FR2916833A1 - Rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de turbomachine et son procede de fabrication. - Google Patents

Abstract

Rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de turbomachine, comprenant au moins un conduit (146) incurvé et des bossages (162) de raccordement à des conduites d'alimentation en carburant d'injecteurs, ces bossages (162) étant formés par hydroformage et étant coupés à leur sommet pour former des orifices de passage de carburant.

Description

1 Rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de

turbomachine et son procédé de fabrication

La présente invention concerne une rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle rampe. Une rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de turbomachine a une forme annulaire et s'étend autour d'un carter cylindrique externe de la chambre de combustion. Elle est reliée à des moyens d'amenée de carburant et à une pluralité d'injecteurs qui sont fixés sur le carter et qui débouchent dans la chambre de combustion. Dans la technique connue, cette rampe est en général formée d'une pluralité de conduits incurvés en arc de cercle qui sont disposés bout à bout et reliés les uns aux autres à leurs extrémités par des raccords en T auxquels sont reliés également des conduites d'alimentation en carburant des injecteurs. Les raccords en T sont fixés par soudure ou brasure sur les extrémités des conduits incurvés. Cette technique présente de nombreux inconvénients : -la rampe comprend autant de raccords en T que d'injecteurs à alimenter, soit par exemple 16 à 18 raccords pour une chambre de combustion équipée de 16 à 18 injecteurs, et ces raccords formés par usinage ou de fonderie sont coûteux, - trois soudures ou brasures sont nécessaires pour la fixation d'un raccord en T, ce qui représente 48 à 54 soudures ou brasures pour une rampe annulaire d'alimentation en carburant de 16 à 18 injecteurs, ces opérations de soudures ou brasures étant longues et devant être réalisées avec précaution pour éviter des fuites de carburant, - la rampe est formée de nombreuses pièces de deux types différents (16 à 18 conduits incurvés et 16 à 18 raccords en T dans l'exemple précité) dont le stockage et l'approvisionnement sont coûteux.

2 L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème de fabrication. Elle propose à cet effet une rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de turbomachine, cette rampe étant de forme générale annulaire et comprenant des moyens de raccordement à des conduites d'alimentation en carburant d'injecteurs, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un conduit incurvé et comprenant des bossages formés par hydroformage et inclinés par rapport à l'axe du conduit, les bossages étant coupés à leur sommet pour former des orifices de passage de carburant. La rampe d'alimentation selon l'invention a l'avantage de comprendre un ou plusieurs conduits incurvés qui sont chacun formé d'une seule pièce avec des bossages de raccordement aux injecteurs. La rampe selon l'invention ne comprend donc pas les raccords soudés en T de la technique antérieure et sa fabrication est beaucoup plus simple et plus économique. Chaque bossage est percé par usinage à son sommet pour former un orifice de passage de carburant. Ces bossages s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de révolution de la rampe ou de façon plus ou moins inclinée par rapport à cet axe. Selon un mode de réalisation de l'invention, la rampe comprend un seul conduit incurvé, ce conduit s'étendant sur 360 environ et comprenant autant de bossages percés qu'il y a d'injecteurs à alimenter. La rampe est ainsi formée d'un seul conduit formé d'une seule pièce avec les bossages de raccordement aux injecteurs. Ceci permet de réduire considérablement le nombre de pièces nécessaire pour la fabrication d'une rampe (dans l'exemple précité de la technique antérieure, la rampe comprend 32 à 36 pièces : 16 à 18 conduits incurvés et 16 à 18 raccords en T).

