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EP2071241B1 - Dispositif de guidage d'un élément dans un orifice d'une paroi de chambre de combustion de turbomachine - Google Patents

Dispositif de guidage d'un élément dans un orifice d'une paroi de chambre de combustion de turbomachine Download PDF

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Publication number
EP2071241B1
EP2071241B1 EP08167792.4A EP08167792A EP2071241B1 EP 2071241 B1 EP2071241 B1 EP 2071241B1 EP 08167792 A EP08167792 A EP 08167792A EP 2071241 B1 EP2071241 B1 EP 2071241B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bushing
ring
welding
zones
washer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP08167792.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2071241A1 (fr
Inventor
Patrick Audin
Florian André François Bessagnet
Pierre Pascal Sablayrolles
Guillaume Sevi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP2071241A1 publication Critical patent/EP2071241A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2071241B1 publication Critical patent/EP2071241B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283—Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00012—Details of sealing devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49348—Burner, torch or metallurgical lance making

Definitions

  • the present invention relates to a device for guiding an element, such as a spark plug or a fuel injector, extending in an orifice or in the vicinity of an orifice of a turbomachine combustion chamber wall. .
  • An annular turbomachine combustion chamber is defined by two coaxial revolution walls which extend one inside the other and which are interconnected at their upstream ends by an annular wall of the chamber bottom.
  • the bottom wall of the chamber has mounting holes for injecting a mixture of air and fuel inside the chamber, the air coming from a compressor of the turbomachine and the fuel being supplied by injectors.
  • injectors extend substantially radially from their outer ends fixed to an outer casing of the chamber, to their heads aligned axially with the orifices of the chamber bottom wall.
  • the external wall of revolution of the chamber comprises at least one orifice for passing one end of a spark plug whose other end is fixed on an outer casing of the chamber, this spark plug being intended to initiate the combustion of the mixture of air and fuel in the room.
  • the walls of the combustion chamber expand thermally, which causes relative displacements between the outer wall of the chamber and the spark plug and between the bottom wall of the chamber and the fuel injectors.
  • guiding devices for the spark plug and the injectors each of which comprises a substantially coaxial ring and a sleeve mounted one inside the other, the ring being intended to be crossed.
  • This sleeve comprises two coaxial annular pieces which are fixed to one another by welding and which define between them the annular groove for guiding the flange of the ring.
  • the patent application EP-A1-1,770,332 of the applicant describes a guiding device of this type.
  • the documents EP-A1-1 342 954 and EP-A2-0 476 927 also describe a guiding device of this type.
  • the relative displacements between the outer wall of the chamber and the candle are mainly in a direction parallel to the longitudinal axis of the chamber.
  • the bushing integral with the wall of the chamber is therefore essentially displaced in this longitudinal direction relative to the guide ring of the spark plug carried by the outer casing.
  • the relative displacements of the ring in the groove of the sleeve in the other transverse directions are smaller amplitudes.
  • the axial or longitudinal direction is the preferred direction of movement of the guide ring of the spark plug relative to the socket carried by the chamber.
  • the relative displacements between the bottom wall of the chamber and the injectors are mainly in radial directions relative to the longitudinal axis of the chamber, the preferred direction of relative displacement of the ring mounted around an injector is therefore a direction radial to the longitudinal axis of the chamber.
  • the two annular pieces forming the sleeve of a guiding device are fixed to one another at their outer peripheries by one or more seams which extend over the entire periphery of the socket.
  • the weld seams may overflow into the annular guide groove of the ring and locally clog the outer periphery of this groove, reducing or thus preventing deflections of the ring in transverse direction in the groove of the socket.
  • the welding operation of the parts of the sleeve is therefore difficult to achieve and does not control these weld overflows.
  • a solution to this problem would be to oversize the parts of the sleeve so that the annular groove has a greater transverse dimension than necessary to maintain maximum travel of the ring in the transverse direction, even when the weld beads overflow. inside the throat.
  • the invention aims in particular to provide a simple, effective and economical solution to this problem.
  • a device for guiding an element in an orifice of a turbomachine combustion chamber wall comprising a substantially coaxial ring and a bushing mounted one inside the other, the ring being intended to be traversed axially by the element and having an outer annular flange guided transversely in an inner annular groove of the sleeve to be fixed on the edge of the orifice of the wall of the combustion chamber, the sleeve comprising two coaxial annular pieces fixed to one another by brazing or welding and defining between them the annular groove for guiding the flange of the ring, and the device comprising at least one preferred transverse direction of movement of the ring, characterized in that that the two pieces of the sleeve are fixed one on the other by zones of solder or solder, these zones being outside the trajectory of the rim of the ring when it is moved relative to the sleeve in the preferred direction.
