EP2288798A1 - Carter comprenant une ceinture peripherique pour rotor de turbomachine - Google Patents

Carter comprenant une ceinture peripherique pour rotor de turbomachine

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EP2288798A1
EP2288798A1 EP09757683A EP09757683A EP2288798A1 EP 2288798 A1 EP2288798 A1 EP 2288798A1 EP 09757683 A EP09757683 A EP 09757683A EP 09757683 A EP09757683 A EP 09757683A EP 2288798 A1 EP2288798 A1 EP 2288798A1
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EP
European Patent Office
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belt
carter
housing
casing
fitting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09757683A
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German (de)
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Inventor
Guy Bernard Vauchel
Pierre André Marcel Baudu
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Safran Nacelles SAS
Original Assignee
Aircelle SA
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Publication date
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    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
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    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
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    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to a casing for a turbomachine rotor, and more particularly to a turbojet fan casing.
  • An aircraft is driven by several turbojet engines each housed in a nacelle also housing a set of ancillary actuating devices related to its operation and providing various functions when the turbojet engine is in operation or stopped, such as for example, a system of operation. thrust reversal.
  • a nacelle generally has a structure comprising an air inlet upstream of the engine, a median section intended to surround a fan of the turbojet engine, and a downstream section intended to surround the combustion chamber of the turbojet engine and housing means for thrust reversal.
  • the blower of the turbojet engine essentially consists of a rotary shaft carrying a plurality of blades. At their radial end, the blades are surrounded circumferentially by a housing.
  • Blower housings are generally machined metal elements.
  • Such an embodiment makes it easy to add circumferential webs of structural reinforcement to a shell between the two ends of the housing, said webs then being able to also support engine or nacelle equipment.
  • these housings can be made of composite material, especially carbon fiber.
  • the present invention aims at overcoming the disadvantages mentioned above and consists for this purpose in a casing for a turbomachine rotor, more particularly for a turbojet fan, comprising a peripheral belt designed to form a clamping collar enclosing the housing, characterized in that the belt carries at least one fitting or a sail for attaching equipment.
  • the latter can be used to support the attachment elements and accessory wings of a nacelle or turbojets to be fixed at said casing.
  • the casing can thus be designed from the outset to receive fastening means determined and adapted to the belt and will not have to be modified to directly integrate the fittings and sails accessories. Furthermore, in case of addition of hardware or sails, they can be easily added to the belt without risking to damage the integrity of the housing by adding new fasteners.
  • the belt is made from a resealable tape on itself.
  • the belt is made from at least two partially peripheral strips and able to be joined together.
  • the belt is made from two substantially half-peripheral strips.
  • the belt is mainly metallic.
  • the installation of fittings or sails can then be carried out as in the prior art.
  • the belt is made mainly of composite material, in particular from braided composite fibers.
  • the housing comprises abutments, located on either side of the belt so as to ensure the positioning and centering of the latter, and / or stops capable of preventing any rotational movement of the latter.
  • the belt is glued to the housing.
  • the housing has at least at the belt level, a surface having a coefficient of friction with at least a portion of a belt surface sufficient to limit or prevent rotation of the belt around the housing.
  • the housing comprises at least two belts capable of holding each at least one base of at least one fitting, said base being inserted between the belt and the housing.
  • the belt is held on the housing by at least one discrete fixing means.
  • the present invention also relates to a propulsion unit comprising a turbojet engine housed in a nacelle, characterized in that it comprises a fan casing according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic representation in longitudinal section of a housing surrounding a blower of a turbojet engine.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a fastening of a belt according to the invention around the casing of FIG. 1.
  • Figure 3 is a schematic representation of a fitting mounted on the belt of Figure 2, said fitting being oriented perpendicularly to the belt.
  • Figure 4 is a schematic representation of a fitting mounted on the belt of Figure 2, said fitting being oriented in the plane of the belt.
  • Figure 5 is an enlarged partial view in cross section of the belt of Figure 2 associated with a housing holding stop.
  • Figure 6 is a partial schematic longitudinal sectional view of a belt disposed in a groove presented by the housing.
  • Figure 7 is a schematic representation in longitudinal section of a fitting held on the housing with two belts according to the invention.
  • Figure 8 is a partial schematic representation in longitudinal section of two belts held on the housing with the aid of discrete fixing means.
