FR3026786B1

FR3026786B1 - FLANGE OF CLOSURE OF AN EXHAUST CASING

Info

Publication number: FR3026786B1
Application number: FR1459576A
Authority: FR
Inventors: Daniel Delaporte Nicolas; Wilma Bilioniere Marina; Noel Durand Didier; Marin Georges Mollard Aymeric
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2019-07-26
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: FR3026786A1

Abstract

L'invention concerne un flasque de fermeture d'un carter d'échappement d'un turbomoteur, le flasque (240) comprenant un disque (40) à fixer au carter d'échappement, au moins le long d'une circonférence intermédiaire entre le centre et la périphérie dudit disque, à travers des premiers orifices de passage de premiers moyens de fixation. Le flasque comprend en outre une couronne (44) fixée au disque et comportant des seconds orifices sensiblement coaxiaux avec les premiers orifices du disque, pour un passage à travers eux desdits premiers moyens de fixation.The invention relates to a flange for closing an exhaust casing of a turbine engine, the flange (240) comprising a disk (40) to be fixed to the exhaust casing, at least along an intermediate circumference between the center and the periphery of said disk, through first holes for passing first fastening means. The flange further comprises a ring (44) fixed to the disc and having second orifices substantially coaxial with the first orifices of the disc, for a passage therethrough of said first fixing means.

Description

Flasque de fermeture d’un carter d'échappement L’invention se rapporte à un flasque central de fermeture d’un carter d'échappement, ainsi qu’à un carter d'échappement d'un turbomoteur pour aéronef, en particulier un turboréacteur d'avion.The invention relates to a central flange for closing an exhaust casing, as well as to an exhaust casing of an aircraft turbine engine, in particular a turbojet engine. 'plane.

Concernant plus précisément le flasque, celui-ci est prévu pour comprendre un disque à fixer au carter d'échappement le long (au moins ou notamment) d’une circonférence intermédiaire entre le centre et la périphérie dudit disque, à travers des premiers orifices de passage de premiers moyens de fixation.Regarding more precisely the flange, it is intended to include a disk to be fixed to the exhaust casing along (at least or in particular) an intermediate circumference between the center and the periphery of said disk, through first holes of passage of first fastening means.

Dans la présente demande, l'amont (AM) et l'aval (AV) seront définis par rapport au sens d'écoulement normal du fluide (de l'amont vers l'aval) à travers la turbomachine. Par ailleurs, la direction axiale correspond à la direction de l'axe de rotation A du rotor de la turbomachine, et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe A. De même, un plan axial est un plan comprenant l'axe de rotation A, et un plan radial est un plan perpendiculaire à l'axe A. Enfin, sauf précision contraire, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure (i.e. radialement intérieure) d'un élément est plus proche de l'axe A que la partie extérieure (1.e. radialement extérieure) du même élément.In the present application, upstream (AM) and downstream (AV) will be defined relative to the normal flow direction of the fluid (from upstream to downstream) through the turbomachine. Furthermore, the axial direction corresponds to the direction of the axis of rotation A of the rotor of the turbomachine, and a radial direction is a direction perpendicular to the axis A. Similarly, an axial plane is a plane comprising the axis of rotation A, and a radial plane is a plane perpendicular to the axis A. Finally, unless otherwise stated, the inner and outer adjectives are used with reference to a radial direction so that the inner (ie radially inner) portion of an element is closer to the axis A than the outer part (1.e. radially outer) of the same element.

On décrit ci-après, en référence aux figures 1 à 3, l’état de la technique auquel l’invention apporte une évolution et des avantages, comme on le verra ci-après.With reference to FIGS. 1 to 3, the state of the art to which the invention provides an evolution and advantages is described below, as will be seen below.

La figure 1, qui est extraite de EP2003293 comme la figure 2, est une demi-coupe axiale d'un turboréacteur 1 double corps double flux, suivant l'axe de rotation A du rotor de ce turboréacteur. Le turboréacteur 1 comprend, de l'amont vers l'aval : une soufflante 2 ; un compresseur basse pression 4 ; un compresseur haute pression 6 ; une turbine haute pression 8 ; une turbine basse pression 10 ; et un carter d'échappement 12 qui est une pièce métallique cylindrique de section sensiblement circulaire s'étendant selon l'axe A du moteur.FIG. 1, which is extracted from EP2003293 as FIG. 2, is an axial half-section of a turbojet engine 1 double double-flow body, along the axis of rotation A of the rotor of this turbojet engine. The turbojet engine 1 comprises, from upstream to downstream: a fan 2; a low pressure compressor 4; a high pressure compressor 6; a high pressure turbine 8; a low pressure turbine 10; and an exhaust casing 12 which is a cylindrical metal part of substantially circular section extending along the axis A of the engine.