En variante, la rampe est formée de deux conduits incurvés en demi-cercle et raccordés entre eux à l'une de leurs extrémités, chaque conduit

3 comprenant un nombre de bossages égal à la moitié du nombre d'injecteurs à alimenter. Dans encore une autre variante, la rampe comprend plusieurs conduits incurvés en arc de cercle, les conduits étant disposés bout à bout et raccordés entre eux à leurs extrémités et comportant des bossages hydroformés. Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention, la rampe a une longueur d'un mètre environ, un diamètre externe de 10 millimètres environ, et une épaisseur de paroi inférieure à 1 millimètre environ et constante sur toute sa longueur. Ses bossages ont chacun un diamètre externe inférieur à 10 millimètres environ, une dimension longitudinale de l'ordre de 5 millimètres environ, et une épaisseur de paroi sensiblement identique à celle du conduit. Le ou chaque conduit de la rampe peut être réalisé en acier 15 inoxydable ou dans un alliage du type INCO. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend une rampe telle que décrite ci-dessus. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'une rampe 20 d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de turbomachine, cette rampe étant de forme générale annulaire et comprenant des moyens de raccordement à des conduites d'alimentation en carburant d'injecteurs, caractérisé en ce qu'il consiste à : a) soumettre un conduit à un hydroformage pour amener de la matière 25 dans des zones correspondant aux emplacements des moyens de raccordement et pour y former des bossages inclinés par rapport à l'axe du conduit, et b) cintrer le conduit pour lui donner une forme générale incurvée en arc de cercle ou polygonale, 30 l'étape b) étant effectuée avant ou après l'étape a). Chaque conduit en arc de cercle est obtenu par le procédé selon

4 l'invention à partir d'un conduit rectiligne. L'étape a) du procédé permet de former des bossages sur les conduits par hydroformage, chacun de ces bossages étant destiné à former un moyen de raccordement à un injecteur. L'étape d'hydroformage comprend préférentiellement une compression axiale du conduit. L'étape b) du dispositif consiste à cintrer le conduit par des moyens mécaniques appropriés. L'étape a) peut être réalisée avant ou après l'étape b), c'est-à-dire que les bossages peuvent être formés par hydroformage à partir d'un conduit rectiligne ou incurvé en arc de cercle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le ou chaque conduit est cintré autour d'un axe et les bossages s'étendent sensiblement parallèlement à cet axe ou sensiblement radialement par rapport à cet axe ou en oblique par rapport à cet axe.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste, après l'étape a), à couper ou percer le sommet de chaque bossage pour y former un orifice de passage de carburant. Le procédé peut consister à cintrer un conduit sur 360 environ et à raccorder les deux extrémités de ce conduit à des moyens d'amenée de carburant. En variante, il peut consister à cintrer des conduits en demi-cercle et à raccorder ensuite ces conduits entre eux à une de leurs extrémités et à des moyens d'amenée de carburant à l'autre de leurs extrémités. Dans encore une autre variante, le procédé consiste à cintrer plusieurs conduits en arc de cercle de manière identique, à disposer ces conduits bout à bout, et à les raccorder entre eux à leurs extrémités et à des moyens d'amenée de carburant. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente 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 : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion d'une turbomachine selon la technique connue, vu de l'aval, - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe axiale d'un 5 dispositif d'hydroformage d'un conduit rectiligne, illustrant l'étape a) du procédé de fabrication selon l'invention, - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques partielles en coupe axiale de conduits rectilignes, après l'étape d'hydroformage, - la figure 6 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un conduit rectiligne, après usinage de ses bossages, - les figures 7 et 8 représentent de manière très schématique des moyens de cintrage d'un tube déformé par hydroformage, illustrant l'étape b) du procédé selon l'invention, et - les figures 9 et 10 sont des vues schématiques en coupe axiale d'un dispositif d'hydroformage d'un conduit incurvé en arc de cercle, illustrant l'étape a) d'une variante du procédé selon l'invention. On a représenté en figure 1 un système 10 d'alimentation en carburant d'une chambre annulaire de combustion d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, qui est porté par un carter cylindrique externe 12 de la chambre de combustion, ce carter 12 comportant à ses extrémités axiales des brides annulaires 14 de fixation sur des carters correspondants d'un compresseur et d'une turbine de la turbomachine. Le système 10 comprend une rampe annulaire 16 d'alimentation en carburant qui s'étend autour du carter 12, à distance de celui-ci, et qui est reliée d'une part à des moyens (non représentés) d'amenée de carburant, et d'autre part à des d'injecteurs 18 qui sont fixés sur le carter 12 et qui comprennent chacun un conduit 20 qui s'étend radialement à l'intérieur du carter 12 à travers un orifice 22 de celui-ci et qui comporte une extrémité radialement interne 24 orientée vers l'aval dans la chambre de combustion. Les injecteurs 18 sont maintenus sur le carter au moyen de collerettes 26 qui obturent les orifices 22 et qui sont fixées au carter par des vis 28. Ces vis permettent également de fixer des moyens 30 de support de la rampe 16 au carter 12. La rampe 16 est formée dans la technique connue d'une pluralité de conduits 32 incurvés en arc de cercle qui sont disposés bout à bout et reliés les uns aux autres à leurs extrémités par des raccords en T 34. Chaque raccord 34 comporte deux extrémités sensiblement coaxiales fixées par soudage ou brasage sur les extrémités de deux conduits incurvés 32 consécutifs.

