FR3059047A1 - COMBUSTION CHAMBER INJECTOR FOR TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
COMBUSTION CHAMBER INJECTOR FOR TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME Download PDFInfo
- Publication number
- FR3059047A1 FR3059047A1 FR1661318A FR1661318A FR3059047A1 FR 3059047 A1 FR3059047 A1 FR 3059047A1 FR 1661318 A FR1661318 A FR 1661318A FR 1661318 A FR1661318 A FR 1661318A FR 3059047 A1 FR3059047 A1 FR 3059047A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- nozzle
- injector
- fuel
- powder
- turbomachine
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details
- F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
-
- 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
-
- 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
- F23R2900/00018—Manufacturing combustion chamber liners or subparts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Injecteur (1') de chambre de combustion pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un corps (11') comprenant au moins un circuit (C1') d'injection de carburant qui comporte un conduit interne (12a') dont une extrémité aval débouche (12aa') à une première extrémité du corps et est reliée à au moins un orifice (50') d'éjection de carburant, et une extrémité amont (12ab') débouche à une seconde extrémité du corps et est reliée à un gicleur (8'), ledit gicleur définissant une restriction calibrante de section de passage dans ledit conduit, caractérisé en ce que ledit gicleur est formé d'une seule pièce avec ledit corps.Combustion chamber injector (1 ') for a turbomachine, in particular an aircraft, comprising a body (11') comprising at least one fuel injection circuit (C1 ') which comprises an internal duct (12a') of which a downstream end opens out (12aa ') at a first end of the body and is connected to at least one fuel ejection port (50'), and an upstream end (12ab ') opens at a second end of the body and is connected a nozzle (8 '), said nozzle defining a calibrating restriction of passage section in said conduit, characterized in that said nozzle is formed integrally with said body.
Description
(57) injecteur (1 ') de chambre de combustion pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant un corps (11 ') comprenant au moins un circuit (C 1 ') d'injection de carburant qui comporte un conduit interne (12a') dont une extrémité aval débouche (12aa') à une première extrémité du corps et est reliée à au moins un orifice (50') d'éjection de carburant, et une extrémité amont (12ab') débouche à une seconde extrémité du corps et est reliée à un gicleur (8'), ledit gicleur définissant une restriction calibrante de section de passage dans ledit conduit, caractérisé en ce que ledit gicleur est formé d'une seule pièce avec ledit corps.(57) injector (1 ') of combustion chamber for a turbomachine, in particular of an aircraft, comprising a body (11') comprising at least one fuel injection circuit (C 1 ') which comprises an internal duct ( 12a ') of which a downstream end opens (12aa') at a first end of the body and is connected to at least one orifice (50 ') of fuel ejection, and an upstream end (12ab') opens at a second end of the body and is connected to a nozzle (8 '), said nozzle defining a calibrating restriction of passage section in said conduit, characterized in that said nozzle is formed in one piece with said body.
10' T10 'T
Injecteur de chambre de combustion pour une turbomachine et son procédé de fabricationCombustion chamber injector for a turbomachine and its manufacturing process
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne un injecteur de chambre de combustion pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, et son procédé de fabrication.The present invention relates to a combustion chamber injector for a turbomachine, in particular for an aircraft, and its manufacturing method.
ETAT DE L’ARTSTATE OF THE ART
L’état de l’art comprend notamment les documents FR-A1-2 971 039 et FR-A1-3 013 805.The state of the art includes in particular documents FR-A1-2 971 039 and 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’une pluralité d’injecteurs. Les injecteurs sont montés dans la paroi d’un tube à flamme agencé, de préférence, en fond de chambre. Ceci permet de répartir de manière homogène les mélanges provenant des différents injecteurs.A mixture of compressed air and a suitable fuel is generally injected into a combustion chamber of a turbomachine using a plurality of injectors. The injectors are mounted in the wall of a flame tube arranged, preferably, at the bottom of the chamber. This makes it possible to distribute the mixtures coming from the different injectors evenly.
Dans chaque injecteur, un gicleur introduit du carburant à l’extrémité d’un conduit. L’air provient du dernier étage d’un compresseur de la turbomachine et est introduit dans l’injecteur de manière annulaire. L’air et le carburant sont en général introduits dans des tourbillonneurs à canaux orientés en contra-rotation ou des vrilles, puis les particules de carburant sont pulvérisées dans l’air via un mélangeur (dans certains cas mais non exclusifs). Le mélange, enflammé à l’aide d’une bougie située à une distance déterminée, est brûlé dans la chambre. Les gaz générés possèdent alors une haute énergie cinétique, qui est exploitée pour générer de la propulsion ou de l’énergie mécanique.In each injector, a nozzle introduces fuel at the end of a pipe. The air comes from the top stage of a compressor of the turbomachine and is introduced into the injector in an annular manner. The air and fuel are generally introduced into vortices with counter-rotating channels or spins, then the fuel particles are sprayed into the air via a mixer (in some cases, but not exclusive). The mixture, ignited using a candle located at a determined distance, is burned in the chamber. The gases generated then have a high kinetic energy, which is used to generate propulsion or mechanical energy.
