Brevet FR3136605A1 — publié le 20231215

Bougie d’allumage (22) d’axe longitudinal (L22) pour turbomachine d’aéronef, comportant un nez (30) comprenant une électrode extérieure (32), une électrode intérieure (31), un corps semi-conducteur (35) agencé radialement entre l’électrode intérieure (31) et l’électrode extérieure (32) et disposé longitudinalement en retrait par rapport à une extrémité libre (34) de l’électrode extérieure (32) et à une extrémité libre (33) de l’électrode intérieure (31) de façon à définir une cavité annulaire de formation d’arc électrique, et un corps isolant (36) agencé radialement entre l’électrode intérieure (31) et l’électrode extérieure (32), et en regard longitudinalement du corps semi-conducteur (35), le corps isolant (36) et le corps semi-conducteur (35) étant scellés entre eux par une épaisseur intercalaire de verre fondu (50). Figure de l’abrégé : Figure 2 BOUGIE D’ALLUMAGE POUR TURBOMACHINE D’AERONEF ET PROCEDE DE FABRICATION D’UNE TELLE BOUGIE La présente divulgation concerne une bougie d’allumage pour turbomachine d’aéronef et un procédé de fabrication d’une telle bougie. La divulgation porte également sur une chambre de combustion d’une turbomachine comprenant une bougie d’allumage telle que décrite. Une chambre de combustion de turbomachine comprend généralement une paroi annulaire de fond de chambre reliée à deux viroles sensiblement cylindriques de révolution et coaxiales s’étendant vers l’aval, et un carénage ou capotage fixé sur le fond de chambre et s’étendant vers l’amont. Le carénage guide le flux d’air fourni par le compresseur de la turbomachine et le partage en une veine centrale qui alimente la chambre de combustion et en deux veines périphériques qui contournent la chambre de combustion. De manière connue, une bougie d’allumage comporte un nez comprenant une électrode extérieure, une électrode intérieure, un corps semi-conducteur agencé entre l’électrode intérieure et l’électrode extérieure et disposé en retrait par rapport à une extrémité libre de l’électrode extérieure et à une extrémité libre de l’électrode intérieure, de façon à définir une cavité de formation d’arc électrique, permettant la formation d’une étincelle à l’extérieur de la bougie, et un corps isolant agencé entre le corps semi-conducteur, l’électrode intérieure et l’électrode extérieure. La bougie d’allumage est montée sur un carter externe et traverse une ouverture de la virole externe, pour initier la combustion de l’air issu du compresseur de la turbomachine, mélangé à du carburant. Afin de monter la bougie d’allumage sur le carter, il est connu de monter dans cette ouverture un dispositif de fixation de la bougie sous la forme d’un dispositif tubulaire, ce dispositif recevant et fixant la bougie sur le carter. Ce dispositif assure ainsi le guidage et la fixation de la bougie sur le carter ainsi que l’étanchéité de la chambre de combustion au niveau de cette ouverture. Cependant, il a été observé que le fonctionnement de la turbomachine peut entrainer un endommagement sur la bougie d’allumage, par exemple par fissure. Ceci est dû notamment aux vibrations et efforts générées par le fonctionnement de la turbomachine. Ces différents efforts sont en effet transmis à la bougie d’allumage via la peau externe du carter et se diffusent au niveau du dispositif de fixation et de son interface avec la bougie d’allumage, ce qui sollicite la bougie par des efforts latéraux, et en particulier de cisaillement. Il a en particulier été observé que la bougie pouvait présenter une fissure interne, entre l’électrode externe et l’électrode interne, à la jonction entre le corps isolant et le corps semi-conducteur. Cette fissure atteste de la présence d’un canal de décharge, c’est-à-dire la formation de plusieurs arcs électriques, à l’intérieur de la bougie, et donc d’un court-circuit qui empêche le bon fonctionnement de la bougie. Il a en outre été observé que cette fissure interne prend naissance sur l’électrode extérieure, à l’interface avec le dispositif de fixation. Les efforts latéraux sont ainsi néfastes au bon fonctionnement de la bougie d’allumage. La présente divulgation a notamment pour but d’apporter une solution au problème d’endommagement pouvant être rencontré par la bougie d’allumage, et ainsi apporter une solution de préservation et d’augmentation de la durée de vie d’une bougie d’allumage pour chambre de combustion. Résumé A cet effet, il est proposé une bougie d’allumage d’axe longitudinal pour turbomachine d’aéronef, comportant un nez comprenant une électrode extérieure, une électrode intérieure, un corps semi-conducteur agencé radialement entre l’électrode intérieure et l’électrode extérieure et disposé longitudinalement en retrait par rapport à une extrémité libre de l’électrode extérieure et à une extrémité libre de l’électrode intérieure de façon à définir une cavité annulaire de formation d’arc électrique, et un corps isolant agencé radialement entre l’électrode intérieure et l’électrode extérieure, et en regard longitudinalement du corps semi-conducteur, le corps isolant et le corps semi-conducteur étant scellés entre eux par une épaisseur intercalaire de verre fondu. Selon l’axe longitudinal, l’épaisseur de verre fondu peut être définie selon un ratio par rapport à l’épaisseur de l’électrode extérieure, compris entre 0,9 et 1,5, de préférence 1,25. De manière connue, le corps isolant et le corps semi-conducteur sont agencés au contact l’un de l’autre dans une zone de collage, dans laquelle plusieurs points de colle sont posés entre les deux surfaces, cette zone de collage étant elle-même agencée en regard de la zone de contact de l’électrode extérieure de la bougie avec le guide bougie que la bougie traverse axialement. Cette zone de contact est soumise à des efforts latéraux, en particulier de cisaillement, dû au fonctionnement de la turbomachine, ce qui peut entrainer une rupture du contact entre le corps isolant et le corps semi-conducteur et favoriser la création d’un canal de décharge depuis l’électrode extérieure jusqu’à l’électrode intérieure, entre le corps isolant et le corps semi-conducteur, et donc un court-circuit. L’élément de scellement permet ainsi de solidariser fortement le corps isolant au semi-conducteur, de sorte à augmenter la tenue de la bougie aux efforts latéraux induits par la chambre de combustion et ainsi éviter l’apparition d’un canal de décharge. Plus généralement, le scellement permet d’augmenter la durabilité de la bougie d’allumage. Le verre répond parfaitement à cette attente, étant donné sa forte résistance mécanique, et permet également d’éviter la création d’arc électrique, grâce à son fort pouvoir isolant électriquement. En outre, le verre présente l’avantage d’être malléable à l’état fondu, par obtention de la viscosité nécessaire permettant une durée de scellement comprise entre 2 et 3 minutes et un bon fluage pour une bonne répartition du matériau dans la zone de collage pour une adhérence homogène entre le corps isolant et le corps semi-conducteur. Alternativement, l’épaisseur de verre fondu présente, entre le corps isolant et le corps semi-conducteur, une dimension longitudinale comprise entre 4 et 8 mm. Dans la zone de collage, le corps isolant et le corps semi-conducteur sont ainsi espacés l’un de l’autre par un interstice, l’élément de scellement remplissant l’interstice. L’interstice est dimensionné de sorte à prévoir suffisamment de place entre les éléments composant la bougie pour y laisser pénétrer le verre à l’état fondu et permettre une bonne répartition du verre dans la zone de collage. La présente description porte également sur une chambre de combustion d'une turbomachine, comprenant au moins une bougie d'allumage telle que décrite précédemment, portée par un carter externe et s'étendant dans des moyens de guidage portés par une paroi de révolution de la chambre et comprenant un guide tubulaire traversé axialement par la bougie et monté sur une cheminée fixée sur la paroi de révolution de la chambre et débouchant dans celle-ci. La présente description vise également un procédé de fabrication d’une bougie d’allumage telle que décrite précédemment, le procédé comprenant : - placer une perle de verre entre le corps isolant et le corps semi-conducteur, - faire fondre la perle de verre pour sceller ensemble le corps isolant et le semi-conducteur. En outre la perle de verre peut être fondue par un dispositif d’induction. Le dispositif d’induction peut être un anneau d’induction, agencé radialement autour de l’électrode extérieure, au niveau d’un espace interstitiel séparant longitudinalement le corps isolant du corps semi-conducteur. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 La est une vue schématique en coupe d’une chambre de combustion comportant un dispositif tubulaire de fixation et une bougie d’allumage selon la technique connue ; Fig. 2 La est une vue schématique en coupe d’une partie de la bougie d’allumage selon la présente description. La illustre une chambre de combustion 10 d’une turbomachine. La chambre de combustion 10 comprend un carter radialement externe 11, comprenant une ouverture 12. La chambre de combustion 10 comprend également une virole radialement externe 13 de révolution. L’ouverture 12 est ménagée jusqu’à une ouverture 131 de la virole externe 13 qui comporte une bride annulaire aval de fixation sur le carter 11. La chambre de combustion 10 comprend en outre une virole radialement interne 14 de révolution comportant une bride annulaire aval de montage sur un carter interne, et un fond de chambre 15 sur lequel sont montés des carénages 16 s’étendant vers l’amont. Des cannes d’injection de carburant 17, réparties autour de l’axe de la turbomachine, débouchent dans le fond de chambre 15, par des têtes d’injection 18 autour desquelles des mélangeurs 19 sont disposés. Le flux d’air fourni par le compresseur de la turbomachine est guidé par les carénages 16 et partagé en une veine centrale destinée à alimenter la chambre de combustion 10 et en deux veines périphériques 21 destinées à contourner la chambre de combustion. Les mélangeurs 19 forment un flux d’air entrant de manière tourbillonnante dans une zone de combustion primaire 20 de la chambre de combustion 10. Cet air est mélangé au carburant pulvérisé par les têtes d’injection 18, le mélange étant allumé par au moins une bougie d’allumage 22. La bougie d’allumage 22 est de forme générale cylindrique à section circulaire et s’étend longitudinalement selon un axe longitudinal L22. La bougie d’allumage 22 est montée, par son extrémité externe, dans un dispositif tubulaire de fixation 23, fixé au carter externe 11. Comme ceci est mieux visible sur la , l'extrémité interne de la bougie d’allumage 22, encore appelé nez 30, traverse l’ouverture de virole externe 131, jusqu’à plus ou moins affleurer la surface interne 132 de la virole externe 13. La bougie 22 s’étend en outre dans un guide tubulaire 70 monté sur une cheminée 71 fixée sur la surface externe 133 de la virole externe 13. Le nez 30 de bougie 22 comprend une électrode intérieure 31 centrée selon l’axe longitudinal L22 et une électrode extérieure 32 radialement externe à l’axe longitudinal L22. L’extrémité libre 34 de l’électrode extérieure 32 présente une surface de butée 38 interne à la bougie et radialement inclinée qui s’étend depuis l’extrémité libre 34 vers l’extrémité opposée de l’électrode extérieure 32, en s’éloignant radialement de l’axe longitudinal L22 entre l’extrémité libre et l’extrémité opposée de l’électrode extérieure. Un corps semi-conducteur 35 est par ailleurs agencé radialement entre l’électrode intérieure 31 et l’électrode extérieure 32 et disposé longitudinalement en retrait par rapport à l’extrémité libre 34 de l’électrode extérieure et à l’extrémité libre 33 de l’électrode intérieure 31 de façon à définir une cavité annulaire de formation d’arc électrique. Le corps semi-conducteur 35 est de forme généralement cylindrique et s’étend longitudinalement entre une première extrémité 41 de corps semi-conducteur et une deuxième extrémité 42 de corps semi-conducteur, la première extrémité 41 étant l’extrémité agencée la plus proche de l’extrémité libre 34 de l’électrode extérieure 32. La première extrémité 41 de corps semi-conducteur présente en outre une surface de butée 37 par laquelle le corps semi-conducteur 35 prend appui sur la surface de butée 38 de l’électrode extérieure 32. Un corps isolant 36 est agencé radialement entre l’électrode intérieure 31 et l’électrode extérieure 32, et en regard longitudinalement du corps semi-conducteur 35, c’est-à-dire en arrière du corps semi-conducteur selon l’axe longitudinal L22. Le corps isolant 36 est de forme généralement cylindrique et s’étend longitudinalement entre une première extrémité 43 de corps isolant et une deuxième extrémité (non-visible à la ) de corps isolant, la première extrémité 43 étant l’extrémité agencée la plus proche du corps semi-conducteur 35. Plus particulièrement, la deuxième extrémité 42 du corps semi-conducteur 35 et la première extrémité 43 du corps isolant 36 sont agencées en regard l’une de l’autre, définissant un espace interstitiel 60. Le corps isolant 36 et le corps semi-conducteur 35 sont scellés entre eux par une épaisseur intercalaire de verre fondu 50. Il y a donc un enverrage sur toute la surface de l’espace interstitiel 60 formée par la deuxième extrémité 42 du corps semi-conducteur 35 et la première extrémité 43 du corps isolant 36 est ainsi au contact de l’élément de scellement, offrant ainsi une meilleur tenue mécanique de l’ensemble enverra, par opposition à un collage par points collage ponctuels sur la surface. L’épaisseur de verre est dimensionnée de sorte à prévoir suffisamment de place entre les éléments composant la bougie pour y laisser pénétrer le verre à l’état fondu et permettre une bonne répartition du verre dans la zone de collage. Selon l’axe longitudinal L22, le verre 50 présente une épaisseur E50, entre la première extrémité 43 du corps isolant 36 et la deuxième extrémité 42 du corps semi-conducteur 35 comprise entre 4 et 8 mm. Cette épaisseur E50 est fonction des paramètres dimensionnels de la bougie. Par exemple, l’épaisseur E50 peut être définie selon un ratio par rapport à l’épaisseur de l’électrode extérieure 32, compris entre 0,9 et 1,5, de préférence 1,25. Le verre étant adhérent au corps isolant 36 et au corps semi-conducteur 35, l’épaisseur E50 correspond également à la distance séparant la première extrémité 43 du corps isolant 36 et la deuxième extrémité 42 du corps semi-conducteur 35. Le verre, en étant fondu, remplit les interstices présents entre le corps semi-conducteur et le corps isolant, ce qui rend parfaitement étanche la partie interne de la bougie. Ceci évite notamment que les éventuelles particules en suspension dans le carburant pollué présent dans la bougie se déplacent vers l’électrode extérieure de masse en passant sur la deuxième extrémité 42 du corps semi-conducteur 35, ce qui placerait la bougie dans des conditions de claquage plus favorables à l’intérieur qu’à l’extérieur. La illustre également que le guide tubulaire 70 présente une surface de contact 121 avec la bougie 22, et en particulier avec l’électrode extérieure 32. Cette surface de contact 121 est soumise à des efforts latéraux, en particulier de cisaillement, qui peuvent être transmis aux différents composants de la bougie et ainsi risquer de créer des fissures entrainant l’apparition d’un arc électrique au sein de la bougie favorisant l’apparition d’un canal de décharge. Au sein de la bougie, la transmission des efforts latéraux depuis la surface de contact 121 est fortement limitée voire inexistante, grâce au verre, qui présente l’avantage de fortement solidariser le corps isolant au semi-conducteur, de sorte à augmenter la tenue de la bougie aux efforts latéraux induits par la chambre de combustion et ainsi éviter l’apparition d’un canal de décharge. A titre d’exemple, le scellement par verre permet d’avoir une augmentation de la robustesse de la bougie de près de 1,8 kN soit 25% par rapport à une bougie sans scellement verre. Le verre est également un très bon isolant électrique, ce qui permet d’éviter la création d’arc électrique dans la bougie. Dans un exemple de procédé de fabrication de la bougie 22, on place au préalable une perle de verre dans l’espace interstitiel 60 existant entre le corps semi-conducteur 35 et le corps isolant 36, c’est-à-dire entre la première extrémité 43 du corps isolant 36 et la deuxième extrémité 42 du corps semi-conducteur 35. Par exemple, le corps semi-conducteur 35 est placé dans la bougie pour venir en butée contre la surface de butée 38 de l’électrode extérieure 32, puis la perle de verre est insérée dans la bougie avant d’y insérer le corps isolant 35 selon l’axe longitudinal L22. Le verre est ensuite fondu, par exemple entre 750°C et 800°C par un dispositif d’induction tel qu’un anneau d’induction agencé radialement autour de l’électrode extérieure 32, et au niveau de l’espace interstitiel 60. Le volume de la perle de verre prévu pour le scellement du corps semi-conducteur avec le corps isolant correspond au volume interstitiel à remplir, et est ainsi compris entre 150 et 500 mm3. Bougie d’allumage (22) d’axe longitudinal (L22) pour turbomachine d’aéronef, comportant un nez (30) comprenant une électrode extérieure (32), une électrode intérieure (31), un corps semi-conducteur (35) agencé radialement entre l’électrode intérieure (31) et l’électrode extérieure (32) et disposé longitudinalement en retrait par rapport à une extrémité libre (34) de l’électrode extérieure (32) et à une extrémité libre (33) de l’électrode intérieure (31) de façon à définir une cavité annulaire de formation d’arc électrique, et un corps isolant (36) agencé radialement entre l’électrode intérieure (31) et l’électrode extérieure (32), et en regard longitudinalement du corps semi-conducteur (35), le corps isolant (36) et le corps semi-conducteur (35) étant scellés entre eux par une épaisseur intercalaire de verre fondu (50). Bougie d’allumage (22) selon la revendication 1, dans laquelle l’épaisseur de verre fondu (50) présente, entre le corps isolant (35) et le corps semi-conducteur (36), une dimension longitudinale (E50) comprise entre 4 et 8 mm. Bougie d’allumage (22) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle, selon l’axe longitudinal (L22), l’épaisseur de verre fondu (50) est définie selon un ratio par rapport à l’épaisseur de l’électrode extérieure (32), compris entre 0,9 et 1,5. Chambre de combustion (10) d'une turbomachine, comprenant au moins une bougie d'allumage (22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, portée par un carter externe (11) et s'étendant dans des moyens de guidage portés par une paroi de révolution (13) de la chambre et comprenant un guide tubulaire (70) traversé axialement par la bougie (22) et monté sur une cheminée (71) fixée sur la paroi de révolution (13) de la chambre et débouchant dans celle-ci. Procédé de fabrication d’une bougie d’allumage (22) pour turbomachine d’aéronef comportant un nez (30) comprenant une électrode extérieure (32), une électrode intérieure (31), un corps semi-conducteur (35) agencé radialement entre l’électrode intérieure (31) et l’électrode extérieure (32) et disposé en retrait par rapport à une extrémité libre (34) de l’électrode extérieure (32) et à une extrémité libre (33) de l’électrode intérieure (31) de façon à définir une cavité de formation d’arc électrique, et un corps isolant (36) agencé radialement entre l’électrode intérieure (31) et l’électrode extérieure (32), et en regard longitudinalement du corps semi-conducteur (35), le procédé comprenant : - placer une perle de verre entre le corps isolant (36) et le corps semi-conducteur (35), - faire fondre la perle de verre pour sceller ensemble le corps isolant (36) et le semi-conducteur (35). Procédé selon la revendication 5, dans lequel la perle de verre est fondue par un dispositif d’induction. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le dispositif d’induction est un anneau d’induction, agencé radialement autour de l’électrode extérieure (32), au niveau d’un espace interstitiel (60) séparant longitudinalement le corps isolant (36) du corps semi-conducteur (35). Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le volume de la perle de verre est compris entre 150 et 500 mm3.