à l'intérieur de 10 l'injecteur. L'assemblage du micro-tube est ainsi techniquement délicat et coûteux. Plus précisément, l'intégration du micro-tube dans l'injecteur nécessite plusieurs étapes de fabrication : le perçage du corps 12 de l'injecteur, l'ajout du micro-tube (obstrué pour ne pas être bouché lors des 15 opérations de fabrication), le brasage du mini-tube, la découpe du mini- tube, le rebouchage des orifices du corps de l'injecteur et l'usinage du micro-tube. L'ensemble de ces étapes présente des risques importants de dégradation et/ou de bouchage du micro-tube. EXPOSE DE L'INVENTION 20 La présente invention propose un perfectionnement à la technologie décrite ci-dessus, qui représente une solution simple, efficace et économique à au moins une partie des problèmes évoqués ci-dessus. L'invention propose un injecteur de carburant à jet plat pour une turbomachine d'aéronef, comprenant un corps de forme générale allongée 25 présentant un axe d'allongement A, ledit corps comportant : - une première extrémité longitudinale comportant un orifice d'alimentation en carburant ainsi qu'une base de fixation, - une seconde extrémité longitudinale d'éjection d'un jet plat de carburant, ladite seconde extrémité comportant une portion tubulaire de 30 forme générale allongée présentant un axe d'allongement B sensiblement perpendiculairement audit axe d'allongement A, ladite portion tubulaire ayant ses deux extrémités longitudinales ouvertes configurées pour former respectivement deux entrées de flux de carburant distincts destinés à se rencontrer sensiblement au milieu de ladite portion tubulaire qui comporte au moins une fente d'éjection dudit jet de carburant, 5 - un conduit longitudinal interne s'étendant entre lesdites première et seconde extrémités longitudinales et assurant une communication fluidique entre ledit orifice d'alimentation et lesdites extrémités de la portion tubulaire, et - au moins un canal longitudinal interne de passage d'air, 10 débouchant au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale, caractérisé en ce que ledit corps est formé d'une seule pièce. La fabrication de l'injecteur est ainsi simplifiée puisqu'il n'est plus nécessaire de rapporter et fixer la partie tubulaire telle qu'un micro-tube dans le corps de l'injecteur. Par ailleurs, les circuits de carburant et d'air de 15 l'injecteur sont intégrés au corps de l'injecteur. La fabrication de l'injecteur est donc très simplifiée par rapport à la technique antérieure et au moins certains des inconvénients décrits plus haut sont supprimés. L'injecteur selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes des autres ou en 20 combinaison les unes avec les autres - ledit corps est réalisé en métal, - ledit au moins un canal de passage d'air est en communication fluidique avec une rangée annulaire d'orifices d'alimentation en air formés à la 25 périphérie du corps et s'étendant autour dudit axe d'allongement A, - la portion tubulaire a un diamètre interne compris en 0,2 mm et 0,8 mm, et - la fente d'éjection a une épaisseur ou dimension le long de l'axe B, qui est compris entre 0,1 mm et 0,5 mm. 4 La présente invention concerne encore une turbomachine d'aéronef, comportant une chambre de combustion dont une paroi est traversée par un injecteur tel que décrit ci-dessus. La présente invention concerne également un procédé de fabrication 5 d'un injecteur de carburant à jet plat, cet injecteur comprenant un corps de forme générale allongée présentant un axe d'allongement A, ledit corps comportant : - une première extrémité longitudinale comportant un orifice d'alimentation en carburant ainsi qu'une base de fixation, 10 - une seconde extrémité longitudinale d'éjection d'un jet plat de carburant, ladite seconde extrémité comportant une portion tubulaire de forme générale allongée présentant un axe d'allongement B sensiblement perpendiculairement audit axe d'allongement A, ladite portion tubulaire ayant ses deux extrémités longitudinales ouvertes configurées pour former 15 respectivement deux entrées de flux de carburant distincts destinés à se rencontrer sensiblement au milieu de ladite portion tubulaire qui comporte au moins une fente d'éjection dudit jet de carburant, - un conduit longitudinal interne s'étendant entre lesdites première et seconde extrémités longitudinales et assurant une communication fluidique 20 entre ledit orifice d'alimentation et lesdites extrémités de la portion tubulaire, et - au moins un canal longitudinal interne de passage d'air, débouchant au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale, caractérisé en ce que ledit corps est réalisé d'une seule pièce par 25 usinage d'un bloc de matière, ou par fabrication additive, ou de fonderie. L'usinage est de préférence réalisé par électroérosion. Avantageusement, ladite portion tubulaire est évidée par passage d'une électrode d'électroérosion à travers un trou périphérique dudit corps, qui est ensuite obturé par apport de matière. 