La partie médiane de chaque raccord 34 comprend un embout qui s'étend dans l'exemple représenté sensiblement parallèlement à l'axe X du carter 12, et qui est relié par soudage ou brasage à une extrémité d'une conduite 36 coudée en U ou en L dont l'autre extrémité est reliée à un injecteur 18.

Quand le système 10 d'alimentation en carburant comprend de 16 à 18 injecteurs, la rampe 16 est formée de 16 à 18 conduits 32 et de 16 à 18 raccords 34, les conduits et les raccords étant fixés les uns aux autres par soudage ou brasage. La rampe selon l'invention a l'avantage de comprendre un nombre 20 réduit de pièces par rapport à la technique antérieure grâce à l'intégration de ces raccords au(x) conduit(s) de la rampe. Selon un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, la rampe est fabriqué à partir d'au moins un conduit rectiligne qui est soumis à un hydroformage pour y former des bossages de raccordement 25 aux injecteurs puis qui est cintré pour donner au conduit une forme générale incurvée en arc de cercle. Plus précisément, le procédé consiste à introduire un conduit rectiligne 46 dans un dispositif d'hydroformage, qui comprend dans l'exemple représenté en figure 2, une matrice 50 formée de deux demi- 30 coquilles allongées rectilignes et délimitant un alésage axial cylindrique 52 débouchant aux deux extrémités de la matrice et à l'intérieur duquel est

7 placé sensiblement sans jeu le conduit 46. Un piston cylindrique 54 est engagé à étanchéité dans l'alésage 52 à chacune de ses extrémités, et comprend un canal axial 56 débouchant à une extrémité à l'intérieur de l'alésage 52 et relié à son autre extrémité à des moyens d'alimentation en fluide sous pression, tel que de l'eau. La matrice 50 comprend une pluralité d'évidements 60 qui sont formés dans la surface cylindrique interne d'une des demi-coquilles. Ces évidements 60 sont de forme sensiblement tronconique dont le fond de faible diamètre a une forme incurvée concave. Ils sont alignés les uns avec les autres et régulièrement répartis le long de l'axe 48 de la matrice et du conduit, en des zones du conduit 46 correspondant aux bossages à réaliser. Ces évidements 60 sont au nombre de quatre dans l'exemple représenté. L'introduction d'un fluide sous pression dans le conduit 46 à travers les canaux 56 des pistons 54 (flèches 58) va provoquer la mise en pression de la paroi du conduit 46 contre la surface cylindrique interne de la matrice, et l'extrusion de matière dans les évidements 60 de l'alésage, cette matière étant appliquée à pression contre les surfaces internes des évidements 60 pour former les parois des bossages 62 (figure 3).

Pour éviter un amincissement de la paroi du conduit 46 à proximité des évidements 60 et des différences d'épaisseur entre la paroi du conduit et les parois des bossages 62, les pistons 54 sont déplacés axialement l'un vers l'autre suivant les flèches 64 pour comprimer axialement le conduit 46 et favoriser le fluage de matière à la périphérie des évidements 60.