Le carter 12 est donc situé en aval de la turbine basse pression 10. II contribue à délimiter la veine primaire du fluide traversant le turboréacteur. Par ailleurs, le carter 12 soutient le rotor du turboréacteur et assure la concentricité rotor/stator, L'alimentation et l'évacuation de l'huile qui lubrifie les paliers du turboréacteur peut se faire via le carter 12.The casing 12 is therefore located downstream of the low-pressure turbine 10. It contributes to defining the primary vein of the fluid passing through the turbojet engine. Furthermore, the casing 12 supports the rotor of the turbojet engine and ensures rotor / stator concentricity. The supply and discharge of the oil which lubricates the bearings of the turbojet engine can be done via the casing 12.

Comme illustré figure 2, le carter 12 comprend un moyeu 14 centré sur l'axe A et portant respectivement sur ses faces amont et aval des flasques annulaires amont 16 et aval 18, coaxiaux avec le moyeu 14; une virole extérieure 20 coaxiale avec le moyeu 14 ; et une pluralité de bras 22 reliant le moyeu 14 et la virole 20, le tout appartenant à corps général 23.As illustrated in FIG. 2, the casing 12 comprises a hub 14 centered on the axis A and bearing respectively on its upstream and downstream faces upstream annular flanges 16 and downstream 18, coaxial with the hub 14; an outer shell 20 coaxial with the hub 14; and a plurality of arms 22 connecting the hub 14 and the shell 20, all belonging to the general body 23.

Les flasques annulaires amont 16 et aval 18 sont sensiblement compris dans un plan radial et s'étendent vers l'extérieur, en direction de la virole 20.The upstream and downstream annular flanges 16 and 16 are substantially in a radial plane and extend outwardly towards the ferrule 20.

De façon centrale, le moyeu 14 est fermé par un flasque de fermeture 24, tel que celui illustré figure 3.Centrally, the hub 14 is closed by a closure flange 24, such as that illustrated in FIG.

Le flasque 24, qui est discoïdal, est fixé au carter d'échappement 12 du côté aval (AV), notamment le long d’une circonférence 26 intermédiaire entre le centre et la périphérie du disque, à travers des premiers orifices 28 de passage de premiers moyens de fixation 30 (voir figure 1), tels que des vis.The flange 24, which is discoidal, is fixed to the exhaust casing 12 on the downstream side (AV), in particular along an intermediate circumference 26 between the center and the periphery of the disc, through first openings 28 for the passage of first fixing means 30 (see Figure 1), such as screws.

Deux autres séries de moyens de fixation du flasque, tels que des vis, peuvent être aussi prévus, suivant deux autres circonférences, l’une centrale, l’autre en périphérie extérieure du disque, à travers respectivement ce que l’on dénommera ici des troisièmes et quatrièmes orifices 32,34 (voir figure 3) de passage des moyens de fixation respectifs 36,38 (voir figure 1).Two other series of fastening means of the flange, such as screws, can also be provided, along two other circumferences, one central, the other at the outer periphery of the disc, through respectively what will be called here third and fourth holes 32,34 (see Figure 3) passage of the respective fastening means 36,38 (see Figure 1).

Or, deux problèmes ont été rapportés concernant justement la liaison entre ce flasque de fermeture 24 et le carter d’échappement 12.However, two problems have been reported concerning precisely the connection between this flange closure 24 and the exhaust casing 12.

Le premier problème concerne un phénomène de poinçonnage sous la portée des têtes de vis. Le deuxième concerne un phénomène de criques partant de la liaison boulonnée et se propageant dans le flasque. La durée de vie des flasques de fermeture s’en trouve affectée et il est alors nécessaire de les remplacer. L'invention vise à apporter une solution à cela.The first problem concerns a punching phenomenon under the reach of the screw heads. The second concerns a phenomenon of cracks starting from the bolted connection and propagating in the flange. The life of the closing flanges is affected and it is necessary to replace them. The invention aims to provide a solution to this.

Dans ce but, il est proposé que le flasque de fermeture comprenne une couronne fixée au disque et comportant des seconds orifices de passage sensiblement coaxiaux avec les premiers orifices de passage du disque, pour un passage à travers eux desdits premiers moyens de fixation.For this purpose, it is proposed that the closure flange comprises a ring fixed to the disc and having second passage orifices substantially coaxial with the first passage holes of the disc, for passage through them of said first fastening means.

Ainsi, à la différence de la solution de la figure 3, celle de l'invention propose un flasque de fermeture fabriqué initialement en (au moins) deux pièces : le disque ou partie discoïdale précitée (24 ci-avant) et une couronne fixée à ce disque (et le moment venu au carter d'échappement).Thus, unlike the solution of FIG. 3, that of the invention proposes a closure flange initially manufactured in (at least) two parts: the disc or disc portion mentioned above (24 above) and a crown fixed to this disc (and the moment came to the exhaust casing).

La présence de cette couronne rapportée, intermédiaire entre les premiers moyens de fixation et le disque, doit éviter le poinçonnage et les affaiblissements mécaniques locaux du disque, donc le phénomène de criques précité.The presence of this reported ring, intermediate between the first fastening means and the disk, must avoid punching and local mechanical weakening of the disk, so the aforementioned crack phenomenon.

Pour, par ailleurs, faciliter le positionnement des pièces, leurs manipulations et/ou faciliter leur gestion (une seule référence de pièce) et élargir les possibilités de les réaliser, il est conseillé que (après fabrication) la couronne soit fixée au disque par une brasure ou une soudure, assurant ainsi une unité inséparable.In addition, to facilitate the positioning of the parts, their handling and / or facilitate their management (only one part reference) and to widen the possibilities to realize them, it is advised that (after manufacture) the crown is fixed to the disc by a brazing or welding, thus ensuring an inseparable unity.

Dans un but comparable, il est aussi conseillé que la couronne soit en seule pièce, circulaire.For a comparable purpose, it is also advisable that the crown be in one piece, circular.

Parmi les possibilités de les réaliser, on recommande que les pièces soient telles que la couronne présente, sur une face opposée à celle en contact avec le disque, une succession de zones creuses en forme de secteurs d’anneau : - entre lesquelles sont interposées des zones radiales plus épaisses où sont situés lesdits seconds orifices, - et qui sont bordées en périphéries respectivement intérieure et extérieure par des rebords.Among the possibilities to achieve them, it is recommended that the parts are such that the crown has, on a face opposite to that in contact with the disk, a succession of hollow zones in the form of ring sectors: - between which are interposed thicker radial zones where said second orifices are located, and which are bordered at the peripheries respectively inner and outer by flanges.

De façon générale, la solution ici proposée doit permettre : - de supprimer le phénomène de poinçonnage du disque en face des desdits premiers moyens de fixation, - de supprimer les phénomènes de déformation du disque, typiquement en tôle, alors que le moteur fonctionne, ces phénomènes étant générateurs de criques, - de ne pas ajouter de pièce à l’ensemble, dès lors que la couronne sera donc fixée au disque par une brasure ou une soudure, - et de permettre, en maintenance, le montage des couronnes aux disques existants.In general, the solution proposed here must make it possible: to eliminate the punching phenomenon of the disc in front of the said first fastening means; to eliminate the phenomena of deformation of the disc, typically made of sheet metal, while the engine is operating; phenomena being generators of cracks, - not to add a part to the assembly, since the crown will be attached to the disc by a solder or a solder, - and to allow, in maintenance, the mounting of the crowns to existing discs .

Concernant les disques, on préférera utiliser des disques présentant, à l’endroit de la circonférence intermédiaire, un creux annulaire ayant un fond où seront situés lesdits premiers orifices de passage et où sera disposée la couronne.As regards the discs, it will be preferable to use discs having, at the intermediate circumference, an annular recess having a bottom where said first through-holes will be located and where the crown will be disposed.

Quant au carter d'échappement en lui-même, également concerné, il comprendra favorablement : - un corps pourvu : -- d’un moyeu centré sur un axe ; -- une virole extérieure coaxiale avec le moyeu; et -- une pluralité de bras reliant ledit moyeu et ladite virole, - et le flasque précité de fermeture central, disposé au centre du moyeu central. L'invention et ses avantages seront si nécessaire encore mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de flasque de fermeture d’un carter d'échappement, selon l'invention.As for the exhaust casing itself, also concerned, it will include: - a body provided with: - a hub centered on an axis; an outer shell coaxial with the hub; and a plurality of arms connecting said hub and said ferrule, and said central closure flange disposed at the center of the central hub. The invention and its advantages will, if necessary, be better understood on reading the following detailed description of an example of a flange for closing an exhaust casing, according to the invention.

Cette description détaillée fait référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une demi-coupe axiale d'un exemple de turboréacteur d'avion, suivant l'axe A de rotation du rotor du turboréacteur; - la figure 2 est une vue avant (AM), en perspective, d'un exemple de carter d'échappement pouvant recevoir un flasque de fermeture du type de l'invention; - la figure 3 est une vue de face (de l’aval) d’un flasque de fermeture de l’art antérieur ; - la figure 4 est une perspective de l’aval d’un flasque de fermeture du type de l'invention monté sur le carter d'échappement; - la figure 5 est une vue comme celle de la figure 4, avec davantage de recul ; - la figure 6 est une coupe contenant l’axe A montrant la couronne et le disque du flasque, ainsi qu’une vis de fixation au carter d'échappement ; et - la figure 7 est une coupe identique montrant une section de la couronne.This detailed description refers to the appended figures in which: - Figure 1 is an axial half-section of an example of an aircraft turbojet, along the rotation axis A of the rotor of the turbojet engine; FIG. 2 is a front view (AM), in perspective, of an example of an exhaust casing that can receive a closing flange of the type of the invention; - Figure 3 is a front view (downstream) of a closure flange of the prior art; - Figure 4 is a perspective downstream of a closing flange of the type of the invention mounted on the exhaust casing; - Figure 5 is a view like that of Figure 4, with greater distance; - Figure 6 is a section containing the axis A showing the ring and the disc of the flange, and a fixing screw to the exhaust casing; and - Figure 7 is an identical section showing a section of the crown.

Ainsi, sur la figure 4 voit-on un flasque 240 de fermeture du type de l'invention monté sur le carter d'échappement 12 dont il obture l’essentiel de la partie central, à l’endroit du moyeu 14.Thus, in FIG. 4, there is seen a closing flange 240 of the type of the invention mounted on the exhaust casing 12, of which it closes most of the central part at the location of the hub 14.

Le flasque 240 comprend un disque 40 fixé au carter d'échappement en particulier le long d’une circonférence 42 intermédiaire entre le centre et la périphérie extérieure du disque, à travers des premiers orifices de passage qui peuvent être les orifices 28 de passage des premiers moyens de fixation 30.The flange 240 comprises a disc 40 fixed to the exhaust casing, in particular along a circumference 42 intermediate the center and the outer periphery of the disc, through first passage orifices which may be the openings 28 for the passage of the first fastening means 30.

Outre le disque 40, le flasque 240 est constitué de la couronne 44 qui est fixée au disque 40.In addition to the disk 40, the flange 240 consists of the ring 44 which is fixed to the disk 40.

Comme montré figure 6, la couronne 44 présente des seconds orifices 46 sensiblement coaxiaux avec les premiers orifices 28 de passage du disque, pour un passage à travers eux des premiers moyens de fixation 30.As shown in FIG. 6, the ring 44 has second orifices 46 substantially coaxial with the first orifices 28 for passage of the disk, for a passage through them of the first fastening means 30.

Concernant la fixation entre la couronne 44 et le disque 40, elle permettra favorablement d’assurer l’obtention d’un ensemble 240 unitaire, inséparable, évitant ainsi d’avoir à caler angulairement entre elles ces pièces, lors de leurs fixations, autour de l’axe A. A cette fin, il est recommandé que la couronne 44 consiste en seule pièce, circulaire.Regarding the fixing between the ring 44 and the disc 40, it will favorably ensure a unitary assembly 240, inseparable, thus avoiding having to wedge angularly between them these parts, during their fastenings, around the axis A. For this purpose, it is recommended that the crown 44 consists of a single piece, circular.

Préférentiellement, la fixation entre la couronne 44 et le disque 40 comprendra une brasure ou une soudure que l’on a matérialisée en traits interrompus 48 sur la figure 6.Preferably, the fixing between the ring 44 and the disk 40 will comprise a solder or a weld that has been materialized in phantom lines 48 in FIG.

