FR3050229A1 - Carter d'echappement de turbomachine - Google Patents
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Abstract
Carter (1), en particulier d'échappement, pour une turbomachine, comprenant : - un moyeu (5) intérieur ; - une virole (6) extérieure s'étendant autour du moyeu (5) ; - au moins un bras (8) tubulaire radial reliant ledit moyeu (5) à ladite virole (6), ledit bras (8) comportant une cavité interne de passage d'un élément (11) de servitudes ; - ledit élément (11) de servitudes ayant une forme allongée et étant configuré pour être monté dans ladite cavité dans une direction sensiblement parallèle à un axe d'allongement dudit élément (11), ledit élément (11) comportant au moins un amortisseur de calage à l'intérieur de ladite cavité ; caractérisé en ce que ledit au moins un amortisseur est configuré pour se déformer dans un plan passant par ledit axe d'allongement dudit élément (11).
Description
CARTER D’ECHAPPEMENT DE TURBOMACHINE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un carter, en particulier d’échappement, de turbomachine d’aéronef.
ETAT DE L’ART
De façon connue, un carter d’échappement de turbomachine comprend un moyeu intérieur et une virole extérieure s’étendant autour du moyeu. La virole est configurée pour définir avec le moyeu une veine annulaire d’écoulement d’un flux de gaz et est reliée rigidement au moyeu par des bras sensiblement radiaux par rapport à un axe longitudinal de la turbomachine.
Un carter d’échappement est monté en aval (par référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine) d’une turbine et le flux de gaz qui traverse le carter d’échappement est donc le flux de gaz d’échappement sortant de la turbine.
Une turbomachine peut comprendre d’autres carters similaires tels qu’un carter intermédiaire ou un carter interturbine plus connu sous sa désignation anglaise TVF pour «Turbine Vane Frame ». Un carter intermédiaire est intercalé entre un compresseur basse pression et un compresseur haute pression de la turbomachine, et est donc traversé par un flux de gaz sortant du compresseur basse pression et destiné à alimenter le compresseur haute pression.
De manière traditionnelle, les bras du carter permettent le passage d’éléments de servitudes de manière à ne pas perturber l’écoulement du flux à l’intérieur de la veine, de tels bras étant tubulaires et comprenant chacun une cavité interne de passage des éléments de servitudes.
Un élément de servitudes peut comprendre par exemple un ou plusieurs conduits d’air et/ou un ou plusieurs conduits d’huile et/ou un ou plusieurs câbles électriques, etc. De manière générale, chacun des éléments de servitudes permet de relier au moins un premier équipement situé radialement à l’intérieur de la veine à au moins un deuxième équipement situé radialement à l’extérieur de la veine du carter.
Sur les moteurs de forte puissance, un élément de servitudes comporte un corps longitudinal définissant un axe d’allongement et au moins un amortisseur de calage à l’intérieur de la cavité, cet amortisseur permettant notamment d’éviter que l’élément de servitudes ne rentre en résonnance, et ainsi ne se dégrade, lorsqu’il est soumis aux différentes sollicitations vibratoires générées par la turbomachine en fonctionnement.
Il est connu d’utiliser deux amortisseurs montés tête-bêche se présentant chacun sous la forme d’une lame courbée, flexible, et délimitée latéralement par des flancs. Chaque lame comprend, d’une part, une portion fixée au corps de l’élément, et d’autre part, une portion libre. Chaque lame est positionnée à plat sur l’élément de servitudes, elle s’étend le long d’un axe transversal perpendiculaire à l’axe d’allongement de l’élément et est configurée pour se déformer dans un plan perpendiculaire à l’axe d’allongement. L’élément de servitudes est configuré pour être monté dans la cavité dans une direction sensiblement parallèle à l’axe d’allongement de l’élément. Lors de son montage, les portions libres sont contraintes de sorte que ces dernières exercent chacune sur une paroi délimitant la cavité un effort de rappel nécessaire pour que les amortisseurs puissent pleinement assurer leur fonction.
Le montage/démontage de l’élément de servitudes présente quelques difficultés.
