FR2980240A1

FR2980240A1 - Capot d'entree tournant de turbomachine

Info

Publication number: FR2980240A1
Application number: FR1158268A
Authority: FR
Inventors: Olivier Belmonte
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-22
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: FR2980240B1

Abstract

L'invention concerne un capot d'entrée (20) de turbomachine comportant : - un cône avant (21) ; - une virole arrière (22) ; ledit capot (20) étant caractérisé en ce qu'il comporte : - des ouvertures (33) aptes à recevoir des vis d'équilibrage - des moyens de déplacement du capot d'entrée (21) par rapport à la virole arrière (22), lesdits moyens de déplacement (42) étant aptes à faire évoluer le capot (20) : o d'une position assemblée dans laquelle les ouvertures (33) sont inaccessibles de l'extérieur du capot (20) ; o à une position d'équilibrage dans laquelle les ouvertures (33) sont accessibles de l'extérieur du capot (20).

Description

CAPOT D'ENTREE TOURNANT DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines, et plus 5 particulièrement aux turbomachines pour aéronef, de préférence du type turboréacteurs. Plus précisément, l'invention concerne le capot d'entrée tournant équipant ces turbomachines. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION 10 Un tel capot d'entrée 10 tournant de turbomachine d'aéronef comporte généralement deux parties fixées l'une à l'autre, comme représenté à la figure 1 : - une partie avant en forme de cône, appelée cône avant 11. Le cône avant 11 présente une extrémité avant 13 en forme de pointe de cône centrée sur un axe de rotation X du capot d'entrée 10, correspondant 15 également à un axe longitudinal de l'ensemble de la turbomachine. Le cône avant 11 présente également une extrémité arrière 14 s'étendant radialement par rapport à l'axe X selon une forme annulaire. - une partie arrière, appelée virole arrière 12, s'étendant selon l'axe longitudinal X de la turbomachine et prolongeant le cône avant 11. La 20 virole arrière 12 présente une extrémité avant 15 s'étendant radialement par rapport à l'axe X selon une forme annulaire. De façon classique, le cône avant 11 et la virole arrière 12 sont fixés par des boulons 16 traversant d'avant en arrière l'extrémité arrière 14 du cône avant 11 et l'extrémité avant 15 de la virole arrière 12. 25 On note que les termes « avant » et « arrière » sont à considérer par rapport à une direction générale d'écoulement de fluides à travers la turbomachine, allant de l'avant vers l'arrière comme cela est représenté schématiquement par une flèche 100.

De manière connue, la turbomachine comporte des modules dits majeurs, eux-mêmes comportant des modules dits mineurs. Cette répartition en modules permet un système d'assemblage aisé par sous-éléments, mais également une répartition des balourds par équilibrage modulaire. En effet, chaque module mineur tournant est équilibré en dynamique afin de réduire son balourd et ainsi limiter les impacts sur le moteur une fois que celui-ci est assemblé. Un balourd est une masse parasite entrainant un déséquilibre d'une pièce tournante. Puis, une fois assemblé, la turbomachine est elle-même équilibrée. Classiquement, la virole arrière 12 dispose de trente-six trous 17 répartis sur sa périphérie, dans lesquels sont sertis des écrous 18. Les écrous sertis 18 sont aptes à recevoir des vis dites d'équilibrage permettant de limiter le balourd global de la turbomachine. En effet, en choisissant judicieusement les poids des vis d'équilibrage à visser dans les écrous 18, on équilibre la turbomachine. Cette solution présente cependant un inconvénient : les trente-six trous 17 doivent impérativement être obstrués par des vis d'équilibrage car ils débouchent dans la veine, même si certaines vis ne sont pas utiles pour l'équilibrage. Or une vis pèse au minimum 6,76 grammes. Les plus lourdes pèsent quant à elles 27 grammes. Dans un cas idéal d'un balourd nul qui nécessiterait uniquement d'utiliser les vis d'équilibrage les plus légères, il y aurait ainsi tout de même 234 grammes de masse liés aux vis d'équilibrage. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'objet de l'invention offre une solution au problème qui vient d'être exposé, en proposant un capot d'entrée de turbomachine dont l'architecture permettrait de s'affranchir des vis d'équilibrage qui ne sont pas utiles pour l'équilibrage. Selon un premier aspect, l'invention concerne donc essentiellement un capot d'entrée de turbomachine comportant : - un cône avant ; - une virole arrière ; ledit capot étant caractérisé en ce qu'il comporte : - des ouvertures aptes à recevoir des vis d'équilibrage - des moyens de déplacement du capot avant par rapport à la virole arrière, lesdits moyens de déplacement étant aptes à faire évoluer le capot : o d'une position assemblée dans laquelle les ouvertures sont inaccessibles de l'extérieur du capot ; o à une position d'équilibrage dans laquelle les ouvertures sont accessibles de l'extérieur du capot. On note qu'on appelle « intérieur » du capot, le volume compris entre un axe longitudinal du capot et les parois du capot. On appelle « extérieur » du capot, le volume qui n'est pas intérieur au capot, et qui n'est pas paroi du capot. Grâce au capot d'entrée selon l'invention, on s'affranchit des vis d'équilibrage qui ne sont pas utiles pour l'équilibrage, car les ouvertures ne sont pas accessibles de l'extérieur en position assemblée, qui est la position du capot lorsque la turbomachine est en fonctionnement. Ainsi lorsque la turbomachine est en fonctionnement, de l'air ne peut pas pénétrer dans les ouvertures mêmes si celles-ci ne sont pas bouchées par des vis d'équilibrage.

Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le capot d'entrée selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles : - les ouvertures sont pratiquées dans une partie annulaire intérieure au capot d'entrée centrée sur un axe longitudinal du capot. ^ la partie annulaire est rattachée au cône avant. ^ le cône avant comporte une pluralité de premiers festons, et la virole arrière comporte une pluralité de deuxièmes festons. ^ lorsque le capot est en position assemblée, les deuxièmes festons sont en contact avec le cône avant. ^ des deuxièmes écrous sont sertis dans les deuxièmes festons ; ^ les moyens de déplacement comportent des vis de fixation, lesdites vis de fixation comportant un premier filetage et un deuxième filetage tels que : o en position assemblée, le premier filetage est bloqué dans les deuxièmes écrous ; o en position d'équilibrage, le deuxième filetage est en butée contre les deuxièmes écrous. ^ les premiers festons comportent des trous dans lesquels sont insérées les vis de fixation lorsque le capot est en position assemblée. ^ les ouvertures sont au nombre de trente-six.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une turbomachine comportant un capot d'entrée tel que celui qui vient d'être présenté. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un procédé d'équilibrage d'une turbomachine comportant un capot d'entrée tel que celui qui vient d'être présenté.

L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.

Les figures montrent : - à la figure 1, déjà décrite, une représentation schématique d'un capot d'entrée tournant de turbomachine, selon l'art antérieur ; à la figure 2, une représentation schématique d'un capot d'entrée tournant de turbomachine en position d'assemblage, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - à la figure 3, une représentation en perspective éclatée de différents éléments du capot montré à la figure 2 ; - à la figure 4, une représentation schématique du capot montré à la figure 2 en position assemblée ; - à la figure 5, une représentation schématique du capot montré à la figure 2 en position d'équilibrage ; - aux figures 6 et 7, une représentation en perspective du capot montré la figure 2 en position d'équilibrage ; aux figures 8 à 10, des vues schématisant différentes étapes mises en oeuvre dans le cadre d'un procédé d'assemblage d'un capot selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION 20 DE L'INVENTION Les figures 2 et 3 représentent schématiquement une partie d'un capot d'entrée 20 tournant de turbomachine d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. On note que dans la suite de la description : - les termes « avant » et « arrière » sont à considérer par rapport à une 25 direction générale d'écoulement de fluides à travers la turbomachine, allant de l'avant vers l'arrière comme cela est représenté schématiquement par une flèche 200. - les termes « bas » et « haut » sont à considérer relativement à un axe de rotation du capot d'entrée 20 - correspondant également à un axe longitudinal de l'ensemble de la turbomachine - tel qu'un objet fictif s'éloignant de l'axe longitudinal se déplace du bas vers le haut. Un axe I parallèle à l'axe longitudinal est représenté sur les figures 2 à 10. - Les termes « intérieur » et « extérieur » sont à considérer relativement aux parois du capot 20, le volume compris entre l'axe longitudinal et les parois du capot 20 étant appelé intérieur du capot 20, et le volume qui n'est ni intérieur au capot 20, ni paroi du capot 20, étant appelé extérieur du capot 20. La figure 3 est une représentation en perspective éclatée de différents éléments du capot 20, tandis que la figure 2 est une vue en coupe du capot 20. Le capot d'entrée 20 comporte deux pièces : - un cône avant 21 présentant, d'avant en arrière : ^ une partie de forme conique 23 centrée sur l'axe longitudinal de la turbomachine ; - une partie évasée 24 prolongeant la partie de forme conique 23 et dont une partie extrémale arrière forme une butée 25, ladite butée 25 s'étendant radialement par rapport à l'axe I. Une pluralité de cavités 32 sont pratiquées dans la partie évasée 24 et s'étendent selon une direction parallèle à l'axe I depuis la surface de la partie évasée 24 jusqu'à la butée 25. Dans chaque cavité 32 est pratiqué un orifice 36 traversant la butée 25. - Une partie annulaire 27 prolongeant une partie basse 26 de la partie évasée 24, ladite partie annulaire 27 étant centrée sur l'axe longitudinal du cône avant 21. Une pluralité d'ouvertures 33 circulaires traversantes sont pratiquées dans la partie annulaire 27. Comme représenté aux figures 4 et 5, dans ces ouvertures 33 sont sertis des premiers écrous 40, lesdits premiers écrous 40 étant destinés à recevoir des vis d'équilibrage. - une pluralité de premiers festons 28 prenant naissance à l'arrière de la partie annulaire 27 et s'étendant radialement par rapport à l'axe I vers le haut. Chaque premier feston 28 comporte un trou 34 traversant. On note qu'il y a autant de festons 28 et de trous 34 que d'orifices 36, et que les festons 28 sont disposés sur la partie annulaire 27 de sorte que les orifices 36 et les trous 34 sont en regard deux à deux. - une virole arrière 22 prolongeant le cône avant 21, et dont la forme est telle qu'il y a continuité aérodynamique entre la virole arrière 22 et le cône avant 21 lorsque le capot 20 est assemblé. Ladite virole arrière 22 comporte une pluralité de deuxièmes festons 29. Les deuxièmes festons 29 sont coudés : un premier bras 30 s'étend radialement par rapport à l'axe I vers le bas, et un deuxième bras 31 s'étend selon une direction parallèle à l'axe I vers l'arrière. Chaque deuxième feston 29 comporte une percée 35 traversante pratiquée dans le premier bras 30. On note qu'il y a autant de percées 35 que de trous 34 et d'orifices 36. Comme représenté aux figures 4 et 5, dans les percées 35 sont sertis des deuxièmes écrous 45, lesdits deuxièmes écrous 45 étant destinés à recevoir des vis de fixation 42. On définit plusieurs positions du capot 20 : - une position d'assemblage représentée à la figure 2 dans laquelle les deuxièmes festons 29 sont en contact avec la partie évasée 24 de la façon suivante : ^ le premier bras 30 est positionné contre la butée 25 de la partie évasée 24 ^ le deuxième bras 31 est positionné contre la partie basse 26 de la partie évasée 24 ^ chaque percée 35 de la virole arrière 22 est en regard d'un orifice 36 En position d'assemblage, la partie évasée 24, en particulier la butée 25 et la partie basse 26, sert donc de siège pour les deuxièmes festons 29. - une position assemblée représentée à la figure 4, et détaillée dans la suite de la description, dans laquelle : - le capot est en position d'assemblage, et ^ le cône d'entrée 21 et la virole arrière 22 sont liés fixement l'un à l'autre (on entend par liés fixement : liés et maintenus immobiles l'un par rapport à l'autre) au moyen des vis de fixation 42 On note que lorsque la turbomachine est en fonctionnement, le capot d'entrée 20 est en position assemblée. - une position d'équilibrage représentée aux figures 5, 6 et 7, et détaillée dans la suite de la description, dans laquelle : ^ le cône d'entrée 21 et la virole arrière 22 sont solidaires l'un de l'autre via (on entend par solidaires : liés mais non nécessairement immobiles l'un par rapport à l'autre) au moyen des vis de fixation 42, et ^ les ouvertures 33 sont accessibles par le haut par un opérateur. Comme le montrent les figures 4 et 5, les vis de fixation 42 utilisées pour solidariser le cône d'entrée 21 et la virole arrière 22 sont des vis à double filetage : la tige d'une vis de fixation 42 comprend un premier filetage 43 et un deuxième filetage 44. Le premier filetage 43 est situé du côté de la tête de la vis de fixation 42 et le deuxième filetage 44 est situé en bout de tige 46 de la vis de fixation 42. En position assemblée, comme représenté à la figure 4, les vis de fixation 42 traversent d'avant en arrière : les orifices 35 de la partie évasée 24, les percées 35 des deuxièmes festons 29, les deuxièmes écrous 45 sertis dans les percées 35, et les trous 34 des premiers festons 28. De plus, chaque premier filetage 43 de chaque vis de fixation 42 est enlacé dans le filetage d'un deuxième écrou 45, et chaque bout de tige 46 repose dans un trou 34 d'un premier feston 28. Seul le premier filetage 43 est donc utilisé pour lier fixement le cône avant 21 et la virole arrière 22. Les trous 34 des premiers festons 28 permettent notamment de supporter les bouts de tige 4 des vis de fixation 42, afin de limiter l'impact masse des vis de fixation 42, et permettent également de stabiliser les vis de fixation 42 lorsque le capot d'entrée 20 est en rotation.

En position d'équilibrage, comme représenté à la figure 5, les premiers filetages 43 sont dévissés des deuxièmes écrous 45, mais le cône d'entrée 21 et la virole arrière 22 restent solidaires l'un de l'autre grâce aux deuxièmes filetages 44 des vis de fixation 42 : en effet, les deuxièmes filetages 44 butent contre les deuxièmes écrous sertis 45. Pour désolidariser le cône d'entrée 21 et la virole arrière 22, un utilisateur doit donc complètement dévisser les vis de fixation 42 des deuxièmes écrous 45. Du fait que les premiers filetages 43 sont dévissés en position d'équilibrage, le cône avant 21 et la virole arrière 22 sont mobiles l'un par rapport à l'autre : des mouvements de translation selon une direction parallèle à l'axe I sont permis. Ces mouvements de translation sont cependant limités par la butée des deuxièmes filetages 44 contre les deuxièmes écrous sertis 45, comme expliqué précédemment. La mobilité du cône avant 21 par rapport à la virole arrière 22 permet d'éloigner les deux pièces l'une de l'autre et ainsi d'obtenir un accès aux ouvertures 33 de la partie annulaire 27, comme le montrent les figures 6 et 7. Cet accès aux ouvertures 33 permet de placer les vis d'équilibrage afin d'équilibrer la turbomachine. On note que les trous 34 des premiers festons 28 permettent un plus grand éloignement du cône avant 21 par rapport à la virole arrière 22 pour la mise en place des vis d'équilibrage. Grâce au capot d'entrée 20 selon l'invention, on s'affranchit des vis d'équilibrages non nécessaires à l'équilibrage de la turbomachine. En effet, lorsque la turbomachine est en fonctionnement, le capot 20 est en position assemblée, et les ouvertures 33 ne sont donc pas accessibles de l'extérieur de la turbomachine. Ainsi de l'air extérieur ne peut pas s'engouffrer dans la veine même si les ouvertures 33 ne sont pas bouchées par des vis d'équilibrage. A présent, en références aux figures 3, 4, 6, 7, 8,9 et 10, il va être décrit un 5 procédé un procédé d'assemblage du capot 20 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention : - Selon une première étape représentée à la figure 3, le cône avant 21 et la virole arrière 22 sont positionnés en regard l'un de l'autre, d'une manière telle que les premiers festons 28 du cône avant 21 ne soient pas en vis-à- 10 vis des deuxièmes festons 29 de la virole arrière 22. - Selon une deuxième étape représentée à la figure 8, le cône avant 21 est avancé vers l'arrière selon l'axe I. Les premiers festons 28 du cône avant 21 sont ainsi en arrière par rapport aux deuxièmes festons 29 de la virole arrière 22. 15 - Selon une troisième étape représentée aux figures 9 et 10, le cône subit une rotation de sorte à positionner chaque orifice 36 du cône avant 21 en regard d'une percée 35 de la virole arrière 22. Le capot 20 se retrouve alors en position d'équilibrage. - Selon une quatrième étape représentée aux figures 6 et 7, des vis de 20 fixation 42 à double filetage sont insérées dans, d'avant en arrière : les orifices 36 des cavités 32 de la partie évasée 24 du cône avant 21, les percées 35 des deuxièmes festons 29 de la virole arrière 22, les deuxièmes écrous 45 sertis dans les percées 35, et les trous 34 des premiers festons 28 du cône avant 21. 25 - Selon une cinquième étape représentée à la figure 4, le cône avant 21 est rapproché de la virole arrière 22 selon l'axe I, jusqu'à ce que les premiers bras 30 des deuxièmes festons 29 soient en butée contre la butée 25. Parallèlement, les premiers filetages 43 des vis de fixation 42 sont vissés dans les deuxièmes écrous 45. Le capot 20 se retrouve alors en position assemblée. On note qu'entre la quatrième et la cinquième étape, un opérateur a accès aux ouvertures 33 de la partie annulaire 27, et peut ainsi y insérer des vis d'équilibrage.

Claims

REVENDICATIONS1. Capot d'entrée (20) de turbomachine comportant : - un cône avant (21) ; - une virole arrière (22) ; ledit capot (20) étant caractérisé en ce qu'il comporte : - des ouvertures (33) aptes à recevoir des vis d'équilibrage - des moyens de déplacement du capot d'entrée (21) par rapport à la virole arrière (22), lesdits moyens de déplacement (42) étant aptes à faire évoluer le capot (20) : o d'une position assemblée dans laquelle les ouvertures (33) sont inaccessibles de l'extérieur du capot (20) ; o à une position d'équilibrage dans laquelle les ouvertures (33) sont accessibles de l'extérieur du capot (20).
2. Capot d'entrée (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les ouvertures (33) sont pratiquées dans une partie annulaire (27) intérieure au capot d'entrée (20) centrée sur un axe longitudinal du capot (20).
3. Capot d'entrée (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie annulaire (27) est rattachée au cône avant (21).
4. Capot d'entrée (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cône avant (21) comporte une pluralité de premiers festons (28), et la virole arrière (22) comporte une pluralité de deuxièmes festons (29).
5. Capot d'entrée (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lorsque le capot (20) est en position assemblée, les deuxièmes festons (29) sont en contact avec le cône avant (21).
6. Capot d'entrée (20) selon la revendication 4 et l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - des deuxièmes écrous (45) sont sertis dans les deuxièmes festons (29) ; - les moyens de déplacement comportent des vis de fixation (42), lesdites vis de fixation (42) comportant un premier filetage (43) et un deuxième filetage (44) tels que : o en position assemblée, le premier filetage (43) est bloqué dans les deuxièmes écrous (45) ; o en position d'équilibrage, le deuxième filetage (44) est en butée contre les deuxièmes écrous (45).
7. Capot d'entrée (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les premiers festons (28) comportent des trous (34) dans lesquels sont insérées les vis de fixation (41) lorsque le capot (20) est en position assemblée.
8. Capot d'entrée (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures (33) sont au nombre de trente-six.
9. Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte un capot d'entrée (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Procédé d'équilibrage d'une turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes :Ecartement du cône avant (21) et de la virole arrière (22) de sorte à placer le capot d'entrée (20) en position d'équilibrage ; Positionnement de vis d'équilibrage dans les ouvertures (33) ; Fermeture du capot (20) de sorte à placer ledit capot (20) en position assemblée.