FR3026137A1 - Element pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion - Google Patents

Element pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un élément (3) pour une turbomachine (1), comportant une paroi (11) et au moins un organe (17) en charge s'étendant sensiblement perpendiculairement à la paroi (11), ledit organe (17) étant destiné à être fixé sur un support (18) servant à la fixation sur une partie structurelle d'un aéronef, caractérisé en ce qu'un organe de protection thermique (23) entoure ledit organe (17), ledit organe de protection thermique (23) comprenant une base (24) en appui souple sur la paroi (11) de l'élément (3), ladite base épousant la forme de ladite paroi et au moins une partie de couverture (26) qui entoure ledit organe en charge.

Description

26 13 7 1 Elément pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion La présente invention concerne un élément, tel par exemple qu'un carter, pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Une turbomachine est par exemple fixée sous une aile d'un avion, par l'intermédiaire d'un pylône et de moyens de suspension. Les moyens de suspension comportent classiquement une partie amont et une partie aval, de façon à répartir les efforts entre l'amont et l'aval de la turbomachine. La partie amont des moyens de suspension est généralement fixée au niveau d'un carter dit intermédiaire alors que la partie aval des moyens de suspension est généralement fixée au niveau d'un carter dit d'échappement.
La demande de brevet FR 2 952 614, au nom de la Demanderesse, divulgue une turbomachine fixée sur un pylône d'un avion, par l'intermédiaire de moyens de suspension avant et arrière, fixés respectivement au carter intermédiaire et au carter d'échappement, les moyens de suspension avant et arrière comportant chacun une poutre épousant en partie la forme d'une virole du carter concerné, cette poutre étant également connue sous l'appellation « yoke ». Plus particulièrement, chaque carter comporte une première et une deuxième chape, dites chapes principales, et une troisième chape, dite chape auxiliaire. La chape auxiliaire est située circonférentiellement entre les deux chapes principales.
Les chapes principales sont fixées à la poutre par l'intermédiaire de bielles et d'axes d'articulation, lesdites chapes principales étant destinées à reprendre l'ensemble des efforts appliqués entre le pylône et le carter concerné, en fonctionnement normal de la turbomachine. La chape auxiliaire est montée avec jeu sur la poutre, par l'intermédiaire d'un axe d'articulation, de sorte que la chape auxiliaire est apte à reprendre tout ou partie des efforts appliqués entre le pylône et le carter concerné, uniquement en cas de déformation du carter et/ou en cas de rupture d'au moins l'une des chapes principales. En cas de feu, dû par exemple à une fuite de carburant ou à une fuite d'huile, les chapes principales et auxiliaire peuvent être soumises à des contraintes thermiques importantes, risquant d'affecter leur résistance mécanique. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose un élément pour une turbomachine, comportant une paroi et au moins un organe en charge s'étendant sensiblement perpendiculairement à la paroi, ledit organe étant destiné à être fixé sur un support servant à la fixation sur une partie structurelle d'un aéronef, caractérisé en ce qu'un organe de protection thermique entoure ledit organe, ledit organe de protection thermique comprenant une base en appui souple sur la paroi de l'élément, ladite base épousant la forme de ladite paroi et au moins une partie de couverture qui entoure ledit organe en charge. Un organe est dit en charge lorsque celui-ci est sollicité ou chargé mécaniquement, et qu'il est donc soumis à des contraintes 20 mécaniques. Par ailleurs, l'appui souple de la base signifie que ladite base est apte à se déformer légèrement pour épouser la forme de la paroi sur laquelle elle est en appui. L'organe de protection thermique peut ainsi être plaqué, à une 25 extrémité, sur la paroi de l'élément et, à l'autre extrémité, sur la poutre précitée, l'organe de protection thermique entourant également la chape de façon à la protéger efficacement contre une éventuelle exposition au feu. On évite ainsi toute dégradation mécanique de la chape. On garantit ainsi un appui continu et relativement étanche de 30 l'organe de protection sur la paroi de l'élément, en épousant au mieux les formes des surfaces d'appui correspondantes.
La fonction de l'organe de protection est ainsi assurée, malgré les déplacements relatifs de la poutre par rapport aux chapes, par exemple. Par ailleurs, une telle souplesse facilite le montage et le démontage de l'organe de protection, et permet une inspection à l'aide d'un endoscope.
De préférence, l'élément peut comporter l'organe en charge comportant au moins une chape. En outre, le carter peut comporter une première chape et une deuxième chape, destinées par exemple à être fixées à ladite poutre, l'élément comportant en outre une troisième chape, destinée par exemple à être montée avec jeu sur ladite poutre et situées circonférentiellement entre lesdites première et deuxième chapes, l'organe de protection thermique entourant uniquement la troisième chape. Les première et deuxième chapes peuvent par exemple former des chapes principales, aptes à reprendre des efforts en fonctionnement normal de la turbomachine, la troisième chape pouvant alors former une chape auxiliaire, apte à reprendre des efforts uniquement en cas de déformation de l'élément et/ou en cas de rupture de l'une au moins des chapes principales. L'organe de protection thermique peut être fixé à la virole par l'intermédiaire de premiers organes de fixation. Dans ce cas, la paroi peut comporter une surface externe cylindrique ou tronconique et au moins une bride annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur depuis ladite surface externe, les premiers organes de fixation étant fixés à ladite surface externe et/ou à ladite bride annulaire. En outre, l'élément peut comporter des seconds organes de fixation conçus pour fixer l'organe de protection thermique sur la poutre. Par ailleurs, l'organe de protection thermique peut être réalisé en silicone, élastomère, ou tout autre matériau étant à la fois souple et thermorésistant.
L'élément peut être un carter et la paroi peut être une virole annulaire. L'invention concerne également une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément du type précité, l'élément comportant au moins une première chape, dite chape principale, fixée par exemple à la poutre servant à la fixation de la turbomachine sur un pylône d'un aéronef, et au moins une deuxième chape, dite chape auxiliaire, montée par exemple avec jeu sur la poutre, ladite chape auxiliaire étant apte à reprendre des efforts en cas de déformation de l'élément et/ou en cas de rupture de la chape principale, l'organe de protection thermique entourant au moins l'une desdites chapes principale et auxiliaire. De cette manière, on évite toute dégradation des caractéristiques mécaniques de la chape auxiliaire, en empêchant une éventuelle exposition de cette chape au feu. On préserve ainsi la fonction de sécurité assurée par cette chape. Selon une forme de réalisation, l'élément comporte une première chape et une deuxième chape, dites chapes principales et fixées à ladite poutre, et une troisième chape, dite chape auxiliaire, montée avec jeu sur ladite poutre et située circonférentiellement entre les chapes principales, ladite chape auxiliaire étant apte à reprendre des efforts en cas de déformation de l'élément et/ou en cas de rupture d'au moins l'une des chapes principales, l'organe de protection thermique entourant uniquement la chape auxiliaire.
L'invention concerne également un organe de protection thermique pour un élément, comportant une base en appui souple sur la paroi de l'élément, ladite base épousant la forme de ladite paroi et au moins une partie de couverture qui entoure ledit organe en charge. Bien entendu, l'organe de protection selon l'invention peut être utilisé dans le cadre d'un carter de forme quelconque et/ou de fonctions variées (suspension moteur, suspension d'équipement de type boîtier de relais d'accessoires ou réservoir d'huile, ...). Par ailleurs, l'organe en charge peut être fermé par une chape et être directement intégré à la paroi correspondante ou fixé à ladite paroi, par exemple par boulonnage, soudage, etc.
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 en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une turbomachine selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'une partie de ladite turbomachine, - la figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un carter intermédiaire d'une turbomachine selon l'invention, - la figure 4 est une vue de face d'une partie d'une turbomachine selon l'invention, illustrant le montage d'une poutre sur le carter intermédiaire, - les figures 5 à 8 sont des vues en perspective illustrant chacune une partie de la turbomachine selon l'invention, - la figure 9 est une vue de face d'un organe de protection et de moyens de fixation associés, - la figure 10 est une vue en perspective d'un organe de protection et de moyens de fixation associés, - la figure 11 est un schéma représentant l'implantation d'un organe de protection selon l'invention. Une turbomachine 1 selon une forme de réalisation de l'invention est représentée schématiquement à la figure 1. Celle-ci se présente sous la forme d'un turboréacteur à double flux d'axe X et comporte classiquement, d'amont en aval dans le sens d'écoulement du flux d'air ou de gaz représenté par la flèche F, un carter de soufflante 2, un carter dit intermédiaire 3, un carter 4 des étages de compression, un carter 5 de la 302 6 1 3 7 6 chambre de combustion, un carter 6 des étages de turbine haute pression, un carter 7 des étages de turbine basse pression puis un carter d'échappement 8. Le carter 3 intermédiaire et le carter d'échappement 8 sont des carters structuraux de la structure du turboréacteur 1, c'est-à-dire 5 qu'ils sont agencés pour supporter des éléments de la structure et reprendre et/ou transmettre des efforts. Le turboréacteur 1 est suspendu à la structure d'un aéronef (non représenté) par une suspension avant 9 et par une suspension arrière 10, lesdites suspensions 9, 10 étant fixées à une partie structurelle de l'aile 10 (non représentée) telle qu'un pylône ou mât, elle-même solidaire de la structure de l'aéronef. Dans la description détaillée qui suit, l'invention est appliquée avantageusement dans le cadre d'une suspension avant du turboréacteur. Toutefois, elle peut s'appliquer aux autres organes mécaniques ou autres 15 fonctions de la turbomachine. Comme cela est mieux visible à la figure 2, le carter intermédiaire 3 comporte une virole radialement externe 11 reliée à un moyeu 12 par des bras radiaux 13. Comme illustré à la figure 3, la virole radialement externe 11 20 comporte des brides annulaires radiales 14, 15 s'étendant radialement vers l'extérieur. La virole externe 11 comporte en outre deux paires de chapes 16, écartées circonférentiellement l'une de l'autre et dites chapes principales. La virole externe 11 comporte en outre une chape 17 dite secondaire, située circonférentiellement entre les paires de chapes 25 principales 16. Chacune des chapes 16 et 17 peut être directement intégrée à son carter respectif, rapportée ou boulonnée, ou bien encore soudée à celui-ci. La suspension avant 9 comporte un support ou une poutre transversale 18 s'étendant suivant un axe X perpendiculaire à l'axe X de la 30 turbomachine 1, ladite poutre 18 comprenant une paire de chapes 19 à chacune de ses extrémités latérales, et un dégagement central.
Les chapes principales 16 sont fixées aux chapes 19 par l'intermédiaire de bielles 20 (figure 4). Par ailleurs, la chape auxiliaire 17 est montée axialement dans le dégagement central de la poutre 18. Des arbres 21 sont engagés dans les chapes 16 et 19 et dans les bielles 20. Un arbre 22 est engagé dans la chape 17 et dans des orifices de la poutre 18 prévus à cet effet. Les chapes 16, 17, 19, les bielles 20 et la poutre 18 sont dimensionnées de telle manière que les chapes principales 16 sont aptes à reprendre des efforts en fonctionnement normal de la turbomachine et que la chape auxiliaire 17 est apte à reprendre des efforts uniquement en cas de déformation du carter 3 et/ou en cas de rupture ou dysfonctionnement mécanique de l'une au moins des chapes principales 16. Le montage de la chape auxiliaire 17 sur la poutre 18 est donc effectué avec jeu. Afin de protéger la chape auxiliaire 17 d'un éventuel feu au sein de la turbomachine 1, un organe de protection thermique 23 entoure la chape auxiliaire 17. La fonction de cet organe est d'assurer, en toutes conditions de fonctionnement, l'intégrité mécanique de la liaison entre l'élément 3 ou carter pourvu d'organe 17 en charge de type chape et le support 18 ou poutre de la partie structurelle, l'organe 17 s'étendant sensiblement perpendiculairement à la paroi 11. En particulier, l'organe 23 garantit la tenue mécanique d'une partie de liaison qui est chargée dans des conditions de feu. L'organe de protection 23 est de préférence réalisé en matériau souple, élastiquement déformable et résistant thermiquement. L'organe 23 est adapté pour épouser au mieux la forme des pièces sur lesquelles il s'attache, afin d'agir comme barrière thermique dans des conditions de feu ou forte chaleur. En d'autres termes, l'organe est en appui souple sur la pièce. Pour cela, il est réalisé en un matériau parmi la liste non exhaustive de matériaux souples comprenant le caoutchouc de silicone, les élastomères, les matières composites et plastiques souples et thermorésistantes. 3 0 2 6 1 3 7 8 L'organe 23 comprend une base 24 en appui souple sur la paroi 11 de l'élément 3, ladite base épousant la forme de ladite paroi et au moins une partie de couverture 26 qui entoure et/ou recouvre ledit organe en charge. Dans l'application principale décrite, il comporte une extrémité 5 radialement interne 24 en appui continu sur la virole annulaire 11, une extrémité radialement externe 25 en appui continu sur ladite poutre 18, et une zone médiane 26 entourant la chape auxiliaire 17. Plus particulièrement, l'extrémité radialement interne 24 a une forme de portion de cylindre, destinée à épouser la forme de la virole 10 externe 11 et à venir en appui de façon sensiblement étanche sur cette virole 11. Par ailleurs, l'extrémité radialement externe 25 a une forme sensiblement plane, destinée à épouser la forme de la surface radialement interne de la poutre 18 et à venir en appui de façon sensiblement étanche sur cette poutre 18. La zone médiane 26 présente une forme de manchon 15 reliant les extrémités précitées 24, 25. L'extrémité radialement interne 24 de l'organe de protection 23 est fixée à la virole externe 11, plus particulièrement aux brides annulaires 14, 15, par l'intermédiaire de premiers organes de fixation 27. Les premiers organes de fixation 27 comportent chacun une extrémité destinée à être 20 fixée à la bride correspondante 14, 15, par l'intermédiaire de systèmes vis- écrous 28, et une seconde extrémité venant en appui sur l'extrémité 24 de l'organe de protection 23 de façon à la plaquer sur la surface de la virole radialement externe 11. Deux premiers organes de fixation 27 (figure 5) sont situés au niveau d'un bord amont de l'organe de protection 23, un 25 autre premier organe de fixation 27 étant situé au niveau d'un bord aval de l'organe de protection 23 (figure 6). Par ailleurs, l'extrémité radialement externe 25 de l'organe de protection 23 est fixée au support 18 par l'intermédiaire de seconds organes de fixation 29 (figures 5 et 6). Les seconds organes de fixation 29 30 présentent chacun une forme générale en U, comportant une première branche 30 destinée à venir en appui sur un bord de la poutre 18 et une seconde branche 31 destinée à venir sur un bord de l'extrémité radialement externe 25 de l'organe de protection 23. Un système vis-écrou 32 traverse les deux branches 30, 31 et peut être serré de façon à rapprocher les deux branches 30, 31 et plaquer ainsi l'extrémité radialement externe 25 de l'organe de protection 23 sur la surface radialement interne de la poutre 18. Deux seconds organes de fixation 29 (figure 5) sont situés au niveau du bord amont de l'organe de protection 23, deux autres seconds organes de fixation 29 (figure 6) étant situés au niveau du bord aval de l'organe de protection 23.
L'invention permet ainsi de protéger efficacement la chape auxiliaire 17 contre une éventuelle exposition au feu, de manière à éviter toute dégradation des caractéristiques mécaniques de ladite chape auxiliaire 17. On préserve ainsi la fonction de sécurité assurée par cette chape 17.
Par ailleurs, la souplesse de l'organe de protection 23, au particulier au niveau de l'extrémité radialement interne 24, permet l'introduction d'un endoscope à des fins de maintenance. Les déplacements relatifs du support par rapport aux chapes et au carter n'affectent pas la fonction de protection thermique de l'organe de protection. L'invention a été présentée en liaison avec le carter intermédiaire 3. Bien entendu, elle pourrait également être appliquée au carter d'échappement 8 ou d'autres éléments ou parties d'éléments d'une turbomachine. L'invention peut en particulier s'appliquer à un élément de forme quelconque globalement cylindrique (virole de carter intermédiaire, moyeu, carter d'échappement), mais aussi à un élément de forme éventuellement parallélépipédique. L'invention peut être appliquée dans le cadre de fonctions variées telles que la suspension de moteur, la suspension d'équipements de moteur (accessoires, réservoirs de fluide... ), la suspension pour la manutention ou maintenance de moteur et tout autre type de suspension de chapes, la suspension mettant en oeuvre un organe en charge, tel qu'une chape, disposé en saillie par rapport à une paroi plane ou courbe.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Elément (3) pour une turbomachine (1), comportant une paroi (11) et au moins un organe (17) en charge s'étendant sensiblement perpendiculairement à la paroi (11), ledit organe (17) étant destiné à être fixé sur un support (18) servant à la fixation sur une partie structurelle d'un aéronef, caractérisé en ce qu'un organe de protection thermique (23) entoure ledit organe (17), ledit organe de protection thermique (23) comprenant une base (24) en appui souple sur la paroi (11) de l'élément (3), ladite base épousant la forme de ladite paroi et au moins une partie de couverture (26) qui entoure ledit organe en charge.
  2. 2. Elément (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe en charge comporte au moins une chape (17).
  3. 3. Elément (3) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une première chape (16) et une deuxième chape (16), destinées par exemple à être fixées à ladite poutre (18), l'élément (3) comportant en outre une troisième chape (17), destinée par exemple à être montée avec jeu sur ladite poutre (18) et situées circonférentiellement entre lesdites première et deuxième chapes (16), l'organe de protection thermique (23) entourant uniquement la troisième chape (17).
  4. 4. Elément (3) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de protection thermique (23) est fixé à la paroi (11) par l'intermédiaire de premiers organes de fixation (27).
  5. 5. Elément (3) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi (11) comporte une surface externe cylindrique ou tronconique et au moins une bride annulaire (14, 15) s'étendant radialement vers l'extérieur depuis ladite surface externe, les premiers organes de fixation (27) étant fixés à ladite surface externe et/ou à ladite bride annulaire (14, 15).
  6. 6. Elément selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des seconds organes de fixation (29) conçus pour fixer l'organe de protection thermique (23) sur la poutre (18).
  7. 7. Elément selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément est un carter (3), ladite paroi étant une virole annulaire (11).
  8. 8. Turbomachine (1), telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément (3) selon l'une des revendications 1 à 7, l'élément (3) comportant au moins une première chape (16), dite chape principale, fixée par exemple à la poutre (18) servant à la fixation de la turbomachine (1) sur un pylône d'un aéronef, et au moins une deuxième chape (17), dite chape auxiliaire, montée par exemple avec jeu sur la poutre (18), ladite chape auxiliaire (17) étant apte à reprendre des efforts en cas de déformation de l'élément (3) et/ou en cas de rupture de la chape principale (16), l'organe de protection thermique (23) entourant au moins l'une desdites chapes principale (16) et auxiliaire (17).
  9. 9. Turbomachine (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément (3) comporte une première chape (16) et une deuxième chape (16), dites chapes principales et fixées à ladite poutre (18), et une troisième chape (17), dite chape auxiliaire, montée avec jeu sur ladite poutre (18) et située circonférentiellement entre les chapes principales (16), ladite chape auxiliaire (17) étant apte à reprendre des efforts en cas de déformation de l'élément (3) et/ou en cas de rupture d'au moins l'une des chapes principales (16), l'organe de protection thermique (23) entourant uniquement la chape auxiliaire (17).
  10. 10. Organe de protection thermique (23) pour un élément selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une base (24) en appui souple sur la paroi (11) de l'élément (3), ladite base épousant la forme de ladite paroi et au moins une partie de couverture (26) qui entoure ledit organe en charge.30
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