Premièrement, lors de l’introduction de l’élément de servitudes dans la cavité, les arêtes vives présentes sur les flancs des amortisseurs rentrent en contact avec la paroi de la cavité et ainsi s’opposent à son introduction. L’opérateur se trouve alors dans l’obligation d’opérer par un mouvement de va et vient et/ou de forcer de manière excessive au risque de détériorer les amortisseurs et/ou la paroi de la cavité, et au détriment de la productivité.
Le montage est d’autant plus critique du fait que les portions libres exercent chacune un effort de rappel sur la paroi de la cavité.
Deuxièmement, à la suite du montage et des difficultés rencontrées mentionnées ci-dessus, il s’avère généralement impossible de démonter l’élément de servitudes pour effectuer par exemple une opération de maintenance sans détériorer considérablement les amortisseurs et/ou la paroi de la cavité. L’objectif de la présente invention est donc d’optimiser le montage et le démontage de l’élément de servitudes dans un carter du type précité.
EXPOSE DE L’INVENTION L’invention propose à cet effet un carter, en particulier d’échappement, pour une turbomachine, comprenant : un moyeu intérieur ; une virole extérieure s’étendant autour du moyeu ; au moins un bras tubulaire radial reliant ledit moyeu à ladite virole, ledit bras comportant une cavité interne de passage d’un élément de servitudes ; ledit élément de servitudes ayant une forme allongée et étant configuré pour être monté dans ladite cavité dans une direction sensiblement parallèle à un axe d’allongement dudit élément, ledit élément comportant au moins un amortisseur de calage à l’intérieur de ladite cavité ; caractérisé en ce que ledit au moins un amortisseur est configuré pour se déformer dans un plan passant par ledit axe d’allongement dudit élément.
Premièrement, l’amortisseur isole l’élément de servitudes vis-à-vis des vibrations générées par la turbomachine, et autrement dit évite que l’élément de servitudes ne rentre en résonnance, et ainsi ne se dégrade, lorsqu’il est soumis aux différentes sollicitations vibratoires générées par la turbomachine en fonctionnement.
Deuxièmement, le fait que l’amortisseur soit configuré pour se déformer dans un plan passant par l’axe d’allongement de l’élément permet de monter (réciproquement démonter) l’élément de servitudes sans à-coups tout en limitant les efforts nécessaires au montage (réciproquement au démontage). Par voie de conséquence, le montage (réciproquement le démontage) de l’élément de servitudes ne dégrade pas les amortisseurs et/ou la paroi de la cavité. Ainsi, les différents éléments de servitudes peuvent être rapidement démontés et remontés pour par exemple une opération de maintenance.
Le carter selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit amortisseur a une forme allongée le long dudit axe d’allongement dudit élément ; - ledit plan est au moins partiellement perpendiculaire audit amortisseur ; - ledit élément est monté dans ladite cavité par un orifice pratiqué dans ladite virole ; - ledit amortisseur comprend une base fixée à l’élément et une patte libre et configurée pour se déformer dans ledit plan passant par ledit axe d’allongement dudit élément ; - la patte comprend une portion incurvée à concavité tournée vers l’élément ; - ladite portion comprend une face externe bombée à concavité tournée vers l’élément ; - ladite portion est comprise entre une portion supérieure et une portion inférieure incurvées à concavité tournée vers l’extérieur ; - l’élément comprend un deuxième amortisseur monté en regard et de manière symétrique par rapport au premier amortisseur ; - l’élément comprend plusieurs étages d’amortisseurs. L’invention a pour deuxième objet une turbomachine comprenant un carter tel que décrit précédemment.
DESCRIPTION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de détail en coupe d’une turbomachine comprenant un carter selon l’invention ; - la figure 2 est une vue de face du carter de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective d’un élément de servitudes ; - la figure 4 est une vue de détail en perspective d’un amortisseur de l’élément de servitudes ; - la figure 5 est une vue de détail de face de l’élément de servitudes ; - la figure 6 est une vue en coupe de l’élément de servitudes selon un plan VI-VI de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue en perspective illustrant le montage de l’élément de servitudes dans une cavité d’un bras du carter ; - la figure 8 est une représentation schématique de l’élément de servitudes lors de son montage dans la cavité du bras du carter.