  • the two areas of solder or solder of the two parts of the sleeve are not located on the preferred direction of displacement of the ring, and the overflows of the weld or solder cords that penetrate the groove of the sleeve and clog locally therefore do not limit the movement of the flange of the ring in this direction. It is therefore not necessary to take into account the overflows of the weld seams in the sizing of the sleeve of the guiding device. In a particular embodiment of the invention, this makes it possible to obtain a reduction of about 2 mm over the diameter of the socket compared to the prior art.
  • the areas of solder or solder are distributed around the axis of the bushing.
  • These zones can be two in number and are then diametrically opposite to the axis of the socket.
  • One of the two parts of the sleeve is for example a washer with a substantially oval or oblong outer contour, this washer having end portions with a smaller radius of curvature which are brazed or welded to the other part of the sleeve.
  • This particular form of the washer of the socket reduces the mass of the device.
  • the areas of solder or solder are aligned on an axis substantially perpendicular to the preferred direction of movement of the ring.
  • the zones of soldering or brazing are four in number and are diametrically opposed two by two with respect to the axis of the socket.
  • One of the two parts of the sleeve is for example a washer with an outer contour of substantially square shape to reduce the mass of this part, this washer having end portions corresponding to the vertices of the square which are brazed or welded to the other part of the socket.
  • the diametrically opposite welding zones are aligned on axes inclined at an angle of approximately 45 ° relative to the preferred direction of movement of the ring.
  • the present invention also relates to a turbomachine combustion chamber, characterized in that it comprises at least one device as described above, and a turbomachine, such as an airplane turbojet or turboprop, characterized in that it comprises at least one turbine of this type.
  • FIG. 1 represents an annular combustion chamber 10, for a turbomachine such as an aircraft turbojet, arranged at the outlet of an annular diffuser 12, itself located at the outlet of a compressor (not shown).
  • the chamber 10 comprises a wall 14 of internal revolution and a wall of external revolution 16 connected upstream to an annular wall 18 of chamber bottom and attached downstream by annular inner and outer 20 and outer ring 22 respectively on an internal frustoconical web 24 of diffuser, and on a downstream end of an outer casing 26 of the chamber, the upstream end of this housing 26 being fixed on an outer frustoconical web 28 of the diffuser.
  • the wall 18 of the chamber bottom has holes 30 for mounting systems 37 for injecting a mixture of air and fuel into the chamber 10, the air coming from the diffuser 12 and the fuel being supplied by injectors 32
  • the injectors 32 are fixed at their radially external ends to the outer casing 26 and regularly distributed over a circumference around the axis of revolution 34 of the chamber.
  • Each injector 32 comprises at its radially inner end a fuel injection head 36 which is guided in an injection system 37 and which is aligned with the axis 38 of a corresponding orifice 30 of the wall 18 of the chamber, this axis 38 being merged in the drawing with the longitudinal axis of the section of the chamber.
  • An upstream curved annular hood 40 is fixed on the upstream ends of the walls 14, 16 and 18 of the chamber and comprises orifices 42 for air passage aligned with the orifices 30 of the wall 18 of the chamber bottom.
  • the mixture of air and fuel injected into the chamber 10 is ignited by means of at least one spark plug 44 which extends radially outside the chamber.
  • This plug 44 is guided at its radially inner end in an orifice 46 of the outer wall 16 of the chamber, and its radially outer end is fixed by appropriate means on the outer casing 26 and connected to electrical supply means (not shown) located outside the housing 26.
  • a device 48 for guiding the radially inner end of the spark plug 44 is fixed outside the chamber 10 on the outer wall 16, around the orifice 46 to compensate for the relative displacements between the outer wall 16. of the chamber and the spark plug 44 carried by the casing 26 during the operation of the turbomachine. These relative displacements mainly take place in the longitudinal direction, that is to say substantially parallel to the axis 38 of the chamber 10.
  • a device 48 'for guiding the head 36 of the injector is also carried by each injection system 37 mounted in an orifice 30 of the wall 18 of the chamber, to compensate for the relative displacements between the chamber and the injector which mainly take place radially with respect to the axis 38.