En particulier à cette fin, la couronne 44 et le disque 40 seront métalliques. Typiquement, le disque 40 pourra avoir été fabriqué à partir d’une tôle emboutie.In particular for this purpose, the ring 44 and the disc 40 will be metallic. Typically, the disc 40 may have been made from a stamped sheet.

Notamment pour faciliter leur positionnement relatif, le disque 40 présente, à l’endroit de la circonférence intermédiaire 42, un creux annulaire ayant un fond 50 où sont situés les premiers orifices de passage 28 et où vient se placer, ou se caler, assez naturellement la couronne 44 dont les dimensions seront favorablement adaptées en conséquence, comme montré figure 6. A nouveau comme montré figure 6, il est conseillé que les faces de la couronne 44 et du disque 40 à braser ou souder ensemble soient, face à face, planes et continues. Par contre, on préférera que la couronne 44 présente, sur sa face 440 opposée à celle en contact avec le disque, une succession de zones creuses en forme de secteurs d’anneau, 52.In particular to facilitate their relative positioning, the disc 40 has, at the location of the intermediate circumference 42, an annular recess having a bottom 50 where the first through-holes 28 are located and which is placed, or wedged, naturally enough. the crown 44, the dimensions of which will be favorably adapted accordingly, as shown in FIG. 6. Again, as shown in FIG. 6, it is recommended that the faces of the ring 44 and the disc 40 to be brazed or soldered together be face to face flat. and continuous. By cons, it is preferred that the ring 44 has, on its face 440 opposite to that in contact with the disk, a succession of hollow zones in the form of ring sectors, 52.

Et de préférence, entre ces secteurs, seront interposées des zones radiales 54 plus épaisses où seront situés les seconds orifices 46 et qui seront bordées en périphéries respectivement intérieure et extérieure par des rebords 56,58.And preferably, between these sectors, will be interposed thicker radial zones 54 where will be located the second orifices 46 and which will be bordered respectively inner and outer peripheries by flanges 56,58.

Ainsi, on pourra allier les avantages d’une pièce monobloc ayant une bonne résistance mécanique, une relative légèreté et remplissant la fonction attendue de barrière anti-poinçonnage sous la portée des têtes de vis (moyens 30) et de prévention des criques pouvant partir de la liaison boulonnée et se propager dans le flasque.Thus, it will be possible to combine the advantages of a one-piece piece having a good mechanical strength, a relative lightness and fulfilling the expected anti-punching barrier function under the scope of the screw heads (means 30) and preventing cracks from the connection bolted and spread in the flange.

Figure 6, on voit à ce sujet en 60 l’écrou situé axialement au-delà du moyeu 14 et avec lequel est fixée la vis 62 formant ici l’un des premiers moyens de fixation 30.6, the nut located axially beyond the hub 14 and with which is fixed the screw 62 forming here one of the first fastening means 30.

Claims

An exhaust casing of a turbine engine for an aircraft comprising; a body (23) provided with: a hub (14) centered on an axis (A); an outer shell (20) coaxial with the hub; and - a plurality of arms (22) connecting said hub and said ferrule, - and a crankcase flange (240) disposed at the center of the hub, flange (240) comprising a disk (40) fixed to the hub (14), at least along an intermediate circumference between the center and the periphery of said disk, through first openings (28) for passing first fastening means (30), characterized in that it further comprises radially, a ring gear (44) fixed to the disk and having, parallel to said axis (A), second orifices (46) substantially coaxial with the first orifices of the disk and through which pass said first fastening means (30).

2. Housing according to claim 1, wherein the first fastening means (30) comprise screws which pass through the first and second through holes (28,46) and which, by bearing against the ring (44) and parallel to said axis (A), are fixed with hub (14) against which nuts (60).

3. Carter according to claim 1 or 2, wherein the ring is fixed to the disk by a solder or solder (48).

4. Carter according to one of claims 1 to 3, wherein the ring (44) is in one piece, circular.

5. Housing according to one of claims 1 to 4, wherein the ring (44) has, on a face opposite to that in contact with the disk, a succession of hollow zones (52) in the form of ring sectors: - Between which are interposed thicker radial zones (54) where are located said second orifices, - and which are bordered respectively inner and outer peripheries by flanges (56,58).

6. Housing according to one of claims 1 to 5, wherein at the location of the intermediate circumference, the disk has an annular recess having a bottom (440) where are located said first through holes and where is disposed the crown (44).