Dans la technique actuelle, les injecteurs de carburant sont complexes et coûteux à réaliser. Ceci est notamment dû au fait qu’ils sont composés d’un assemblage de plusieurs pièces (corps d’injecteur, gicleur, joint d’étanchéité, bouchon vissé, filet rapporté, etc.). Le gicleur par exemple est une pièce rapportée dans le corps de l’injecteur, qu’il convient de maintenir en place par serrage au moyen du bouchon vissé. Un serrage optimal est difficile à maîtriser, ce qui entraîne des coûts de production important.In the current technique, fuel injectors are complex and expensive to produce. This is in particular due to the fact that they are made up of an assembly of several parts (injector body, nozzle, seal, screw cap, threaded insert, etc.). The nozzle, for example, is an insert in the body of the injector, which should be held in place by tightening by means of the screw cap. Optimal tightening is difficult to master, which leads to significant production costs.
L’invention propose un perfectionnement à cette technologie, qui est simple, efficace et économique.The invention proposes an improvement to this technology, which is simple, effective and economical.
EXPOSE DE L’INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L’invention propose à cet effet un injecteur de chambre de combustion pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant un corps comprenant au moins un circuit d’injection de carburant qui comporte un conduit interne dont une extrémité aval débouche à une première extrémité du corps et est reliée à au moins un orifice d’éjection de carburant, et une extrémité amont débouche à une seconde extrémité du corps et est reliée à un gicleur, ledit gicleur définissant une restriction calibrante de section de passage dans ledit conduit, caractérisé en ce que ledit gicleur est formé d’une seule pièce avec ledit corps.To this end, the invention provides a combustion chamber injector for a turbomachine, in particular for an aircraft, comprising a body comprising at least one fuel injection circuit which comprises an internal duct, one downstream end of which opens at a first end. of the body and is connected to at least one fuel ejection orifice, and an upstream end opens out to a second end of the body and is connected to a nozzle, said nozzle defining a calibrating restriction of passage section in said conduit, characterized in that said nozzle is formed in one piece with said body.
L’invention permet de simplifier l’injecteur au moyen d’un gicleur intégré au corps de l’injecteur. L’invention permet ainsi de simplifier la conception, le coût de fabrication et la robustesse fonctionnelle de l’injecteur.The invention makes it possible to simplify the injector by means of a nozzle integrated into the body of the injector. The invention thus makes it possible to simplify the design, the manufacturing cost and the functional robustness of the injector.
Dans un mode de réalisation de l’invention, ledit gicleur est formé par un élément en saillie à l’intérieur dudit conduit.In one embodiment of the invention, said nozzle is formed by a protruding element inside said conduit.
La présente invention concerne également une turbomachine, en particulier d’aéronef, comportant au moins un injecteur tel que décrit cidessus.The present invention also relates to a turbomachine, in particular for an aircraft, comprising at least one injector as described above.
La présente invention concerne encore un procédé de fabrication d’un injecteur tel que décrit ci-dessus, dans lequel il comprend une étape de réalisation d’une seule pièce dudit corps avec ledit gicleur.The present invention also relates to a method of manufacturing an injector as described above, in which it comprises a step of producing a single piece of said body with said nozzle.
Avantageusement, le corps est réalisé d’une seule pièce par fusion laser sur lits de poudre, par fonderie ou procédé MIM (Métal Injection Moulding).Advantageously, the body is made in one piece by laser fusion on powder beds, by foundry or MIM (Metal Injection Molding) process.
Le gicleur comprend un orifice calibré de passage de carburant, qui peut être obtenu directement lors de la réalisation dudit corps. En variante, l’orifice calibré de passage de carburant est obtenu par usinage, de préférence EDM, après la réalisation dudit corps.The nozzle comprises a calibrated orifice for the passage of fuel, which can be obtained directly during the production of said body. As a variant, the calibrated fuel passage orifice is obtained by machining, preferably EDM, after the said body has been produced.
DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF THE FIGURES
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description given by way of non-limiting example and with reference to the appended drawings, in which:
- les figures 1a et 1b sont des vues respectivement éclatée et en coupe d’un injecteur de carburant selon la technique antérieure,FIGS. 1a and 1b are respectively exploded and sectional views of a fuel injector according to the prior art,
- les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe d’injecteurs de carburant selon l’invention,FIGS. 2 and 3 are schematic sectional views of fuel injectors according to the invention,
- la figure 4 est une vue très schématique d’une machine de réalisation d’un injecteur selon l’invention, par fabrication additive.- Figure 4 is a very schematic view of a machine for producing an injector according to the invention, by additive manufacturing.
DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION
En référence à la vue éclatée et à la vue en coupe des figures respectives 1a et 1b, un injecteur 1 de la technique antérieure, tel que décrit dans la demande FR-A1-2 971 039, comporte une bride de fixation 10 sur un carter 2 de chambre de combustion annulaire 3, un corps 11 d’axe longitudinal X’X de référence de l’injecteur, et un tourbillonneur circulaire 4 de paroi centrale 14 et d’axe de symétrie ΥΎ incliné par rapport à l’axe X’X. Cette paroi centrale 14 permet de projeter, à travers l’ouverture 15 d’un fourreau 5, un mélange air/carburant dans un tube à flamme 6 qui prend appui sur le fourreau 5. Le tourbillonneur 4 est dimensionné de sorte que les ailettes 40 de ce tourbillonneur, régulièrement réparties en périphérie de la paroi centrale 14, prennent appui de manière auto-ajustée et autocentrée sur le bord de l’ouverture 15.With reference to the exploded view and the sectional view of the respective figures 1a and 1b, an injector 1 of the prior art, as described in application FR-A1-2 971 039, comprises a fixing flange 10 on a casing 2 of the annular combustion chamber 3, a body 11 of longitudinal axis X'X of the injector reference, and a circular swirl 4 of central wall 14 and of axis of symmetry ΥΎ inclined with respect to the axis X ' X. This central wall 14 makes it possible to project, through the opening 15 of a sheath 5, an air / fuel mixture into a flame tube 6 which bears on the sheath 5. The swirl 4 is dimensioned so that the fins 40 of this whirlpool, regularly distributed around the periphery of the central wall 14, bear in a self-adjusting and self-centered manner on the edge of the opening 15.