La forme et les dimensions des évidements 60 correspondent ainsi à la forme et aux dimensions des bossages 62 à créer. Les bossages 62 peuvent s'étendre sensiblement radialement par rapport à l'axe 48 du conduit (figure 4), ou bien être légèrement inclinés par rapport à cet axe. Dans l'exemple de la figure 5, l'axe du bossage 62' est incliné dans un plan passant par l'axe 48 du conduit, d'un angle (3 par rapport à un plan transversal au conduit. Cet angle f3 est par exemple

8 inférieur à 30 . Le procédé selon l'invention consiste en outre à couper le sommet de chaque bossage pour pouvoir y former un orifice 66 de passage de carburant (figure 6). Cette opération d'usinage peut être réalisée par fraisage, perçage, etc. Le conduit 46 est ensuite cintré en arc de cercle autour d'un axe, les bossages 62 étant orientés dans une même direction sensiblement parallèle à cet axe (figure 8) ou vers l'extérieur dans des directions sensiblement radiales par rapport à cet axe (figure 7).

Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, chaque conduit est coudé localement en un ou plusieurs points régulièrement répartis sur la longueur du conduit entre deux bossages 62 consécutifs pour former un conduit ayant une forme générale incurvée à contour polygonal. Le dispositif de cintrage comprend par exemple dans ce cas deux galets fixes 70, 72 placés à proximité l'un de l'autre sur une ligne sensiblement horizontale, et un galet mobile 74 placé à mi-chemin et au dessus des galets 70, 72, ce galet 74 étant déplaçable en translation le long d'une ligne verticale. Les galets 70, 72, 74 comprennent par exemple une gorge annulaire périphérique 76 pour le guidage et le centrage du conduit. Un conduit rectiligne 46 comportant des bossages 62 obtenus par hydroformage est installé horizontalement dans les gorges annulaires 76 des galets fixes 70, 72. Le galet mobile 74 est alors déplacé verticalement sur une course déterminée vers les galets 70, 72, jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec le conduit et que ce conduit se déforme en V entre les galets. Cette opération est répétée plusieurs fois en plusieurs endroits du conduit pour lui donner un contour polygonal. Les bossages 62 s'étendent ici sensiblement radialement par rapport à l'axe de cintrage du conduit, mais ils pourraient être orientés sensiblement parallèlement à cet axe, comme cela est représenté en figure 8. Le dispositif de cintrage de la figure 8 diffère de celui de la figure 7

9 en ce que les galets sont en outre mobiles en rotation autour de leurs axes de révolution qui sont parallèles entre eux. Une extrémité d'un conduit 46 est installée sur les galets 70, 72 et le galet 74 est rapproché des galets 70, 72, comme précédemment décrit. Les galets 70, 72, 74 sont entraînés en rotation de sorte que le conduit soit déplacé par les galets (vers la gauche sur le dessin) et se déforme plastiquement en continu sur toute sa longueur, pour avoir une forme incurvée en arc de cercle. Dans la variante représentée aux figures 9 et 10, le procédé consiste tout d'abord à cintrer un conduit pour lui donner une forme incurvée en arc de cercle, puis à déformer le conduit par hydroformage pour y former des bossages de raccordement aux injecteurs. Le conduit est cintré par un des dispositifs décrits aux figures 7 et 8 ou par toute autre technique appropriée. Ce conduit est ensuite introduit dans un dispositif d'hydroformage comprenant une matrice 150 qui diffère de la matrice des figures 2 et 3 en ce qu'elle comporte un passage interne incurvé en arc de cercle à l'intérieur duquel est placé sensiblement sans jeu le conduit incurvé 146. La matrice 150 comprend une pluralité d'évidements 160 qui s'étendent sensiblement radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de cintrage A du conduit et qui sont régulièrement répartis sur une circonférence de cet axe. Ces évidements 60 sont au nombre de neuf dans l'exemple représenté. Le fonctionnement de ce dispositif d'hydroformage est identique à celui des figures 2 et 3.