  • FIG. 1 shows a fan 1 of a turbojet engine 2, said fan 1 comprising a rotary shaft 4 carrying a set of peripheral blades 3. At their radial end, the blades are surrounded circumferentially by a casing 5 ensuring aerodynamic continuity. internal between an inner wall of an air inlet structure (not visible) and an inner wall of a downstream section (not visible) of a nacelle.
  • the housing 5 is surrounded by a peripheral belt 6 in the manner of a clamp.
  • the belt 6 shown in Figure 2 is made from a resealable tape on itself around said housing 5 having to do two ends 7, 8 brought, in the closed position, facing one another preferably at a longitudinal median plane of the casing 5
  • the belt 6 is kept closed around the casing 5 by a screw system 9 / nut 10.
  • a screw system 9 / nut 10 Such a fixing system makes it easy to adapt the tightening of the belt 6 to the casing 5.
  • Figures 3 and 4 each show a fitting 12, 13 carried by the belt 6.
  • the fitting 12 has a foot 12a fixed in the belt 6 by means of fixing means 12b nuts.
  • the fitting 12 is mounted perpendicularly to the belt 6.
  • the fitting 13 has a foot 13a fixed in the belt 6 by means of fixing means 13b nuts.
  • the fitting 13 is mounted in the axis at the waistband 6.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate the fact that the number, the size, the position, the orientation and the shape of the fittings can vary on the same belt 6, and their fixing is not dependent on the realization of particular fixing means on the housing.
  • these lateral stops 16, 17 are constituted by the production of a peripheral groove 18 in the casing 5, the belt 6 being disposed inside said groove 18.
  • the peripheral groove 18 is preferably made by machining in a local excess thickness of the housing 5.
  • FIG. 7 illustrates another method of fastening a fitting 21 by two belts 6.
  • the fitting 21 has a fastening foot 21a extending on either side of said bracket 21 along a longitudinal axis of the casing 5.
  • the foot 21a thus has an upstream extension and a downstream extension which are each held by a belt 6 on the housing
  • FIG. 8 is an example of distribution of belts 6 along a fan casing 5, the belts 6 being fixed in the casing by means of discrete fixing means distributed around the casing 5.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract

La présente invention se rapporte a un Carter (5) pour rotor de turbomachine, plus particulièrement pour soufflante (1) de turboréacteur (2), comprenant une ceinture (6) périphérique conçue pour former un collier de serrage enserrant Ie carter, caractérisé en ce que Ia ceinture porte au moins une ferrure (12, 13) ou un voile destiné à Ia fixation d'équipements.

Description

CARTER COMPRENANT UNE CEINTURE PERIPHERIQUE POUR ROTOR DE
TURBOMACHINE
La présente invention se rapporte à un carter pour rotor de turbomachine, et plus particulièrement à un carter pour soufflante de turboréacteur.
Un avion est mû par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt, tel que par exemple, un système d'inversion de poussée.
Plus précisément, une nacelle présente généralement une structure comprenant une entrée d'air en amont du moteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, et une section aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et abritant des moyens d'inversion de poussée.
La soufflante du turboréacteur se compose essentiellement d'un arbre rotatif portant une pluralité d'aubes. A leur extrémité radiale, les aubes sont entourées circonférentiellement par un carter.
Les carters de soufflante sont généralement des éléments métallique usinés.
Un tel mode de réalisation permet facilement d'ajouter des voiles circonférentiels de renforcement structural sur une virole entre les deux extrémités du carter, lesdits voiles pouvant alors servir à supporter également des équipements de moteur ou de nacelle. Pour des raisons de recherche de gain de masse et ces carters étant situés dans une zone considérée comme froide, ils peuvent être réalisés en matériau composite, notamment en fibres de carbone.
Un tel mode de réalisation ne permet alors plus, ou à des coûts prohibitifs, d'intégrer des voiles de la même configuration géométrique que pour un carter métallique. Généralement, ces composants ne peuvent donc pas être utilisés pour suspendre des équipements de moteur ou de nacelle.
La présente invention vise à pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus et consiste pour ce faire en un carter pour rotor de turbomachine, plus particulièrement pour soufflante de turboréacteur, comprenant une ceinture périphérique conçue pour former un collier de serrage enserrant le carter, caractérisé en ce que la ceinture porte au moins une ferrure ou un voile destiné à la fixation d'équipements.
Ainsi, en prévoyant une ceinture périphérique entourant le carter de soufflante, cette dernière peut-être utilisée pour supporter les éléments de fixation et voiles d'accessoires d'une nacelle ou du turboréacteurs destinés à être fixés au niveau dudit carter.
Le carter peut ainsi être conçu dès l'origine pour recevoir des moyens de fixation déterminés et adaptés de la ceinture et n'aura pas à être modifié pour intégrer directement les ferrures et voiles des accessoires. Par ailleurs, en cas d'ajout de ferrure ou de voiles, ceux-ci peuvent être aisément ajoutés sur la ceinture sans risquer de porter atteinte à l'intégrité du carter par l'ajout de nouvelles fixations.
On notera également qu'en cas d'endommagement ou d'usure de la ceinture, des ferrures ou des voiles, le remplacement de ces éléments est grandement facilité.
Préférentiellement, la ceinture est réalisée à partir d'une bande refermable sur elle-même.
Alternativement, la ceinture est réalisée à partir d'au moins deux bandes partiellement périphériques et aptes à être jointes entre elles. Avantageusement, la ceinture est réalisée à partir de deux bandes sensiblement demi-périphériques.
De manière préférentielle, la ceinture est principalement métallique. L'installation de ferrures ou de voiles peut alors s'effectuer comme dans l'art antérieur. Alternativement, la ceinture est réalisée principalement en matériau composite, notamment à partir de fibres composite tressées.
De manière avantageuse, le carter comprend des butées, situées de part et d'autres de la ceinture de manière à assurer le positionnement et le centrage de cette dernière, et/ou des butées aptes à empêcher tout mouvement de rotation de cette dernière.
Préférentiellement, la ceinture est collée sur le carter. Préférentiellement encore, le carter présente au moins au niveau de la ceinture, une surface présentant un coefficient de frottement avec au moins une partie d'une surface de la ceinture suffisant pour limiter voire empêcher la rotation de la ceinture autour du carter. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le carter comprend au moins deux ceintures aptes à maintenir chacune au moins un piétement d'au moins une ferrure, ledit piétement étant introduit entre la ceinture et le carter. Avantageusement, la ceinture est maintenue sur le carter par au moins un moyen de fixation discret.
La présente invention se rapporte également à un ensemble propulsif comprenant un turboréacteur logé dans une nacelle, caractérisé en ce qu'il comprend un carter de soufflante selon l'invention. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un carter entourant une soufflante d'un turboréacteur.
La figure 2 est une vue partielle agrandie en coupe transversale d'une fixation d'une ceinture selon l'invention autour du carter de la figure 1.
La figure 3 est une représentation schématique d'une ferrure montée sur la ceinture de la figure 2, ladite ferrure étant orientée perpendiculairement à la ceinture.
La figure 4 est une représentation schématique d'une ferrure montée sur la ceinture de la figure 2, ladite ferrure étant orientée dans le plan de la ceinture.
La figure 5 est une vue partielle agrandie en coupe transversale de la ceinture de la figure 2 associée à une butée de maintien du carter.
La figure 6 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une ceinture disposée dans une gorge présentée par le carter.
La figure 7 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une ferrure maintenue sur le carter à l'aide de deux ceintures selon l'invention.
La figure 8 est une représentation schématique partielle en coupe longitudinale de deux ceintures maintenues sur le carter à l'aide de moyens de fixation discrets.
La figure 1 montre une soufflante 1 d'un turboréacteur 2, ladite soufflante 1 comprenant un arbre rotatif 4 portant un ensemble d'aubes 3 périphériques. A leur extrémité radiale, les aubes sont entourées circonférentiellement par un carter 5 assurant la continuité aérodynamique interne entre une paroi intérieure d'une structure d'entrée d'air (non visible) et une paroi intérieure d'une section aval (non visible) d'une nacelle.
Comme montré sur la figure 2, le carter 5 est entouré d'une ceinture 6 périphérique à la manière d'un collier de serrage. La ceinture 6 représentée sur la figure 2 est réalisée à partir d'une bande refermable sur elle-même autour dudit carter 5 présentant pour ce faire deux extrémités 7, 8 amenées, en position de fermeture, en regard l'une de l'autre de préférence au niveau d'un plan médian longitudinal du carter 5
La ceinture 6 est maintenue fermée autour du carter 5 par un système vis 9 / écrou 10. Un tel système de fixation permet facilement d'adapter le serrage de la ceinture 6 sur le carter 5.
Les figures 3 et 4 montrent chacun une ferrure 12, 13 portée par la ceinture 6.
La ferrure 12 possède un pied 12a fixé dans la ceinture 6 à l'aide de moyens de fixation 12b de type écrous. La ferrure 12 est montée perpendiculairement à la ceinture 6.
La ferrure 13 possède un pied 13a fixé dans la ceinture 6 à l'aide de moyens de fixation 13b de type écrous. La ferrure 13 est montée dans l'axe à la ceinture 6. Les figures 3 et 4 illustrent le fait que le nombre, la taille, la position, l'orientation et la forme des ferrures peuvent varier sur une même ceinture 6, et leur fixation n'est donc pas tributaire de la réalisation de moyens de fixation particuliers sur le carter.
En effet, un carter de soufflante métallique étant une pièce reprise de tour, cela implique que les voiles et ferrures soient tous dans un même sens circonférentiel et nécessite des ferrures de configuration complexe pour s'adapter aux équipements à supporter. Dans le cas d'un montage sur ceinture, les ferrures rapportées peuvent prendre des orientations différentes permettant une conception simple puisque non tributaire de la zone de liaison. Comme montré sur la figure 5, la ceinture 6 est maintenue en position à l'aide de butées réalisée sur le carter 5. En l'espèce, la figure 5 montre un butée 15 située entre les extrémités 7, 8 de la ceinture 6, au niveau des moyens de fermeture 9, 10 de cette dernière, et vise à empêcher toute rotation de la ceinture 6 autour du carter. D'éventuels déplacement longitudinaux de la ceinture 6 le long du carter 5 sont également empêcher par la mise en place de butées latérales 16, 17.
Bien évidement, il est également possible d'utiliser des brides de refermeture, ou de liaison avec une section d'entrée d'air ou une section aval, comme butée visant à empêcher le déplacement longitudinal de la ceinture 6.
Comme montré sur la figure 6, ces butées latérales 16, 17 sont constituées par la réalisation d'une gorge périphérique 18 dans le carter 5, la ceinture 6 étant disposée à l'intérieur de ladite gorge 18. La gorge périphérique 18 est préférentiellement réalisée par usinage dans une surépaisseur locale du carter 5.
La figure 7 illustre un autre mode de fixation d'une ferrure 21 par deux ceintures 6.
En l'occurrence, la ferrure 21 possède un pied de fixation 21a s'étendant de part et d'autre de ladite ferrure 21 selon un axe longitudinal du carter 5. Le pied 21a présente ainsi un prolongement amont et un prolongement aval qui sont chacun maintenus par une ceinture 6 sur le carter
5.
La figure 8 est un exemple de répartition de ceintures 6 le long d'un carter 5 de soufflante, les ceintures 6 étant fixées dans le carter à l'aide de moyens de fixation discrets répartis autour du carter 5.
Bien que l'invention ait été décrite avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Carter (5) pour rotor de turbomachine, plus particulièrement pour soufflante (1 ) de turboréacteur (2), comprenant une ceinture (6) périphérique conçue pour former un collier de serrage enserrant le carter, caractérisé en ce que la ceinture porte au moins une ferrure (12, 13) ou un voile destiné à la fixation d'équipements.
2. Carter (5) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la ceinture (6) est réalisée à partir d'une bande refermable sur elle-même.
3. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la ceinture est réalisée à partir d'au moins deux bandes partiellement périphériques et aptes à être jointes entre elles.
4. Carter (5) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ceinture est réalisée à partir de deux bandes sensiblement demi-périphériques.
5. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ceinture (6) est principalement métallique.
6. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ceinture (6) est réalisée principalement en matériau composite, notamment à partir de fibres composite tressées.
7. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des butées (16, 17), situées de part et d'autres de la ceinture de manière à assurer le positionnement et le centrage de cette dernière et/ou des butées (15) aptes à empêcher tout mouvement de rotation de cette dernière.
8. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ; caractérisé en ce que la ceinture (6) est collée sur le carter.
9. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente, au moins au niveau de la ceinture (6), une surface présentant un coefficient de frottement avec au moins une partie d'une surface de la ceinture suffisant pour limiter voire empêcher la rotation de la ceinture autour du carter.
10. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ceintures (6) aptes à maintenir chacune au moins un piétement (21a) d'au moins une ferrure (21), ledit piétement étant introduit entre la ceinture et le carter.
11. Carter (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la ceinture (6) est maintenue sur le carter par au moins un moyen de fixation discrets.
12. Ensemble propulsif comprenant un turboréacteur logé dans une nacelle, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (5) de soufflante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
EP09757683A 2008-06-06 2009-03-30 Carter comprenant une ceinture peripherique pour rotor de turbomachine Withdrawn EP2288798A1 (fr)

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