L’injecteur 1 comprend ici un double circuit d’injection de carburant qui se compose d’un circuit de carburant de démarrage C1, apte à déclencher l’allumage de la chambre 3 et à fonctionner dans tous les régimes de vol, et d’un circuit de carburant principal C2, apte à fonctionner dans tous les régimes de vol suite au démarrage.The injector 1 here comprises a double fuel injection circuit which consists of a starting fuel circuit C1, capable of triggering the ignition of the chamber 3 and of operating in all flight regimes, and of a main fuel system C2, capable of operating in all flight regimes following start-up.
Les circuits C1 et C2 sont couplés à des tubulures d’alimentation en carburant (non représentés). Ces circuits sont constitués d’alésages d’accès 2a, 2b formés dans la bride de fixation 10, en liaison avec des conduits longitudinaux parallèles, respectivement 12a et 12b, s’étendant dans le corps 11 en appui sur des douilles d’étanchéité 13a et 13b logées dans ce tube. Ces conduits s’étendent dans le corps 11 parallèlement à l’axe longitudinal X’X et débouchent dans la chambre de combustion 3 par la paroi centrale 14.The C1 and C2 circuits are coupled to fuel supply pipes (not shown). These circuits consist of access bores 2a, 2b formed in the fixing flange 10, in connection with parallel longitudinal conduits, respectively 12a and 12b, extending in the body 11 bearing on sealing sockets 13a and 13b housed in this tube. These conduits extend in the body 11 parallel to the longitudinal axis X’X and open into the combustion chamber 3 through the central wall 14.
Concernant le circuit de démarrage C1, le conduit 12a débouche en une extrémité 12e - sensiblement au centre d’une portion hémisphérique 11s en prolongement du corps 11. De plus, à cette extrémité, le conduit 12a loge - dans un évidement cylindrique 21 d’axe incliné confondu avec l’axe ΥΎ du tourbillonneur 4 - une rampe hélicoïdale de carburant 7. L’évidement 21 présente une extrémité conique 21c couplée, à travers la paroi centrale 14 du tourbillonneur 4, à un canal central 41 d’axe confondu avec l’axe Y Ύ du tourbillonneur 4 ou de l’évidement 21. Ce canal central 41 débouche dans la chambre de combustion 3 pour former un orifice d’éjection de carburant.Regarding the starting circuit C1, the conduit 12a opens at one end 12e - substantially at the center of a hemispherical portion 11s in extension of the body 11. In addition, at this end, the conduit 12a accommodates - in a cylindrical recess 21 of inclined axis coincident with the axis ΥΎ of the vortex 4 - a helical fuel rail 7. The recess 21 has a conical end 21c coupled, through the central wall 14 of the vortex 4, to a central channel 41 of axis coincident with the axis Y Ύ of the vortex 4 or of the recess 21. This central channel 41 opens into the combustion chamber 3 to form a fuel ejection orifice.
Concernant le circuit principal C2, un gicleur 8 est monté dans l’alésage d’accès 2b de la bride 10. Ce gicleur permet de calibrer le débit de carburant qui varie suivant les phases de vol. Après un coude 12c, le conduit longitudinal 12b est orienté dans une portion finale 12f parallèlement à l’axe ΥΎ et débouche dans un canal annulaire 16 réalisé dans la portion hémisphérique 11s. Ce canal annulaire 16 présente deux extrémités 16e. En d’autres termes, ce canal n’est pas bouclé sur luimême. Ainsi, aucune zone « morte >> où le carburant pourrait stagner ne se forme.Regarding the main circuit C2, a nozzle 8 is mounted in the access bore 2b of the flange 10. This nozzle is used to calibrate the fuel flow which varies according to the flight phases. After a bend 12c, the longitudinal duct 12b is oriented in a final portion 12f parallel to the axis ΥΎ and opens into an annular channel 16 produced in the hemispherical portion 11s. This annular channel 16 has two ends 16e. In other words, this channel is not closed in on itself. Thus, no "dead" area where fuel could stagnate forms.
Le canal annulaire 16 est brasé sur la paroi centrale à l’aide d’une brasure 20 qui laisse apparaître la forme non bouclée du canal annulaireThe annular channel 16 is brazed to the central wall using a solder 20 which reveals the non-looped shape of the annular channel
16. Ce canal annulaire 16 communique avec des canaux gicleurs 42 agencés radialement et répartis de manière équidistante autour du canal central 41.16. This annular channel 16 communicates with spray channels 42 arranged radially and distributed equidistantly around the central channel 41.