30 DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un injecteur de carburant à jet plat pour une turbomachine d'aéronef, - la figure 2 est une autre vue schématique en perspective et en coupe de l'injecteur de la figure 1, - la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 2, 10 - la figure 4 est une vue à plus grande échelle encore d'un détail de l'injecteur de la figure 1, - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'une chambre de combustion de turbomachine d'aéronef, - la figure 6 est une vue schématique partielle en perspective d'un injecteur 15 de carburant à jet plat pour une turbomachine d'aéronef selon l'invention, - la figure 7 est une autre vue schématique en perspective et en coupe de l'injecteur de la figure 6, et - la figure 8 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 7. DESCRIPTION DETAILLEE 20 Les figures 1 à 4 ont été décrites dans ce qui précède mais peuvent servir à mieux comprendre l'invention naturellement. La figure 5 montre un environnement dans lequel un injecteur de carburant 110 à jet plat peut être utilisé. Il s'agit ici d'une chambre de combustion 130 d'une turbomachine d'aéronef tel qu'un hélicoptère. 25 La chambre de combustion 130 est disposée à l'intérieur d'un carter 132 de la turbomachine et comprend une paroi 134 définissant intérieurement un espace de combustion dans lequel est injecté et brûlé un mélange d'air et de carburant. Le carburant est injecté dans la chambre 130 par l'intermédiaire d'un 30 ou plusieurs injecteurs 110 qui sont ici fixés sur le carter 132 et qui traversent un orifice 136 de la paroi 134. 6 Le ou chaque injecteur 110 est du type de celui représenté à la figure 1 et décrit dans ce qui précède. Il comprend un corps 112 de forme générale allongée présentant un axe d'allongement A, ce corps 112 comportant une première extrémité 5 longitudinale 114 d'alimentation en carburant et une seconde extrémité longitudinale 116 d'éjection d'un jet plat de carburant. Cette seconde extrémité 116 comporte une portion tubulaire 118 de forme générale allongée présentant un axe d'allongement B sensiblement perpendiculaire à l'axe d'allongement A (figures 6 à 8). La portion tubulaire 118 a ses deux 10 extrémités longitudinales ouvertes 120 configurées pour former respectivement deux entrées de flux de carburant distincts destinés à se rencontrer sensiblement au milieu de la portion tubulaire qui comporte au moins une fente 124 d'éjection du jet de carburant. Selon l'invention, le corps 112 est entièrement formé d'une seule 15 pièce (figures 6 à 8). De préférence, le corps 112 est réalisé en métal et est obtenu d'une seule pièce par usinage d'un bloc métallique, par exemple par la technique de l'électroérosion, par fabrication additive ou directement de fonderie. La première extrémité longitudinale 116 du corps 112 comprend une 20 base 138 de fixation au carter 132 également réalisée d'une seule pièce avec le corps 112. Cette base de fixation 138 comprend une collerette s'étendant autour de l'axe A et percée d'orifices 140 de passage de vis de fixation de l'injecteur au carter 132. Comme cela est mieux visible aux figures 7 et 8, le corps 112 25 comprend un conduit longitudinal interne 142 s'étendant le long et au niveau de l'axe A, entre les première et seconde extrémités longitudinales, et en communication fluidique avec les extrémités 120 de la portion tubulaire 118. Le conduit 142 est reliée à ces extrémités 120 de la portion tubulaire 118 respectivement par deux canaux longitudinaux latéraux 144, 30 ici diamétralement opposés par rapport à l'axe A. Le conduit 142 débouche 7 en outre sur une face inférieure d'appui de la base de fixation 138 pour former un orifice 142a d'alimentation en carburant. Le corps 112 comprend également au moins un canal longitudinal interne 146 de passage d'air, qui est ici annulaire et s'étend autour du 5 conduit 142 et des canaux 144. Dans l'exemple représenté, il s'étend sur une partie de la longueur du corps 112. Le canal 146 de passage d'air s'étend jusqu'à la seconde extrémité longitudinale 116 du corps 112 et débouche au niveau de cette extrémité afin que de l'air soit expulsé de l'injecteur. Lorsqu'une nappe de carburant est éjectée par l'injecteur, cette 10 nappe est entourée par l'air expulsée par le même injecteur. Lorsque l'injecteur n'expulse pas de carburant, de l'air expulsé peut être utilisé pour purger le système de carburant de l'injecteur. L'air expulse alors les dernières gouttes de carburant et nettoie la fente 124 d'éjection de carburant de la portion tubulaire 118. Le canal 146 de passage d'air est 15 ainsi assimilé à un système de purge. A l'extrémité opposée à la partie tubulaire 118, le canal 146 de passage d'air est en communication fluidique avec une rangée annulaire d'orifices 148 d'alimentation en air formés à la périphérie du corps et s'étendant autour de l'axe d'allongement A, comme cela est visible aux 20 figures 7 et 8. L'électroérosion, appelée aussi EDM (electrical discharge machining), est un procédé d'usinage qui consiste à enlever de la matière dans une pièce en utilisant des décharges électriques. Une électrode, de forme