DESCRIPTION DETAILLEE
Sur la figure 1 est représenté un carter 1 d’une turbomachine 2 à double flux, et plus précisément un carter 1 d’échappement situé entre une turbine 3 basse pression et une tuyère 4 d’éjection des gaz de combustion issus de la turbine 3.
Tel que représenté sur la figure 2, le carter 1 d’échappement comprend un moyeu 5 intérieur et une virole 6 extérieure s’étendant autour du moyeu 5. La virole 6 est configurée pour définir avec le moyeu 5 une veine 7 annulaire d’écoulement du flux de gaz de combustion et étant reliée rigidement au moyeu 5 par des bras 8 sensiblement radiaux par rapport à un axe longitudinal X de la turbomachine.
Le mode de réalisation illustré n’est en rien limitatif, la turbomachine peut comprendre d’autres carters présentant une structure similaire, et ainsi le carter pourrait être par exemple un carter intermédiaire situé entre un compresseur basse pression et un compresseur haute pression (non visible à la figure 1).
Le carter 1 comprend au moins un bras 8 tubulaire comportant une cavité 9 interne délimitée par une paroi 10, cette cavité 9 permettant le passage d’un élément 11 de servitudes (figure 8).
Plus précisément, la cavité 9 débouche à la fois sur la virole 6 via un orifice 12 (figure 7) mais également sur le moyeu 5. Le passage des éléments 11 de servitudes dans les bras 8 présente notamment l’avantage de ne pas perturber l’écoulement du flux de gaz à l’intérieur de la veine 7, et autrement dit limiter les pertes de charge.
Un élément 11 de servitudes relie au moins un premier équipement situé radialement à l’intérieur de la veine 7 à au moins un deuxième équipement situé radialement à l’extérieur de la veine 7. Un tel élément 11 peut comprendre par exemple un ou plusieurs conduits d’air et/ou un ou plusieurs conduits d’huile et/ou un ou plusieurs câbles électriques, etc.
Un élément 11 de servitudes a en général une forme allongée et comprend un corps 13 délimité à chaque extrémité par une interface 14 permettant le raccord avec l’équipement correspondant, le corps 13 définissant un axe A d’allongement.
Selon le mode de réalisation représenté sur figures, le corps 13 est tubulaire et de section transversale oblongue, le corps 13 comportant ainsi deux flancs 15 arrondis et deux flancs 16 plans. L’axe A d’allongement correspond par exemple à l’axe de symétrie du corps 13. On définit un plan B comme étant le plan parallèle aux flancs 16 plans et passant par chacun des sommets des flancs 15 arrondis (figure 6).
Selon une variante de réalisation, le corps 13 peut avoir une section transversale circulaire, rectangulaire, carré, etc. L’élément 11 de servitudes comprend au moins un amortisseur 17 de calage à l’intérieur de la cavité 9, l’amortisseur 17 étant configuré pour se déformer dans un plan passant par l’axe A d’allongement de l’élément 11 (ou passant sensiblement par l’axe A d’allongement de l’élément 11 ). L’amortisseur 17 permet notamment d’éviter que l’élément 11 de servitudes ne rentre en résonnance, et ainsi ne se dégrade, lorsqu’il est soumis aux différentes sollicitations vibratoires générées par la turbomachine 2 en fonctionnement.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, l’élément 11 de servitudes comprend deux amortisseurs 17 positionnés à mi-hauteur du corps 13 et en regard l’un de l’autre de façon symétrique suivant le plan B du corps 13.
Selon une variante de réalisation non représentée, l’élément 11 de servitudes comprend plusieurs étages d’amortisseurs 17 positionnés à différentes hauteurs du corps 13, et par exemple deux étages d’amortisseurs 17.
Comme visible à la figure 5 notamment, un amortisseur 17 comprend une base 18 fixée sur le corps 13, et une patte 19 en saillie par rapport à la base 18, libre et configurée pour se déformer dans un plan passant par l’axe A d’allongement de l’élément 11 lorsque celle-ci est sollicitée extérieurement.
Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré sur les figures, l’amortisseur 17 se présente sous la forme d’une lame courbée ayant en section transversale un profil rectangulaire et s’étendant le long de l’axe A d’allongement. L’amortisseur 17 est par exemple obtenu à partir d’une opération de découpe dans une tôle puis une opération de pliage afin de lui donner sa forme finale. L’amortisseur 17 est par exemple réalisé en alliage à base de nickel mais cet exemple n’est en rien limitatif.
Tel qu’illustré sur la figure 5, on note G l’épaisseur de l’amortisseur 17, l’épaisseur C est par exemple comprise entre 0.5 mm et 2 mm, et est avantageusement de 0.7 mm.
Dans la suite de la description, les termes « inférieur «et « supérieur « sont définis par rapport à l’orientation de l’amortisseur 17 sur les figures.
La base 18 est plane, de forme sensiblement carrée, et est fixée sur un flanc 16 plan du corps 13 de l’élément 11. La base 18 est par exemple fixée sur le flanc 16 plan par brasage ou soudage. Avantageusement, la base 18 peut comprendre une ouverture 24 (par exemple circulaire) afin d’accroître la surface brasée ou soudée, et autrement dit la résistance de l’assemblage.
Selon une variante de réalisation, la base 18 est par exemple fixée au flanc 16 plan par vissage, boulonnage, rivetage, encliquetage, etc.
Tel qu’illustré sur les figures 5 et 6, on note D la longueur de la base 18 de l’amortisseur 17 et E la largeur de la base 18 de l’amortisseur 17.
La longueur D est par exemple comprise entre 10 mm et 50 mm, et est avantageusement de 25 mm.
La largeur E est par exemple comprise entre 10 mm et la largeur du flanc 16 plan, et est avantageusement de la largeur du flanc 16 plan.
La patte 19 est flexible et configurée pour se déformer dans un plan passant par l’axe A d’allongement et perpendiculaire à la base 18 de l’amortisseur 17 (ou au plan B). Plus précisément, la patte 19 (figure 5) comprend : une portion 20 supérieure, incurvée, à concavité tournée vers l’extérieur, et autrement dit dans une direction opposée au corps 13 une portion 21 intermédiaire, incurvée, à concavité tournée vers le corps 13, et, une portion 22 inférieure, incurvée, à concavité tournée vers l’extérieur, et autrement dit dans une direction opposée au corps 13.
La patte 19 comprend ainsi un point d’inflexion supérieur à la frontière entre la portion 20 supérieure et la portion 21 intermédiaire, et un point d’inflexion inférieur à la frontière entre la portion 21 intermédiaire et la portion 22 inférieure. La portion 22 inférieure prend appui sur le flanc 16 plan. Le fait que la portion 22 inférieure prenne appui sur le corps 13 permet notamment de guider et contrôler la patte 19 lorsqu’elle se déforme tout en évitant la présence d’une arête vive susceptible de dégrader le corps 13 de l’élément 11.
Tel qu’illustré sur les figures 5 et 6, on note F la distance maximale entre la portion 21 intermédiaire et le flanc 16 plan, mesurée perpendiculairement au flanc 16 plan, lorsque l’élément 11 de servitudes n’est pas monté (amortisseur 17 au repos). On note G la longueur, projetée sur le flanc 16 plan, délimitée d’une part par la frontière base 18/portion 20 supérieure et d’autre part par le point de contact de la portion 22 inférieure sur le flanc 16 plan, lorsque l’élément 11 de servitudes n’est pas monté (amortisseur 17 au repos). On note H la largeur de la patte 19.
La distance F est par exemple comprise entre 5 mm et 30 mm, et est avantageusement de 10 mm. La longueur G est par exemple comprise entre 20 mm et 100 mm, et est avantageusement de 80 mm. La largeur Fl est par exemple comprise entre 5 mm et la largeur du flanc 16 plan, et est avantageusement de la largeur du flanc 16 plan.