Les canaux radiaux 42 présentent une orientation selon des axes K’K symétriquement inclinés par rapport à l’axe ΥΎ du canal central 41 (figure 1b), et en contra-rotation par rapport à l’inclinaison des ailettes 40 du tourbillonneur 4.The radial channels 42 have an orientation along axes K’K symmetrically inclined with respect to the axis ΥΎ of the central channel 41 (FIG. 1b), and in counter-rotation with respect to the inclination of the fins 40 of the swirler 4.
Le flux d’air en entrée FE - provenant du dernier étage de compression - traverse des ouvertures 170 formées dans un couvercle évasé 17 prolongeant le corps 11, et est ensuite guidé dans un circuit d’air C3 circulant dans un espace inter-sphérique « E >>. Cet espace « E >> est formé entre deux portions de sphères concentriques formées par la portion 11s et partiellement par le fourreau 5 dans une partie sphérique 5s enveloppant la portion 11s du corps d’injecteur. Le fourreau présente une partie cylindrique à section circulaire 5c, qui permet d’assurer un appui au tube à flamme 6 et au couvercle évasé 17 du tube 11.The inlet air flow F E - coming from the last compression stage - passes through openings 170 formed in a flared cover 17 extending the body 11, and is then guided in an air circuit C3 circulating in an inter-spherical space "E >>. This space "E" is formed between two portions of concentric spheres formed by the portion 11s and partially by the sleeve 5 in a spherical portion 5s enveloping the portion 11s of the injector body. The sheath has a cylindrical part with circular section 5c, which makes it possible to provide support for the flame tube 6 and for the flared cover 17 of the tube 11.
Le circuit de démarrage central C1 est thermiquement protégé de la cokéfaction par la circulation du carburant dans le canal annulaire 16 du circuit principal C2, ce circuit principal étant lui-même thermiquement protégé par le flux d’air périphérique F circulant dans l’espace intersphérique « E >> du circuit d’air C3.The central starting circuit C1 is thermally protected from coking by the circulation of the fuel in the annular channel 16 of the main circuit C2, this main circuit itself being thermally protected by the flow of peripheral air F circulating in the interspherical space "E >> of the air circuit C3.
En sortie d'injecteur 1, le flux d’air Fs forme, en passant entre les ailettes 40, un cône d’air Ca enveloppant le cône de sortie de carburant Cs du circuit principal C2.At the outlet of injector 1, the air flow Fs forms, passing between the fins 40, an air cone Ca enveloping the fuel outlet cone Cs of the main circuit C2.
Comme on peut l’apprécier sur les figures 1a et 1b, l’injecteur 1 comporte un grand nombre de pièces, ce qui le rend coûteux et aussi complexe à réaliser.As can be seen in Figures 1a and 1b, the injector 1 has a large number of parts, which makes it expensive and also complex to produce.
Les figures 2 et 3 montrent des exemples de réalisation de l’invention, dans lequel le corps 11’ de l’injecteur 1’ comprend au moins un circuit C1 d’injection de carburant qui comporte un conduit interne 12a’ dont une extrémité aval 12aa’ débouche à une première extrémité du corps et est reliée à au moins un orifice 50’ d’éjection de carburant, et une extrémité amont 12ab’ débouche à une seconde extrémité du corps et est reliée à un gicleur 8’. Les termes amont et aval font référence au sens d’écoulement du carburant dans le conduit 12a’. De façon classique, le gicleur 8’ définit une restriction calibrante de section de passage dans le conduit 12a’.FIGS. 2 and 3 show exemplary embodiments of the invention, in which the body 11 'of the injector 1' comprises at least one fuel injection circuit C1 which comprises an internal conduit 12a 'including a downstream end 12aa 'opens at a first end of the body and is connected to at least one orifice 50' of fuel ejection, and an upstream end 12ab 'opens at a second end of the body and is connected to a nozzle 8'. The terms upstream and downstream refer to the direction of flow of the fuel in the duct 12a ’. Conventionally, the nozzle 8 ′ defines a calibrating restriction of passage section in the conduit 12a ’.
Selon l’invention, le gicleur 8’ est formé d’une seule pièce avec le corps 11’. Dans l’exemple représenté, le conduit 12a’ a une portion rectiligne sensiblement cylindrique et le gicleur 8’ est formé par un élément en saillie à l’intérieur du conduit et à proximité de l’extrémité 12ab’.According to the invention, the nozzle 8 ’is formed in one piece with the body 11’. In the example shown, the conduit 12a ’has a substantially cylindrical rectilinear portion and the nozzle 8’ is formed by a protruding element inside the conduit and close to the end 12ab ’.
Dans l’exemple représenté, le corps 11’ est également formé d’une seule pièce avec une bride annulaire externe de fixation 10’.In the example shown, the body 11 ’is also formed in one piece with an external annular fixing flange 10’.
On comprend ainsi que le gicleur 8’ est intégré au corps 11’ de l’injecteur 1’. La fabrication de l’injecteur comprend donc une étape de réalisation d’une seule pièce du corps 11 ’ avec le gicleur 8’.It is thus understood that the nozzle 8 ’is integrated into the body 11’ of the injector 1 ’. The manufacture of the injector therefore includes a step of producing a single piece of the body 11 ’with the nozzle 8’.
