FR3041686A1 - Dispositif de support d'une canalisation dans une turbomachine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un carter (10) de turbomachine comportant une virole annulaire (14) munie d'un orifice (32) sur le pourtour duquel est fixée une première extrémité (38) d'un soufflet (34) élastiquement déformable dans une direction radiale. Un tube de canalisation (18) est engagé avec un jeu annulaire dans l'orifice (32) de la paroi (14) et dans le soufflet (34) et étant fixé à une seconde extrémité (40) du soufflet (34) opposée à la première extrémité (38).

Description

DISPOSITIF DE SUPPORT D’UNE CANALISATION DANS UNE

TURBOMACHINE

La présente invention concerne un carter de turbomachine ainsi qu’une turbomachine comprenant un tel carter.

Classiquement, le flux d’air entrant se divise en un flux d’air annulaire primaire et un flux d’air annulaire secondaire, le flux d’air primaire circulant dans un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le flux d’air secondaire contourne le moteur et rejoint en sortie de la turbomachine le flux de gaz chauds éjectés par la turbine.

Une telle turbomachine comprend un carter structural de turbine agencé en sortie de la turbine basse pression. Ce carter aval comprend une virole annulaire externe, une virole annulaire interne et une virole annulaire intermédiaire agencée entre les viroles annulaires interne et externe. Les viroles annulaires interne, intermédiaire et externe comprennent des bras s’étendant sensiblement perpendiculairement aux viroles annulaire et servant au passage de servitudes telles que des canalisations de circulation de fluide. La virole annulaire interne et la virole intermédiaire définissent ensemble la veine annulaire d’écoulement du flux d’air primaire. La virole annulaire intermédiaire et la virole annulaire externe définissent ensemble la veine annulaire d’écoulement du flux d’air secondaire.

Pour faire passer une canalisation dans un bras du carter, les viroles annulaires comprennent des orifices dans lesquels sont engagées des liaisons articulées par exemple à l’aide de rotules. La canalisation, par exemple formée d’une pluralité de tubes, traverse successivement les rotules des viroles annulaires interne, intermédiaire et externe et peut ainsi pivoter angulairement par rapport à l’axe de l’orifice de montage de la rotule, ce qui permet de faciliter le montage du tube dans les viroles interne, intermédiaire et externe.

Toutefois, en fonctionnement, la virole annulaire externe et la virole annulaire intermédiaire se déplacent axialement relativement l’une à l’autre sous l’effet des dilatations différentielles consécutives d’une température plus importante dans la veine d’air primaire que dans la veine d’air secondaire. L’utilisation de rotules s’avère insuffisant pour assurer l’intégrité mécanique des canalisations rigides. Il est dès lors nécessaire d’utiliser des canalisations plus souples qui doivent néanmoins résister à des températures élevées, ce qui nécessite l’emploi de matériaux thermiquement isolant qui sont coûteux et rend le montage plus compliqué. L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes de l’art antérieur décrit précédemment. A cet effet, elle propose un carter de turbomachine comportant une virole annulaire munie d’un orifice sur le pourtour duquel est fixée une première extrémité d’un soufflet élastiquement déformable dans une direction radiale, un tube étant engagé avec un jeu annulaire dans l’orifice de la paroi et dans le soufflet et étant fixé à une seconde extrémité du soufflet opposée à la première extrémité.

En fonctionnement, la partie du tube située au voisinage de la première extrémité du soufflet peut ainsi se déplacer par rapport à l’orifice du passage du tube et au soufflet du fait du jeu annulaire de montage du tube dans l’orifice et dans le soufflet. La capacité de déformation élastique en direction radiale du soufflet permet de donner une souplesse à la zone de liaison du tube au soufflet.

Selon une autre caractéristique de l’invention, le tube peut être fixé à un organe engagé à étanchéité à l’intérieur de la seconde extrémité du soufflet. La liaison du tube avec le soufflet est ainsi réalisée par une pièce intermédiaire.

Selon encore une autre caractéristique de l’invention, l’organe comprend une partie annulaire engagée à étanchéité à l’intérieur d’une paroi cylindrique de la seconde extrémité du soufflet.

La face externe de la partie annulaire peut comprendre une gorge annulaire logeant un joint d’étanchéité, un élément de serrage serrant la paroi cylindrique du soufflet sur la partie annulaire de l’organe. L’élément de serrage peut être un collier à vis tangente, par exemple.

En pratique, la première extrémité du soufflet peut être fixée sur la virole au moyen d’une bride radiale. La fixation peut être réalisée par boulonnage par exemple.