complémentaire à la forme à usiner, est par exemple enfoncée dans 25 le bloc de matière en vue de son usinage. Les différentes cavités internes de l'injecteur 110 peuvent être usinées de la sorte. C'est notamment le cas du conduit 142 et des canaux 144 de carburant, qui peuvent être obtenus par déplacement d'une électrode le long de l'axe A. Le canal 146 est ici la résultante de l'assemblage d'une coiffe, dans laquelle sont percés les trous 30 148, sur le corps 110 (cf. figure 5). C'est également le cas de l'intérieur de la portion tubulaire 118, qui peut être évidée en déplaçant une électrode le 8 long de l'axe B. Cette électrode doit cependant traverser un trou périphérique du corps 110 (dans une zone schématiquement représentée par des traits pointillés 150), qui doit être obturé par la suite, par apport de matière. L'extérieur de l'injecteur 110, ainsi que la fente 124 de la portion 5 tubulaire 118, peuvent ensuite être usinés, REVENDICATIONS1. Injecteur de carburant (110) à jet plat pour une turbomachine d'aéronef, comprenant un corps (112) de forme générale allongée présentant un axe d'allongement A, ledit corps comportant : - une première extrémité longitudinale (114) comportant un orifice (142a) d'alimentation en carburant ainsi qu'une base de fixation (138), - une seconde extrémité longitudinale (116) d'éjection d'un jet plat de carburant, ladite seconde extrémité comportant une portion tubulaire (118) de forme générale allongée présentant un axe d'allongement B sensiblement perpendiculairement audit axe d'allongement A, ladite portion tubulaire ayant ses deux extrémités longitudinales (120) ouvertes configurées pour former respectivement deux entrées de flux de carburant distincts destinés à se rencontrer sensiblement au milieu de ladite portion tubulaire qui comporte au moins une fente (124) d'éjection dudit jet de carburant, - un conduit longitudinal interne (142) s'étendant entre lesdites première et seconde extrémités longitudinales (114, 116) et assurant une communication fluidique entre ledit orifice d'alimentation (142a) et lesdites extrémités (120) de la portion tubulaire (118), et - au moins un canal longitudinal interne (146) de passage d'air, débouchant au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale (116), caractérisé en ce que ledit corps est formé d'une seule pièce. 2. Injecteur (110) selon la revendication précédente, dans lequel ledit corps (112) est réalisé en métal. 3. Injecteur (110) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un canal (146) de passage d'air est en communication fluidique avec une rangée annulaire d'orifices (148) d'alimentation en air formés à la périphérie du corps (112) et s'étendant autour dudit axe d'allongement A 10 4. Injecteur (110) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la portion tubulaire (118) a un diamètre interne compris en 0,2 mm et 0,8 mm. 5. Injecteur (110) selon l'une des revendications précédentes, dans 5 lequel la fente d'éjection (124) a une épaisseur ou dimension le long de l'axe B, qui est compris entre 0,1 mm et 0,5 mm. 6. Turbomachine d'aéronef, comportant une chambre de combustion (130) dont une paroi (132) est traversée par un injecteur (110) selon l'une des revendications précédentes. 10 7. Procédé de fabrication d'un injecteur de carburant (110) à jet plat, cet injecteur comprenant un corps (112) de forme générale allongée présentant un axe d'allongement A, ledit corps comportant : - une première extrémité longitudinale (114) comportant un orifice (142a) d'alimentation en carburant ainsi qu'une base de fixation (138), 15 - une seconde extrémité longitudinale (116) d'éjection d'un jet plat de carburant, ladite seconde extrémité comportant une portion tubulaire (118) de forme générale allongée présentant un axe d'allongement B sensiblement perpendiculairement audit axe d'allongement A, ladite portion tubulaire ayant ses deux extrémités longitudinales (120) ouvertes 20 configurées pour former respectivement deux entrées de flux de carburant distincts destinés à se rencontrer sensiblement au milieu de ladite portion tubulaire qui comporte au moins une fente (124) d'éjection dudit jet de carburant, - un conduit longitudinal interne (142) s'étendant entre lesdites première 25 et seconde extrémités longitudinales (114, 116) et assurant une communication fluidique entre ledit orifice d'alimentation (142a) et lesdites extrémités (120) de la portion tubulaire (118), et - au moins un canal longitudinal interne (146) de passage d'air, débouchant au niveau de ladite seconde extrémité longitudinale (116), 30 caractérisé en ce que ledit corps est réalisé d'une seule pièce par usinage d'un bloc de matière, ou par fabrication additive, ou de fonderie. 11 8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'usinage est réalisé par électroérosion. 9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ladite portion tubulaire (118) est évidée par passage d'une électrode 5 d'électroérosion à travers un trou périphérique (150) dudit corps, qui est ensuite obturé par apport de matière.