Avantageusement, le corps est réalisé d’une seule pièce par fusion laser sur lits de poudre, par fonderie ou procédé MIM (moulage par injection de métal).Advantageously, the body is made in one piece by laser fusion on powder beds, by foundry or MIM process (metal injection molding).
La figure 4 montre une machine de fabrication d’un injecteur par fabrication additive et en particulier par fusion sélective de couches de poudre par faisceau de haute énergie.FIG. 4 shows a machine for manufacturing an injector by additive manufacturing and in particular by selective melting of layers of powder by high energy beam.
La machine comprend un bac d'alimentation 170 contenant de la poudre métallique, un rouleau 130 pour transvaser cette poudre depuis ce bac 170 et étaler une première couche 110 de cette poudre sur un support de construction 180 (il peut s'agir d'un support massif, d'une partie d'une autre pièce ou d'une grille support utilisée pour faciliter la construction de certaines pièces).The machine comprises a supply container 170 containing metal powder, a roller 130 for transferring this powder from this container 170 and spreading a first layer 110 of this powder on a construction support 180 (it may be a solid support, a part of another room or a support grid used to facilitate the construction of certain rooms).
La machine comprend également un bac de recyclage 140 pour récupérer une infime partie de la poudre usagée (en particulier non fondue ou non frittée) et la majeure partie de la poudre en excès, après étalement de la couche de poudre sur le support de construction 180. Ainsi, la majeure partie de la poudre du bac de recyclage est composée de poudre neuve. Aussi, ce bac de recyclage 140 est communément appelé par la profession bac de trop plein ou cendrier.The machine also comprises a recycling bin 140 for recovering a tiny part of the used powder (in particular not melted or unsintered) and the major part of the excess powder, after spreading the powder layer on the construction support 180 Thus, most of the powder in the recycling bin is made up of new powder. Also, this recycling bin 140 is commonly called by the profession overflow bin or ashtray.
Cette machine comprend également un générateur 190 de faisceau laser 195, et un système de pilotage 150 apte à diriger ce faisceau 195 sur n'importe quelle région du support de construction 180 de façon à balayer n'importe quelle région d'une couche de poudre. La mise en forme du faisceau laser et la variation de son diamètre sur le plan focal se font respectivement au moyen d'un dilatateur de faisceau 152 et d'un système de focalisation 154, l'ensemble constituant le système optique.This machine also includes a generator 190 of laser beam 195, and a control system 150 capable of directing this beam 195 onto any region of the construction support 180 so as to sweep any region of a layer of powder. . The shaping of the laser beam and the variation of its diameter on the focal plane are done respectively by means of a beam dilator 152 and a focusing system 154, the assembly constituting the optical system.
Cette machine peut appliquer le procédé assimilable à un procédé de dépôt direct de métal ou DMD (acronyme de l’anglais Direct Métal Déposition) sur une poudre et peut utiliser n'importe quel faisceau de haute énergie en place du faisceau laser 195, tant que ce faisceau est suffisamment énergétique pour dans le premier cas fondre ou dans l'autre cas former des cols ou ponts entre les particules de poudre et une partie du matériau sur lequel les particules reposent.This machine can apply the process similar to a direct metal deposition process or DMD (acronym for English Direct Métal Déposition) on a powder and can use any high energy beam in place of the laser beam 195, as long as this beam is sufficiently energetic to in the first case melt or in the other case to form necks or bridges between the powder particles and part of the material on which the particles rest.
Le rouleau 130 peut être remplacé par un autre système de dépose approprié, tel qu'un dévidoir (ou trémie) associé à une lame de raclage, à un couteau ou à une brosse, apte à transvaser et étaler la poudre en couche.The roller 130 can be replaced by another suitable depositing system, such as a reel (or hopper) associated with a scraper blade, a knife or a brush, capable of transferring and spreading the powder in a layer.
Le système de pilotage 150 comprend par exemple au moins un miroir 155 orientable sur lequel le faisceau laser 195 se réfléchit avant d'atteindre une couche de poudre dont chaque point de la surface se trouve située toujours à la même hauteur par rapport à la lentille de focalisation, contenue dans le système de focalisation 154, la position angulaire de ce miroir 155 étant pilotée par une tête galvanométrique pour que le faisceau laser balaye au moins une région de la première couche de poudre, et suive ainsi un profil de pièce pré-établi.The piloting system 150 comprises for example at least one orientable mirror 155 on which the laser beam 195 is reflected before reaching a layer of powder, each point of the surface of which is always located at the same height relative to the lens. focusing, contained in the focusing system 154, the angular position of this mirror 155 being controlled by a galvanometric head so that the laser beam scans at least one region of the first layer of powder, and thus follows a pre-established part profile .