Afin de garantir la déformation du soufflet en direction radiale, ce dernier peut comprendre des ondulations annulaires s’étendant selon l’axe du soufflet. L’invention concerne également un carter dans lequel la virole annulaire est une virole annulaire externe définissant extérieurement une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air secondaire, le soufflet s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la surface externe de ladite virole annulaire externe.

Le tube peut traverser une rotule engagée dans un orifice d’une virole annulaire définissant intérieurement la veine annulaire secondaire. L’invention peut encore concerner une turbomachine, telle qu’un turboréacteur, comprenant un carter tel que décrit ci-dessus, agencé en aval d’une turbine basse pression. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, avantages et caractéristiques 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 locale schématique en coupe d’un carter aval d’une turbine basse pression ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe de la fixation d’un tube dans un soufflet selon l’invention ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe de la fixation d’un tube dans un soufflet selon une autre réalisation de l’invention ; - la figure 4 est une vue schématique de la réalisation de la figure 3 selon un plan de coupe contenant l’axe du soufflet ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective et isolée du soufflet de la figure 3.

On se réfère tout d’abord à la figure 1 qui représente un carter d’échappement 10 agencé en sortie d’une turbine basse pression dans une turbomachine. D’une manière bien connue de l’homme du métier, la turbine basse pression correspond à la dernière section de propulsion d’un turboréacteur. Ce carter d’échappement 10 comprend une virole annulaire radialement interne 12 et une virole annulaire radialement externe 14 ainsi qu’une virole annulaire intermédiaire 16 agencée radialement entre la virole annulaire interne 12 et la virole annulaire externe 14. La virole interne 12 et la virole intermédiaire 16 délimite respectivement intérieurement et extérieurement une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air primaire (flèche A). La virole intermédiaire et la virole externe délimite respectivement intérieurement et extérieurement une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air secondaire (flèche B).

Le carter d’échappement 10 comprend une pluralité de bras 20 s’étendant radialement entre la virole interne 12 et la virole externe 14 et permettent le passage de servitudes. La figure 1 représente un tube 18 de passage d’un fluide, tel que par exemple de l’huile, de l’air ou encore du carburant, agencé dans un bras radial 20 du carter d’échappement 10. Le tube 18 traverse chacune des viroles interne 12, intermédiaire 16 et externe 14 au niveau d’un orifice formé dans chacune desdites viroles. Plus particulièrement, une rotule 22 est engagée dans l’orifice de la paroi interne 12 et une rotule 22 est engagée dans l’orifice de la paroi intermédiaire 16. Chaque rotule 22 comprend une surface externe concave 24 coopérant avec une paroi cylindrique 26 du pourtour de l’orifice et une ouverture centrale 28 sensiblement cylindrique dans laquelle est engagé le tube 18 d’une canalisation. Chaque rotule 22 permet ainsi d’orienter de la manière souhaitée le tube 18 au travers des parois interne 12 et intermédiaire 16.

Selon l’invention, la partie d’extrémité externe 30 du tube 18 est engagée dans un orifice 32 de la virole annulaire externe 14. L’orifice 32 de la virole externe 14 est dimensionné de manière à ce que le tube 30 soit inséré avec un jeu annulaire dans celui-ci. Ainsi, le diamètre de l’orifice 32 est supérieur au diamètre externe de la partie d’extrémité externe 30 du tube 18.

Comme cela est mieux visible sur la figure 2, un soufflet d’étanchéité 34 est monté sur la surface radialement externe de la virole externe 14. Ce soufflet 34 comprend une paroi de révolution 36 qui s’étend, dans l’exemple représenté aux figures, de manière cylindrique entre une première extrémité 38 et une seconde extrémité 40. Cette paroi 36 comprend des ondulations annulaires s’étendant selon l’axe du soufflet, ce qui permet une déformation du soufflet dans une direction radiale, c’est-à-dire perpendiculaire à l’axe 42 du soufflet 34.

Le soufflet 34 comprend, à une première extrémité, une bride radiale 44 s’étendant radialement par rapport à l’axe 42 du soufflet 34. Cette bride annulaire 44 est fixée par boulonnage au travers de la virole annulaire externe 14. Comme cela est représenté en figure 3, la première extrémité 40 du soufflet 34 peut également être fixée, par exemple par soudage, sur une platine 46 fixée par boulonnage sur la virole annulaire externe 14.