Les caractéristiques dimensionnelles et géométriques associées à la patte 19 permettent à celle-ci de se déformer sans à-coups et sans opposer de résistance, lors du montage (réciproquement lors du démontage) de l’élément 11 de servitudes, et plus précisément lorsque celle-ci est en contact avec la paroi 10 de la cavité 9.
Tel qu’illustré sur la figure 6, la portion 21 intermédiaire de la patte 19 comprend une face 23 externe bombée, et plus précisément à concavité tournée vers le corps 13. Cette caractéristique géométrique permet de limiter les surfaces de contact (et de supprimer les arêtes vives en contact glissant) avec la paroi 10 de la cavité 9 lors du montage (réciproquement du démontage), et autrement dit réduire les efforts nécessaires au montage (réciproquement au démontage) de l’élément 11 de servitudes.
Tel qu’illustré sur la figure 7, suivant le sens de la flèche, l’élément 11 de servitudes est montée dans la cavité 9 au travers de l’orifice 12 de la virole 6 extérieure suivant une direction sensiblement parallèle à l’axe A d’allongement du corps 13 lorsque l’élément 11 est en position montée.
Tel qu’illustré sur la figure 8, au cours du montage, les amortisseurs 17 pénètrent dans la cavité 9 via les portions 22 inférieures des bras 8. Les bras 8 sont contraints de se déformer du fait des caractéristiques dimensionnelles de la cavité 9, et plus précisément la distance F diminue et la longueur G augmente. A l’issue du montage de l’élément 11 de servitudes, les pattes 19 des amortisseurs 17 sont contraintes (état contraint ou déformé).
Lors du démontage, l’élément 11 de servitudes est extrait de la cavité 9 au travers de l’orifice 12. Les amortisseurs 17 sortent de la cavité 9 via les bases 18. A l’issue de l’extraction des amortisseurs 17, ces derniers retrouvent sensiblement leur forme initiale (état repos ou non déformé).
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Carter (1), en particulier d’échappement, pour une turbomachine (2), comprenant : un moyeu (5) intérieur ; une virole (6) extérieure s’étendant autour du moyeu (5) ; au moins un bras (8) tubulaire radial reliant ledit moyeu (5) à ladite virole (6), ledit bras (8) comportant une cavité (9) interne de passage d’un élément (11 ) de servitudes ; ledit élément (11) de servitudes ayant une forme allongée et étant configuré pour être monté dans ladite cavité (9) dans une direction sensiblement parallèle à un axe (A) d’allongement dudit élément (11), ledit élément (11) comportant au moins un amortisseur (17) de calage à l’intérieur de ladite cavité (9) ; caractérisé en ce que ledit au moins un amortisseur (17) est configuré pour se déformer dans un plan passant par ledit axe (A) d’allongement dudit élément (11).
- 2. Carter (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit amortisseur (17) a une forme allongée le long dudit axe (A) d’allongement dudit élément (11).
- 3. Carter (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit plan est au moins partiellement perpendiculaire audit amortisseur (17).
- 4. Carter (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément (11) est monté dans ladite cavité (9) par un orifice (12) pratiqué dans ladite virole (6).
- 5. Carter (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit amortisseur (17) comprend une base (18) fixée à l’élément (11 ) et une patte (19) libre et configurée pour se déformer dans ledit plan passant par ledit axe (A) d’allongement dudit élément (11).
- 6. Carter (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la patte (19) comprend une portion (21) incurvée à concavité tournée vers l’élément (11).
- 7. Carter (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite portion (21) comprend une face (23) externe bombée à concavité tournée vers l’élément (11).
- 8. Carter (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite portion (21) est comprise entre une portion (20) supérieure et une portion (22) inférieure incurvées à concavité tournée vers l’extérieur.
- 9. Carter (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément (11) comprend un deuxième amortisseur (17) monté en regard et de manière symétrique par rapport au premier amortisseur (17) et à son axe d’allongement (A).
- 10. Carter (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément (11 ) comprend plusieurs étages d’amortisseurs (17).
- 11. Turbomachine (2) comprenant un carter (1) selon l’une des revendications précédentes.
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