La machine fonctionne de la façon suivante. On dépose à l'aide du rouleau 130 une première couche 110 de poudre d'un matériau sur le support de construction 180, cette poudre étant transvasée depuis un bac d'alimentation 170 lors d'un mouvement aller du rouleau 130 puis elle est raclée, et éventuellement légèrement compactée, lors d'un (ou de plusieurs) mouvement(s) de retour du rouleau 130. L'excédent de poudre est récupéré dans le bac de recyclage 140. On porte une région de cette première couche 110 de poudre, par balayage avec le faisceau laser 195, à une température supérieure à la température de fusion de cette poudre (température de liquidus). La tête galvanométrique est commandée selon les informations contenues dans la base de données de l'outil informatique utilisé pour la conception et la fabrication assistées par ordinateur de la pièce à fabriquer. Ainsi, les particules de poudre 160 de cette région de la première couche 110 sont fondues et forment un premier cordon 115 d'un seul tenant, solidaire avec le support de construction 180. On abaisse le support 180 d'une hauteur correspondant à l’épaisseur déjà définie de la première couche (entre 20 et 100 pm et en général de 30 à 50 pm). L'épaisseur de la couche de poudre à fusionner ou à consolider reste une valeur variable d'une couche à l'autre car elle est fort dépendante de la porosité du lit de poudre et de sa planéité alors que le déplacement préprogrammé du support 180 est une valeur invariable au jeu près. On dépose ensuite une deuxième couche 120 de poudre sur la première couche 110 et sur ce premier cordon 115, puis on chauffe par exposition au faisceau laser 195 une région de la deuxième couche 20 qui est située partiellement ou complètement au-dessus de ce premier cordon 115, de telle sorte que les particules de poudre de cette région de la deuxième couche 120 sont fondues, avec au moins une partie du premier élément 15, et forment un deuxième cordon d'un seul tenant ou consolidé 125, l'ensemble de ces deux cordons 115 et 125 formant un bloc d'un seul tenant. A cet effet, le deuxième cordon 125 est avantageusement déjà entièrement lié dès qu'une partie de ce deuxième cordon 125 se lie au premier élément 115. On poursuit ensuite ce processus de construction de la pièce couche par couche en ajoutant des couches supplémentaires de poudre sur l'ensemble déjà formé. Le balayage avec le faisceau 195 permet de construire chaque couche en lui donnant une forme en accord avec la géométrie de la pièce à réaliser. Les couches inférieures de la pièce se refroidissent plus ou moins vite au fur et à mesure que les couches supérieures de la pièce se construisent.The machine works as follows. Using the roller 130, a first layer 110 of powder of a material is deposited on the construction support 180, this powder being transferred from a feed tank 170 during a forward movement of the roller 130, then it is scraped , and possibly slightly compacted, during one (or more) movement (s) of return of the roller 130. The excess powder is recovered in the recycling tank 140. A region of this first layer 110 of powder is carried , by scanning with the laser beam 195, at a temperature higher than the melting temperature of this powder (liquidus temperature). The galvanometric head is ordered according to the information contained in the database of the computer tool used for the computer-aided design and manufacture of the part to be manufactured. Thus, the powder particles 160 of this region of the first layer 110 are melted and form a first bead 115 in one piece, integral with the construction support 180. The support 180 is lowered by a height corresponding to the already defined thickness of the first layer (between 20 and 100 μm and in general from 30 to 50 μm). The thickness of the layer of powder to be merged or consolidated remains a variable value from one layer to another because it is highly dependent on the porosity of the powder bed and its flatness while the preprogrammed movement of the support 180 is an invariable value to the nearest game. A second layer 120 of powder is then deposited on the first layer 110 and on this first bead 115, then a region of the second layer 20 which is partially or completely above this first bead is heated by exposure to the laser beam 195 115, so that the powder particles of this region of the second layer 120 are melted, with at least part of the first element 15, and form a second integral or consolidated bead 125, all of these two cords 115 and 125 forming a block in one piece. To this end, the second bead 125 is advantageously already fully bonded as soon as part of this second bead 125 binds to the first element 115. This process of building the part is then continued layer by layer by adding additional layers of powder on the set already formed. The scanning with the beam 195 makes it possible to construct each layer by giving it a shape in accordance with the geometry of the part to be produced. The lower layers of the room cool more or less quickly as the upper layers of the room are built.
Afin de diminuer la contamination de la pièce, par exemple en oxygène dissous, en oxyde(s) ou en un autre polluant lors de sa fabrication couche par couche telle que décrite ci-dessus, cette fabrication doit être effectuée dans une enceinte à degré d'hygrométrie contrôlée et adaptée au couple procédé/matériau, remplie d'un gaz neutre (non réactif) vis-à-vis du matériau considéré tel que l'azote (N2), l'argon (Ar) ou l'hélium (He) avec ou non addition d'une faible quantité d'hydrogène (H2) connu pour son pouvoir réducteur. Un mélange d'au moins deux de ces gaz peut être aussi considéré. Pour empêcher la contamination, notamment par l'oxygène du milieu environnant, il est d'usage de mettre cette enceinte en surpression.In order to reduce contamination of the part, for example dissolved oxygen, oxide (s) or another pollutant during its layer-by-layer manufacture as described above, this manufacture must be carried out in an enclosure at degree d '' hygrometry controlled and adapted to the process / material pair, filled with a neutral gas (non-reactive) vis-à-vis the material considered such as nitrogen (N2), argon (Ar) or helium (He ) with or without the addition of a small amount of hydrogen (H2) known for its reducing power. A mixture of at least two of these gases can also be considered. To prevent contamination, in particular by oxygen from the surrounding environment, it is customary to put this enclosure under overpressure.