  • the guiding device 48 (48 '), better visible in figure 2 , comprises a ring 50 traversed axially by the spark plug 44 (or the head 36 of the injector) and mounted inside one end of a coaxial sleeve 52, the other end of which is fixed by brazing, welding or analogous on the outer wall 16 of the chamber, around the orifice 46 for passage of the candle (or fixed on the injection system 37 carried by the wall 18 of the chamber).
  • the ring 50 comprises a cylindrical portion 54 whose inner surface 56 surrounds with a slight clearance the spark plug 44 (or the head 36 of the injector).
  • This cylindrical portion 54 is connected at one end to an outwardly flared frustoconical portion 58 which serves to guide the spark plug (or head) when mounted in the device, and has at its other end an annular rim 60 which extends radially outwards with respect to the axis of the ring 50 and which is guided in an internal annular groove 62 of the sleeve 52.
  • the bushing 52 comprises two coaxial annular pieces 64, 66 which are fixed by soldering or welding one on the other and which define between them the annular groove 62 for guiding the outer flange 60 of the ring 50.
  • the sleeve 52 comprises a first annular piece 64 with a substantially S or Z-shaped section and a second flat annular piece 66 formed by a washer.
  • the first piece 64 comprises a cylindrical wall 68 which is welded or brazed at one end to the wall 16 (or to the injection system 37) and which is connected at its other end to a radial wall 70 defining an inner annular surface 72 the groove 62.
  • the radial wall 70 of the part 64 is connected at its outer periphery to a cylindrical rim 74 extending on the opposite side to the cylindrical wall 68 and on which is applied and welded or brazed the periphery of the washer 66 of the socket.
  • This washer 66 extends substantially radially with respect to the axis of the bushing and defines another internal annular surface 76 of the groove, this surface 76 being parallel to the surface 72 defined by the first part 64 of the bushing.
  • the annular surfaces 72, 76 guide the outer flange 60 of the ring in a radial plane or transverse to the axis of the sleeve.
  • the outer diameter of the annular rim 60 of the ring 50 is smaller than the internal diameter of the cylindrical rim 74 of the sleeve 52 and the outer diameter of the cylindrical portion 54 of the ring is smaller than the inner diameter of the washer 66 to allow displacements of the flange 60 of the ring in the groove 62 in a transverse plane.
  • the axial dimension or thickness of the outer flange 60 of the ring is also smaller than the axial dimension of the groove 62 of the sleeve to allow angular offsets between the axes of the ring 50 and the sleeve 52.
  • material 78 melts into the groove 62 of the sleeve and locally clog the throat on at least a portion of its periphery, which results in a decrease in the travel of the ring 50 in the transverse direction in the groove.
  • the invention overcomes this problem by welding or brazing the washer 66 and the sleeve piece 64 into circumferential zones which are spaced from each other and which are remote from the preferred direction of displacement of the rim of the ring during operation.
  • the washer 66 is fixed on the piece 64 by four zones 80 of solder or solder regularly distributed around the axis of the sleeve. These weld zones 80 may each be formed by one or more weld points or by a weld bead extending over a small angular extent around the axis of the bushing (for example of the order of about 20 °).
  • the welding zones 80 are diametrically opposite two by two with respect to the axis of the bushing. Two diametrically opposite welding zones 80 are aligned on an axis P1 (or P2) perpendicular to the axis of the bushing. According to the invention, the axes P1 and P2 are shifted, by 45 ° in the example represented in the clockwise and counterclockwise direction, with respect to the preferred direction X1, X2 relative displacement of the ring.
  • the preferred direction of relative displacement of the ring is the longitudinal direction along the axis 38, the displacements of the ring taking place in this direction upstream (X1) or downstream (X2).
  • the preferred guide direction of the ring is the radial direction with respect to the axis 38, the displacements of the ring taking place in this direction towards the outside (X1) or inward (X2).
  • the shape of the washer 66 has been optimized to reduce its mass.
  • the washer 66 has an outer contour of substantially square shape whose vertices are applied and welded at the zones 80 on the cylindrical rim 74 of the part 64 of the sleeve.
  • the edges of the square outer contour of the washer 66 are not resting on this cylindrical rim 74 and are spaced from this rim radially inwardly so as to define ventilation air passage spaces between the washer 66 and the cylindrical flange 74 of the piece 64.
  • the washer 166 is fixed on the outer rim 174 by two diametrically opposed zones 180 of solder or solder which each extend over an angular extent of about 40 °. According to the invention, these welding zones 180 are offset with respect to the direction X1, X2 privileged displacement of the ring.
  • This direction X1, X2 can be the direction longitudinal in the case of guiding a spark plug 44, or the radial direction in the case of guiding the head 36 of an injector.
  • the welding zones 180 are aligned on an axis P3 which is substantially perpendicular to this preferred direction X1, X2.
  • the washer 166 here has an oval or oblong shape whose vertices corresponding to the ends of smaller radius of curvature are brazed or welded to the cylindrical flange 174 of the part 164.
  • the side parts of the washer 166 corresponding to the ends of larger radius bending are spaced apart and located radially recessed inwardly of the cylindrical rim 174 of the sleeve, so as to create air passage spaces between the washer 166 and the flange 174.
  • the ring 50, 150, the piece 64, 164 and the washer 66, 166 of the device are for example made of cobalt-based alloy.

Landscapes

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de guidage d'un élément, tel qu'une bougie d'allumage ou un injecteur de carburant, s'étendant dans un orifice ou au voisinage d'un orifice d'une paroi de chambre de combustion de turbomachine.
  • Une chambre annulaire de combustion de turbomachine est délimitée par deux parois de révolution coaxiales qui s'étendent l'une à l'intérieur de l'autre et qui sont reliées entre elles à leurs extrémités amont par une paroi annulaire de fond de chambre.
  • La paroi de fond de chambre comporte des orifices de montage de moyens d'injection d'un mélange d'air et de carburant à l'intérieur de la chambre, l'air provenant d'un compresseur de la turbomachine et le carburant étant amené par des injecteurs. Ces injecteurs s'étendent sensiblement radialement depuis leurs extrémités externes fixées sur un carter externe de la chambre, jusqu'à leurs têtes alignées axialement avec les orifices de la paroi de fond de chambre.
  • La paroi externe de révolution de la chambre comporte au moins un orifice de passage d'une extrémité d'une bougie d'allumage dont l'autre extrémité est fixée sur un carter externe de la chambre, cette bougie étant destinée à amorcer la combustion du mélange d'air et de carburant dans la chambre.
  • En fonctionnement de la turbomachine, les parois de la chambre de combustion se dilatent thermiquement, ce qui engendre des déplacements relatifs entre la paroi externe de la chambre et la bougie d'allumage et entre la paroi de fond de chambre et les injecteurs de carburant.
  • Pour compenser et autoriser ces déplacements relatifs, on utilise des dispositifs de guidage de la bougie et des injecteurs qui comprennent chacun une bague et une douille sensiblement coaxiales montées l'une à l'intérieur de l'autre, la bague étant destinée à être traversée axialement par la bougie ou un injecteur et comportant un rebord annulaire externe guidé transversalement dans une gorge annulaire interne de la douille qui est fixée sur le bord de l'orifice de la paroi externe de la chambre ou portée par un système d'injection. Cette douille comprend deux pièces annulaires coaxiales qui sont fixées l'une sur l'autre par soudage et qui définissent entre elles la gorge annulaire de guidage du rebord de la bague. La demande de brevet EP-A1-1 770 332 de la demanderesse décrit un dispositif de guidage de ce type. Les documents EP-A1-1 342 954 et EP-A2-0 476 927 décrivent également un dispositif de guidage de ce type.
  • Les déplacements relatifs entre la paroi externe de la chambre et la bougie ont principalement lieu dans une direction parallèle à l'axe longitudinal de la chambre. En fonctionnement, la douille solidaire de la paroi de la chambre est donc essentiellement déplacée dans cette direction longitudinale par rapport à la bague de guidage de la bougie portée par le carter externe. Les déplacements relatifs de la bague dans la gorge de la douille dans les autres directions transversales sont de plus faibles amplitudes. La direction axiale ou longitudinale est donc la direction privilégiée de déplacement de la bague de guidage de la bougie d'allumage par rapport à la douille portée par la chambre.
  • Les déplacements relatifs entre la paroi de fond de chambre et les injecteurs ont principalement lieu dans des directions radiales par rapport à l'axe longitudinal de la chambre, la direction privilégiée de déplacement relatif de la bague montée autour d'un injecteur est donc une direction radiale par rapport à l'axe longitudinal de la chambre.