Une dernière étape du procédé selon l'invention consiste à couper le sommet de chaque bossage 162 pour y former un orifice traversant. Comme représenté en figure 10, le conduit 146 obtenu par le procédé selon l'invention est semi-circulaire et est destiné à être fixé à une extrémité par soudage ou brasage à l'extrémité d'un second conduit semi- circulaire 146 identique, afin de former une rampe annulaire d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion, les autres extrémités des

10 conduits 146 étant raccordées entre elles et à des moyens d'amenée de carburant. Les sommets ouverts des bossages sont fixés par soudure ou brasure sur des conduites d'alimentation en carburant d'injecteurs.5

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de turbomachine, de forme générale annulaire et comprenant des moyens de raccordement à des conduites (36) d'alimentation en carburant d'injecteurs, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un conduit incurvé (46) et comprenant des bossages (62) formés par hydroformage et inclinés par rapport à l'axe (48) du conduit, les bossages étant coupés à leur sommet pour former des orifices (66) de passage de carburant.

2. Rampe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul conduit incurvé, ce conduit s'étendant sur 360 environ et comprenant un nombre de bossages égal au nombre d'injecteurs à alimenter.

3. Rampe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend deux conduits (146) incurvés en demi-cercle et raccordés entre eux à l'une de leurs extrémités, chaque conduit comprenant un nombre de bossages (162) égal à la moitié du nombre d'injecteurs à alimenter.

4. Rampe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs conduits (46) incurvés, les conduits étant disposés bout à bout et raccordés entre eux à leurs extrémités et comportant des bossages (62) hydroformés.

5. Rampe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou chaque bossage (62) s'étend parallèlement à l'axe de révolution (A) de la rampe ou radialement par rapport à cet axe (A) ou en oblique par rapport à cet axe.

6. Rampe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rampe a une longueur d'un mètre environ, un diamètre externe de 10 millimètres environ, et une épaisseur de paroi inférieure à 1 millimètre environ et constante sur toute sa longueur.

7. Rampe selon la revendication 6, caractérisée en ce que les bossages ont chacun un diamètre externe inférieur à 10 millimètres 12 environ, une dimension longitudinale de l'ordre de 5 millimètres environ, et une épaisseur de paroi sensiblement identique à celle du conduit.

8. Rampe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou chaque conduit est réalisé en acier inoxydable ou dans un alliage du type INCO.

9. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend une rampe selon l'une des revendications précédentes.

10. Procédé de fabrication d'une rampe d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion de turbomachine, cette rampe étant de forme générale annulaire et comprenant des moyens de raccordement à des conduites (36) d'alimentation en carburant d'injecteurs, caractérisé en ce qu'il consiste à : a) soumettre un conduit (46, 146) à un hydroformage pour amener de la matière dans des zones correspondant aux emplacements des moyens de raccordement et pour y former des bossages (62, 162) inclinés par rapport à l'axe du conduit, et b) cintrer le conduit pour lui donner une forme générale incurvée en arc de cercle ou polygonale, l'étape b) étant effectuée avant ou après l'étape a).

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste, après l'étape a), à couper ou percer le sommet de chaque bossage (62, 162) pour y former un orifice de passage de carburant.

12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le ou chaque conduit est cintré autour d'un axe (A) et en ce que les bossages s'étendent sensiblement parallèlement à cet axe (A) ou radialement par rapport à cet axe (A) ou en oblique par rapport à cet axe.

13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il consiste à cintrer un conduit sur 360 environ et à raccorder les deux extrémités de ce conduit à des moyens d'amenée de carburant.

14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce 13 qu'il consiste à cintrer des conduits (146) en demi-cercle et à raccorder ensuite ces conduits entre eux à une de leurs extrémités et à des moyens d'amenée de carburant à l'autre de leurs extrémités.

15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il consiste à cintrer plusieurs conduits (46) en arc de cercle de manière identique, à disposer ces conduits bout à bout, et à les raccorder entre eux à leurs extrémités et à des moyens d'amenée de carburant.

16. Procédé selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que l'étape d'hydroformage comprend une compression axiale du conduit.10