Ainsi selon l'état de l'art actuel, la fusion sélective ou le frittage sélectif par laser permet de construire avec une bonne précision dimensionnelle des pièces faiblement polluées dont la géométrie en trois dimensions peut être complexe.Thus, according to the current state of the art, selective melting or selective sintering by laser makes it possible to build with good dimensional accuracy of lightly polluted parts whose geometry in three dimensions can be complex.
La fusion sélective ou le frittage sélectif par laser utilise en outre de préférence des poudres de morphologie sphérique, propres (c'est-à-dire non contaminées par des éléments résiduels provenant de la synthèse), très fines (la dimension de chaque particule est comprise entre 1 et 100 pm et de préférence entre 45 et 90 pm), ce qui permet d'obtenir un excellent état de surface de la pièce finie. La poudre est de préférence en alliage métallique, par exemple à base nickel.The selective melting or selective sintering by laser also preferably uses powders of spherical morphology, clean (that is to say not contaminated by residual elements originating from the synthesis), very fine (the dimension of each particle is between 1 and 100 pm and preferably between 45 and 90 pm), which makes it possible to obtain an excellent surface condition of the finished part. The powder is preferably made of a metal alloy, for example based on nickel.
La fusion sélective ou le frittage sélectif par laser permet par ailleurs une diminution des délais de fabrication, des coûts et des frais fixes, par rapport à une pièce moulée, injectée ou usinée dans la masse.Selective melting or selective sintering by laser also makes it possible to reduce manufacturing times, costs and fixed costs, compared to a part molded, injected or machined in the mass.
Le gicleur 8’ peut être réalisé, lors de la fabrication additive, directement avec un orifice 8a’ calibré de passage de carburant (figures 2 et 3). En variante, cet orifice calibré est obtenu par usinage, de préférence EDM, après la réalisation dudit corps.The nozzle 8 'can be produced, during additive manufacturing, directly with an orifice 8a' calibrated for fuel passage (Figures 2 and 3). As a variant, this calibrated orifice is obtained by machining, preferably EDM, after the production of said body.
ilhe
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1661318A FR3059047B1 (en) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | COMBUSTION CHAMBER INJECTOR FOR A TURBOMACHINE AND ITS MANUFACTURING PROCESS |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1661318A FR3059047B1 (en) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | COMBUSTION CHAMBER INJECTOR FOR A TURBOMACHINE AND ITS MANUFACTURING PROCESS |
| FR1661318 | 2016-11-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3059047A1 true FR3059047A1 (en) | 2018-05-25 |
| FR3059047B1 FR3059047B1 (en) | 2020-08-28 |
Family
ID=58314385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1661318A Active FR3059047B1 (en) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | COMBUSTION CHAMBER INJECTOR FOR A TURBOMACHINE AND ITS MANUFACTURING PROCESS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3059047B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021014074A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Safran Helicopter Engines | Fuel injector with a purge circuit for an aircraft turbine engine |
| FR3107564A1 (en) * | 2020-02-24 | 2021-08-27 | Safran Helicopter Engines | Combustion assembly for turbomachine |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE175129C (en) * | ||||
| US2453378A (en) * | 1941-11-07 | 1948-11-09 | Asiatic Petroleum Co Ltd | Liquid-cooled nozzle arrangement for combustion chambers of jet propulsion apparatus |
| US3904119A (en) * | 1973-12-05 | 1975-09-09 | Avco Corp | Air-fuel spray nozzle |
| US20110079667A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-07 | Honza Stastny | Fuel nozzle and method of repair |
| US20120047902A1 (en) * | 2008-10-15 | 2012-03-01 | Tuthill Richard S | Fuel delivery system for a turbine engine |
| FR2971039A1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-08-03 | Turbomeca | GAS TURBINE FUEL COMBUSTION CHAMBER INJECTOR WITH DOUBLE FUEL CIRCUIT AND COMBUSTION CHAMBER EQUIPPED WITH AT LEAST ONE SUCH INJECTOR |
| EP2497922A2 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-12 | Delavan Inc. | Systems and methods for cooling a staged airblast fuel injector |
| FR2998497A1 (en) * | 2012-11-29 | 2014-05-30 | Ass Pour La Rech Et Le Dev De Methodes Et Processus Ind Armines | Manufacturing e.g. intermetallic part, comprises providing a material in form of powder particles, depositing a first layer of powder of the material on support, and scanning an area of first layer by a beam to heat the powder |
| GB2516445A (en) * | 2013-07-22 | 2015-01-28 | Rolls Royce Plc | A fuel spray nozzle |
| US20150285502A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-08 | General Electric Company | Fuel nozzle shroud and method of manufacturing the shroud |
| US20160033136A1 (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Gas turbine combustor |
-
2016
- 2016-11-21 FR FR1661318A patent/FR3059047B1/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE175129C (en) * | ||||