  • Dans la technique actuelle, les deux pièces annulaires formant la douille d'un dispositif de guidage sont fixées l'une sur l'autre à leurs périphéries externes par un ou des cordons de soudure qui s'étendent sur tout le pourtour de la douille. Bien que l'opérateur en charge de la réalisation de cette soudure prenne un maximum de précautions pour effectuer ces soudures, les cordons de soudure peuvent déborder dans la gorge annulaire de guidage de la bague et boucher localement la périphérie externe de cette gorge, réduisant ou empêchant ainsi les débattements de la bague en direction transversale dans la gorge de la douille. L'opération de soudage des pièces de la douille est donc délicate à réaliser et ne permet pas de contrôler ces débordements de soudure. De plus, il existe un risque important de blocage ou de grippage du dispositif à chaque fois que le rebord de la bague vient en contact avec un cordon de soudure qui déborde dans la gorge de la douille, avec un risque inacceptable de rupture de la bougie ou de l'injecteur.
  • Une solution à ce problème consisterait à surdimensionner les pièces de la douille de façon à ce que la gorge annulaire ait une dimension transversale plus grande que nécessaire pour conserver un débattement maximal de la bague en direction transversale, même lorsque les cordons de soudure débordent à l'intérieur de la gorge.
  • Cependant, cette solution ne serait pas satisfaisante car elle entraînerait une augmentation significative de la masse du dispositif et gênerait la ventilation de la paroi de la chambre en obturant partiellement des orifices de passage d'air de cette paroi situés au voisinage du dispositif.
  • L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
  • Il est proposé à cet effet un dispositif de guidage d'un élément dans un orifice d'une paroi de chambre de combustion de turbomachine, comprenant une bague et une douille sensiblement coaxiales montées l'une à l'intérieur de l'autre, la bague étant destinée à être traversée axialement par l'élément et comportant un rebord annulaire externe guidé transversalement dans une gorge annulaire interne de la douille destinée à être fixée sur le bord de l'orifice de la paroi de la chambre de combustion, la douille comprenant deux pièces annulaires coaxiales fixées l'une sur l'autre par brasage ou soudage et définissant entre elles la gorge annulaire de guidage du rebord de la bague, et le dispositif comportant au moins une direction transversale privilégiée de déplacement de la bague, caractérisé en ce que les deux pièces de la douille sont fixées l'une sur l'autre par des zones de soudure ou de brasure, ces zones se trouvant en dehors de la trajectoire du rebord de la bague quand celle-ci est déplacée par rapport à la douille dans la direction privilégiée.
  • Les deux zones de soudure ou de brasure des deux pièces de la douille ne sont pas situées sur la direction privilégiée de déplacement de la bague, et les débordements des cordons de soudure ou de brasure qui pénètrent dans la gorge de la douille et la bouchent localement ne limitent donc pas les déplacements du rebord de la bague dans cette direction. Il n'est donc pas nécessaire de tenir compte des débordements des cordons de soudure dans le dimensionnement de la douille du dispositif de guidage. Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, cela permet d'obtenir une réduction de 2mm environ sur le diamètre de la douille par rapport à la technique antérieure.
  • Préférentiellement, les zones de soudure ou de brasure sont réparties autour de l'axe de la douille.
  • Ces zones peuvent être au nombre de deux et sont alors diamétralement opposées par rapport à l'axe de la douille. Une des deux pièces de la douille est par exemple une rondelle à contour externe sensiblement ovale ou oblong, cette rondelle comportant des parties d'extrémité à plus petit rayon de courbure qui sont brasées ou soudées sur l'autre pièce de la douille. Cette forme particulière de la rondelle de la douille permet de réduire la masse du dispositif. Avantageusement, les zones de soudure ou de brasure sont alignées sur un axe sensiblement perpendiculaire à la direction privilégiée de déplacement de la bague.
  • En variante, les zones de soudure ou de brasure sont au nombre de quatre et sont diamétralement opposées deux à deux par rapport à l'axe de la douille. Une des deux pièces de la douille est par exemple une rondelle à contour externe de forme sensiblement carrée pour réduire la masse de cette pièce, cette rondelle comportant des parties d'extrémité correspondant aux sommets du carré qui sont brasées ou soudées sur l'autre pièce de la douille. Les zones de soudure diamétralement opposées sont alignées sur des axes inclinés d'un angle de 45° environ par rapport à la direction privilégiée de déplacement de la bague.
  • La présente invention concerne également une chambre de combustion de turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus, et une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une turbine de ce type.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un diffuseur et d'une chambre de combustion d'une turbomachine ;
    • la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de guidage selon la technique antérieure ;
    • la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de guidage selon l'invention ;
    • la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention.
  • On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une chambre annulaire de combustion 10, pour une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion, agencée en sortie d'un diffuseur annulaire 12, lui même situé en sortie d'un compresseur (non représenté).
  • La chambre 10 comprend une paroi de révolution interne 14 et une paroi de révolution externe 16 reliées en amont à une paroi annulaire 18 de fond de chambre et fixées en aval par des brides annulaires interne 20 et externe 22 respectivement sur un voile tronconique interne 24 du diffuseur, et sur une extrémité aval d'un carter externe 26 de la chambre, l'extrémité amont de ce carter 26 étant fixée sur un voile tronconique externe 28 du diffuseur.
  • La paroi 18 de fond de chambre comporte des orifices 30 de montage de systèmes 37 d'injection d'un mélange d'air et de carburant dans la chambre 10, l'air provenant du diffuseur 12 et le carburant étant amené par des injecteurs 32. Les injecteurs 32 sont fixés à leurs extrémités radialement externes sur le carter externe 26 et régulièrement répartis sur une circonférence autour de l'axe de révolution 34 de la chambre. Chaque injecteur 32 comprend à son extrémité radialement interne une tête 36 d'injection de carburant qui est guidée dans un système d'injection 37 et qui est alignée avec l'axe 38 d'un orifice 30 correspondant de la paroi 18 de la chambre, cet axe 38 étant confondu dans le dessin avec l'axe longitudinal de la section de la chambre.
  • Un capot annulaire 40 incurvé vers l'amont est fixé sur les extrémités amont des parois 14, 16 et 18 de la chambre et comprend des orifices 42 de passage d'air alignés avec les orifices 30 de la paroi 18 de fond de chambre.
  • Le mélange d'air et de carburant injecté dans la chambre 10 est enflammé au moyen d'au moins une bougie d'allumage 44 qui s'étend radialement à l'extérieur de la chambre. Cette bougie 44 est guidée à son extrémité radialement interne dans un orifice 46 de la paroi externe 16 de la chambre, et son extrémité radialement externe est fixée par des moyens appropriés sur le carter externe 26 et reliée à des moyens d'alimentation électrique (non représentés) situés à l'extérieur du carter 26.
  • Un dispositif 48 de guidage de l'extrémité radialement interne de la bougie d'allumage 44 est fixé à l'extérieur de la chambre 10 sur la paroi externe 16, autour de l'orifice 46 pour compenser les déplacements relatifs entre la paroi externe 16 de la chambre et la bougie 44 portée par le carter 26 pendant le fonctionnement de la turbomachine. Ces déplacements relatifs ont principalement lieu en direction longitudinale, c'est-à-dire sensiblement parallèlement à l'axe 38 de la chambre 10.
  • Un dispositif 48' de guidage de la tête 36 de l'injecteur est également porté par chaque système d'injection 37 monté dans un orifice 30 de la paroi 18 de la chambre, pour compenser les déplacements relatifs entre la chambre et l'injecteur qui ont principalement lieu en direction radiale par rapport à l'axe 38.
  • Le dispositif de guidage 48 (48'), mieux visible en figure 2, comporte une bague 50 traversée axialement par la bougie 44 (ou la tête 36 de l'injecteur) et montée à l'intérieur d'une extrémité d'une douille 52 coaxiale, dont l'autre extrémité est fixée par brasage, soudage ou analogue sur la paroi externe 16 de la chambre, autour de l'orifice 46 de passage de la bougie (ou fixé sur le système d'injection 37 porté par la paroi 18 de la chambre).
  • La bague 50 comprend une partie cylindrique 54 dont la surface interne 56 entoure avec un faible jeu la bougie 44 (ou la tête 36 de l'injecteur). Cette partie cylindrique 54 est reliée à une extrémité à une partie tronconique 58 évasée vers l'extérieur qui sert au guidage de la bougie (ou de la tête) lors de son montage dans le dispositif, et comporte à son autre extrémité un rebord annulaire 60 qui s'étend radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de la bague 50 et qui est guidé dans une gorge annulaire interne 62 de la douille 52.
  • La douille 52 comprend deux pièces annulaires 64, 66 coaxiales qui sont fixées par brasage ou soudage l'une sur l'autre et qui définissent entre elles la gorge annulaire 62 de guidage du rebord externe 60 de la bague 50. Dans l'exemple représenté, la douille 52 comprend une première pièce annulaire 64 à section sensiblement en S ou en Z et une seconde pièce annulaire 66 plane formée par une rondelle.
  • La première pièce 64 comprend une paroi cylindrique 68 qui est soudée ou brasée à une extrémité sur la paroi 16 (ou sur le système d'injection 37) et qui est reliée à son autre extrémité à une paroi radiale 70 définissant une surface annulaire interne 72 de la gorge 62. La paroi radiale 70 de la pièce 64 est raccordée à sa périphérie externe à un rebord cylindrique 74 s'étendant du côté opposé à la paroi cylindrique 68 et sur lequel est appliquée et soudée ou brasée la périphérie de la rondelle 66 de la douille. Cette rondelle 66 s'étend sensiblement radialement par rapport à l'axe de la douille et définit une autre surface annulaire interne 76 de la gorge, cette surface 76 étant parallèle à la surface 72 définie par la première pièce 64 de la douille. Les surfaces annulaires 72, 76 permettent de guider le rebord externe 60 de la bague dans un plan radial ou transversal par rapport à l'axe de la douille.
  • Le diamètre externe du rebord annulaire 60 de la bague 50 est inférieur au diamètre interne du rebord cylindrique 74 de la douille 52 et le diamètre externe de la partie cylindrique 54 de la bague est inférieur au diamètre interne de la rondelle 66 pour autoriser des déplacements du rebord 60 de la bague dans la gorge 62 dans un plan transversal. La dimension axiale ou épaisseur du rebord externe 60 de la bague est en outre inférieure à la dimension axiale de la gorge 62 de la douille pour autoriser des décalages angulaires entre les axes de la bague 50 et de la douille 52.
  • Cependant, lors de l'opération de soudage ou de brasage de la périphérie externe de la rondelle 66 sur le rebord cylindrique 74, de la matière 78 en fusion pénètre à l'intérieur de la gorge 62 de la douille et vient boucher localement cette gorge sur au moins une partie de son pourtour, ce qui se traduit par une diminution du débattement de la bague 50 en direction transversale dans la gorge.
  • L'invention permet de remédier à ce problème grâce au soudage ou au brasage de la rondelle 66 et de la pièce 64 de la douille dans des zones circonférentielles qui sont espacées l'une de l'autre et qui sont éloignées de la direction privilégiée de déplacement du rebord de la bague pendant le fonctionnement.
  • Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la rondelle 66 est fixée sur la pièce 64 par quatre zones 80 de soudure ou de brasure régulièrement réparties autour de l'axe de la douille. Ces zones de soudure 80 peuvent être formées chacune par un ou plusieurs points de soudure ou par un cordon de soudure s'étendant sur une faible étendue angulaire autour de l'axe de la douille (par exemple de l'ordre de 20° environ).
  • Les zones de soudure 80 sont diamétralement opposées deux à deux par rapport à l'axe de la douille. Deux zones de soudure 80 diamétralement opposées sont alignées sur un axe P1 (ou P2) perpendiculaire à l'axe de la douille. Selon l'invention, les axes P1 et P2 sont décalés, de 45° dans l'exemple représenté dans le sens horaire et anti-horaire, par rapport à la direction privilégiée X1, X2 de déplacement relatif de la bague.
  • Dans le cas du dispositif de guidage 48 de la bougie 44, la direction privilégiée de déplacement relatif de la bague est la direction longitudinale selon l'axe 38, les déplacements de la bague ayant lieu dans cette direction vers l'amont (X1) ou vers l'aval (X2).
  • Dans le cas du dispositif de guidage 48' de la tête 36 d'un injecteur, la direction privilégiée de guidage de la bague est la direction radiale par rapport à l'axe 38, les déplacements de la bague ayant lieu dans cette direction vers l'extérieur (X1) ou vers l'intérieur (X2).
  • Dans l'exemple représenté, la forme de la rondelle 66 a été optimisée pour réduire sa masse. La rondelle 66 a un contour externe de forme sensiblement carrée dont les sommets sont appliqués et soudés au niveau des zones 80 sur le rebord cylindrique 74 de la pièce 64 de la douille. Les arêtes du contour externe carré de la rondelle 66 ne sont pas en appui sur ce rebord cylindrique 74 et sont écartées de ce rebord radialement vers l'intérieur de façon à définir des espaces de passage d'air de ventilation entre la rondelle 66 et le rebord cylindrique 74 de la pièce 64.
  • Dans la variante représentée en figure 4, la rondelle 166 est fixée sur le rebord externe 174 par deux zones 180 de soudure ou de brasure diamétralement opposées qui s'étendent chacune sur une étendue angulaire de l'ordre de 40° environ. Selon l'invention, ces zones de soudure 180 sont décalées par rapport à la direction X1, X2 privilégiée de déplacement de la bague. Cette direction X1, X2 peut être la direction longitudinale dans le cas du guidage d'une bougie 44, ou la direction radiale dans le cas du guidage de la tête 36 d'un injecteur.
  • Dans l'exemple représenté, les zones de soudure 180 sont alignées sur un axe P3 qui est sensiblement perpendiculaire à cette direction privilégiée X1, X2.
  • La rondelle 166 a ici une forme ovale ou oblongue dont les sommets correspondant aux extrémités de plus petit rayon de courbure sont brasés ou soudés sur le rebord cylindrique 174 de la pièce 164. Les parties latérales de la rondelle 166 correspondant aux extrémités de plus grand rayon de courbure sont écartées et situées radialement en retrait vers l'intérieur du rebord cylindrique 174 de la douille, de façon à créer des espaces de passage d'air entre la rondelle 166 et le rebord 174.
  • La bague 50, 150, la pièce 64, 164 et la rondelle 66, 166 du dispositif sont par exemple réalisées en alliage à base de cobalt.

Claims (10)

  1. Dispositif de guidage d'un élément dans un orifice d'une paroi de chambre de combustion (10) de turbomachine, comprenant une bague (50) et une douille (52) sensiblement coaxiales montées l'une à l'intérieur de l'autre, la bague (50) étant destinée à être traversée axialement par l'élément et comportant un rebord annulaire externe (60) guidé transversalement dans une gorge annulaire interne (62) de la douille (52) destinée à être fixée sur le bord de l'orifice (46) de la paroi de la chambre de combustion (10), la douille (52) comprenant deux première et seconde pièces annulaires (64, 66) coaxiales fixées l'une sur l'autre par brasage ou soudage et définissant entre elles la gorge annulaire de guidage du rebord de la bague, et le dispositif comportant au moins une direction transversale (X1, X2) privilégiée de déplacement de la bague, les deux pièces de la douille étant fixées l'une sur l'autre par des zones (80) de soudure ou de brasure, ces zones se trouvant en dehors de la trajectoire du rebord de la bague quand celle-ci est déplacée par rapport à la douille dans la direction privilégiée, la première pièce comprenant un rebord cylindrique (74) sur lequel est appliquée et soudée la seconde pièce par l'intermédiaire des zones (80) de soudure ou de brasure, caractérisé en ce que la seconde pièce est en retrait radialement vers l'intérieur entre les zones (80) de soudure ou de brasure relativement au rebord cylindrique (74).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones (80, 180) de soudure ou de brasure sont réparties autour de l'axe de la douille.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones (180) de soudure ou de brasure sont diamétralement opposées par rapport à l'axe de la douille.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une des deux pièces de la douille est une rondelle (166) à contour externe sensiblement ovale ou oblong, cette rondelle comportant des parties d'extrémité opposées à plus petit rayon de courbure qui sont brasées ou soudées sur l'autre pièce (164) de la douille.
  5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les zones (180) de soudure ou de brasure sont alignées sur un axe (P3) sensiblement perpendiculaire à la direction (X1, X2) privilégiée de déplacement de la bague.
  6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones (80) de soudure ou de brasure sont au nombre de quatre et sont diamétralement opposées deux à deux par rapport à l'axe de la douille.
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une des deux pièces de la douille est une rondelle (66) à contour externe de forme sensiblement carrée, cette rondelle comportant des parties d'extrémité correspondant aux sommets du carré qui sont brasées ou soudées sur l'autre pièce (64) de la douille.
  8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les zones (80) de soudure diamétralement opposées sont alignées sur des axes (P1, P2) inclinés d'un angle de 45° environ par rapport à la direction (X1, X2) privilégiée de déplacement de la bague.
  9. Chambre de combustion (10) de turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif (48, 48') selon l'une des revendications précédentes pour le guidage d'une bougie d'allumage (44) ou d'un injecteur de carburant (32).
  10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre de combustion (10) selon la revendication 9.
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