La seconde extrémité 40 du soufflet 34 comprend une paroi cylindrique 48 (figures 2, 4 et 5). Un organe 50 est engagé à l’intérieur de cette paroi cylindrique 48. Cet organe 50 comprend une partie annulaire 52 entourant une partie tubulaire 54 sensiblement cylindrique. La partie annulaire 52 comprend, sur sa face radialement externe, une gorge annulaire 56 à section en U dans laquelle est engagé un joint annulaire d’étanchéité 58 tel que par exemple un joint torique. Comme cela est visible sur les figures 2 et 4, la surface externe de la partie annulaire 52 vient en contact avec la surface radialement interne de la paroi cylindrique 48 du soufflet 34. On comprend que la profondeur de la gorge annulaire 56 est inférieure à l’épaisseur du joint 58, mesurée dans la direction radiale, de manière à garantir un écrasement de celui-ci entre la paroi de fond de la gorge 56 et la surface interne de la paroi cylindrique 48.

Une première extrémité de la partie tubulaire 54 de l’organe 50 est fixée par soudage sur l’extrémité radialement externe du tube 18. Une seconde extrémité de la partie tubulaire 54 est fixée par soudage sur une autre portion de canalisation 60.

Comme représenté en figure 2, le tube 18 peut être entouré par une gaine 61 agencée avec jeu vis-à-vis du pourtour de l’orifice 32 de la paroi 14 et vis-à-vis de la paroi ondulée 36 du soufflet 34. L’extrémité radialement externe du soufflet est fixée à l’organe 50 par tout moyen adéquat. La gaine est également visible en figure 1, uniquement autour de la partie du tube 18 traversant la veine primaire (flèche A).

La paroi cylindrique 48 de la seconde extrémité 40 du soufflet 34 comprend des fentes 62 débouchantes. Un élément de serrage 64 est monté autour de la paroi cylindrique 48 et serré sur celle-ci, les fentes 62 garantissant une contraction radiale de la paroi cylindrique 48. Dans les réalisations représentées aux figures, l’élément de serrage 64 est un collier à vis tangente.

Dans la réalisation des figures 3 et 4, l’organe 50 comprend un évidement annulaire 66 formé à la jonction entre la partie tubulaire 54 et la partie annulaire 52 et débouchant en direction de la seconde extrémité de la partie tubulaire 54.

En fonctionnement, la virole annulaire intermédiaire 16 et la virole interne 14 subissent une dilatation plus importante que la virole externe 14, du fait de la circulation des gaz chauds issus de la chambre de combustion, ce qui conduit à un déplacement des viroles interne 12 et intermédiaire 16 par rapport à la virole externe 14. Selon l’invention, le tube 18 de la canalisation est engagé avec un jeu annulaire dans l’orifice 32 de la virole annulaire externe 14 et dans le soufflet 34 et est fixé sur la partie tubulaire 54 de l’organe 50, ce qui évite de contraindre le tube 18 sur le pourtour de l’orifice 32 et lui permet ainsi de se déplacer axialement, le tube 18 étant maintenu en déplacement par le soufflet 34 élastiquement déformable en direction radiale.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. Carter (10) de turbomachine comportant une virole annulaire (14) munie d’un orifice (32) sur le pourtour duquel est fixée une première extrémité (38) d’un soufflet (34) élastiquement déformable dans une direction radiale, un tube (18) étant engagé avec un jeu annulaire dans l’orifice (32) de la paroi (14) et dans le soufflet (34) et étant fixé à une seconde extrémité (40) du soufflet (34) opposée à la première extrémité (38).
2. 2. Carter selon la revendication 1, dans lequel le tube (18) est fixé à un organe (50) engagé à étanchéité à l’intérieur de la seconde extrémité (40) du soufflet (34).
3. 3. Carter selon la revendication 2, dans lequel l’organe (50) comprend une partie annulaire (52) engagée à étanchéité à l’intérieur d’une paroi cylindrique (48) de la seconde extrémité (40) du soufflet (34).
4. 4. Carter selon la revendication 3, dans lequel la face externe de la partie annulaire (52) comprend une gorge annulaire (56) logeant un joint d’étanchéité (58), un élément de serrage (64) serrant la paroi cylindrique (48) du soufflet (34) sur la partie annulaire (52) de l’organe (50).
5. 5. Carter selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la première extrémité (38) du soufflet (34) comprend une bride radiale (44) de fixation sur la virole annulaire (14).
6. 6. Carter selon la revendication 5, dans lequel le soufflet (34) comprend une paroi de révolution (36) comportant des ondulations annulaires s’étendant selon l’axe (42) du soufflet (34).
7. 7. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la virole annulaire est une virole annulaire externe (14) définissant extérieurement une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air secondaire, le soufflet (34) s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la surface externe de ladite virole annulaire externe (14).
8. 8. Carter selon la revendication 7, dans lequel le tube (18) traverse une rotule (22) engagée dans un orifice d’une virole annulaire (16) définissant intérieurement la veine annulaire secondaire.
9. 9. Turbomachine, telle qu’un turboréacteur, comprenant un carter selon l’une des revendications 7 ou 8 agencé en aval d’une turbine basse pression.