| US2453378A (en) * | 1941-11-07 | 1948-11-09 | Asiatic Petroleum Co Ltd | Liquid-cooled nozzle arrangement for combustion chambers of jet propulsion apparatus |
| US3904119A (en) * | 1973-12-05 | 1975-09-09 | Avco Corp | Air-fuel spray nozzle |
| US20120047902A1 (en) * | 2008-10-15 | 2012-03-01 | Tuthill Richard S | Fuel delivery system for a turbine engine |
| US20110079667A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-07 | Honza Stastny | Fuel nozzle and method of repair |
| FR2971039A1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-08-03 | Turbomeca | GAS TURBINE FUEL COMBUSTION CHAMBER INJECTOR WITH DOUBLE FUEL CIRCUIT AND COMBUSTION CHAMBER EQUIPPED WITH AT LEAST ONE SUCH INJECTOR |
| EP2497922A2 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-12 | Delavan Inc. | Systems and methods for cooling a staged airblast fuel injector |
| FR2998497A1 (en) * | 2012-11-29 | 2014-05-30 | Ass Pour La Rech Et Le Dev De Methodes Et Processus Ind Armines | Manufacturing e.g. intermetallic part, comprises providing a material in form of powder particles, depositing a first layer of powder of the material on support, and scanning an area of first layer by a beam to heat the powder |
| GB2516445A (en) * | 2013-07-22 | 2015-01-28 | Rolls Royce Plc | A fuel spray nozzle |
| US20150285502A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-08 | General Electric Company | Fuel nozzle shroud and method of manufacturing the shroud |
| US20160033136A1 (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Gas turbine combustor |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021014074A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Safran Helicopter Engines | Fuel injector with a purge circuit for an aircraft turbine engine |
| FR3099231A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-29 | Safran Helicopter Engines | PURGE CIRCUIT FUEL INJECTOR FOR AN AIRCRAFT TURBOMACHINE |
| CN114222889A (en) * | 2019-07-24 | 2022-03-22 | 赛峰直升机发动机公司 | Fuel injector with purge circuit for aircraft turbine engine |
| US11892166B2 (en) | 2019-07-24 | 2024-02-06 | Safran Helicopter Engines | Fuel injector with a purge circuit for an aircraft turbine engine |
| CN114222889B (en) * | 2019-07-24 | 2024-08-23 | 赛峰直升机发动机公司 | Fuel injector with purge circuit for an aircraft turbine engine |
| FR3107564A1 (en) * | 2020-02-24 | 2021-08-27 | Safran Helicopter Engines | Combustion assembly for turbomachine |
| WO2021170947A1 (en) * | 2020-02-24 | 2021-09-02 | Safran Helicopter Engines | Combustion assembly |
| CN115244289A (en) * | 2020-02-24 | 2022-10-25 | 赛峰直升机引擎公司 | combustion assembly |
| US12044410B2 (en) | 2020-02-24 | 2024-07-23 | Safran Helicopter Engines | Integral flow rate limiter and fuel injector for a gas turbine combustor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3059047B1 (en) | 2020-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2567888C (en) | Method for producing a leak prevention unit for a sealing labyrinth, thermomechanical part and turbine engine comprising such a leak prevention unit | |
| FR3058510B1 (en) | HEAT EXCHANGER | |
| US9759356B2 (en) | Insulated flowpath assembly | |
| FR3054799A1 (en) | PROCESS FOR REPAIRING BY RECHARGING A PLURALITY OF TURBOMACHINE PARTS | |
| FR2712030A1 (en) | Injection system and associated tricoaxial injection elements. | |
| EP0248731A1 (en) | Gas turbine combustion chamber having mixing orifices which assure the positioning of a hot wall on a cool wall | |
| FR3064023A1 (en) | TURBINE RING ASSEMBLY | |
| FR3056637A1 (en) | TURBINE RING ASSEMBLY WITH COLD SETTING | |
| US20160003157A1 (en) | Additive manufactured tube assembly | |
| FR2893268A1 (en) | METHOD OF MAKING A REBORD LOCATED AT THE FREE END OF A DAWN, DAWN OBTAINED BY THIS PROCESS AND TURBOMACHINE EQUIPPED WITH SUCH | |
| EP3720711A1 (en) | Method for in situ additive manufacturing of a coating on a turbomachine casing | |
| FR3066936B1 (en) | IMPROVED CO-CLEANING WELDING PROCESS | |
| FR3059047A1 (en) | COMBUSTION CHAMBER INJECTOR FOR TURBOMACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
| CA2567881C (en) | Thermomechanical part of turbine engine for rotation about a longitudinal axis including an annular sealing element, and process for the manufacture thereof | |
| FR3081211A1 (en) | ASSEMBLY FOR A TURBOMACHINE COMBUSTION CHAMBER | |
| WO2018046862A1 (en) | Method for manufacturing a part of electroconductive material by additive manufacturing | |
| FR2791589A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A COOLING ROCKET MOTOR NOZZLE AND NOZZLE OBTAINED | |
| WO2021198598A1 (en) | Method for additive manufacturing of a wall for a turbine engine, comprising at least one cooling aperture | |
| EP3408522B1 (en) | Injection element having an ignition device | |
| EP2667999B1 (en) | Method of perforating a wall of a combustion chamber | |
| FR3080672A1 (en) | PRECHAMBER FOR ANNULAR FLOW-RATE COMBUSTION CHAMBER FOR GAS TURBINE ENGINE | |
| FR3060608A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING ABRADABLE STRUCTURE FOR TURBOMACHINE | |
| EP3980692B1 (en) | Method for manufacturing a flame tube for a turbomachine | |
| FR3071758A1 (en) | ELECTRODE-HOLDING DEVICE (S) FOR ELECTROEROSION MACHINING, AND METHOD OF OBTAINING THE SAME | |
| CA3050019C (en) | Flow mixer with a changing thickness |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20180525 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |