FR3068383B1 - Raccordement de bras radiaux a une virole circulaire par imbrication de pieces rapportees - Google Patents

Raccordement de bras radiaux a une virole circulaire par imbrication de pieces rapportees Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un ensemble de raccordement adapté pour fixer un bras (10) de carter à une virole (11) externe, le bras (10) de carter s'étendant à partir d'un moyeu intérieur (8) fixe concentrique à la virole (11), ledit bras (10) étant essentiellement radial et comprend à son extrémité radiale une platine (21) qui fait saillie autour de cette extrémité radiale de façon à définir une collerette (22), l'ensemble de raccordement comprenant deux pièces (31, 32) rapportées identiques disposées symétriquement de façon à s'imbriquer à la platine (21) par complémentarité de forme au niveau de la collerette (22) et formant ensemble un logement (40) pour la platine (21).

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le raccordement de bras radiaux à une virole circulaire,notamment dans les turbomachines employées dans l'aéronautique, au moyen d'uneimbrication de pièces rapportées.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Certains agencements de turbomachines comprennent une virole extérieureconcentrique à une virole d'un moyeu intérieur et jointe à elle par des bras radiaux etdélimitant une chambre annulaire ou une portion de veine d'écoulement des gaz, elleaussi annulaire mais ouverte à ses extrémités axiales.
Un tel agencement est illustré sur la figure 1, qui illustre de façon partielle etschématique une turbomachine comprenant classiquement, entre un stator 1 et unrotor 2, successivement des compresseurs à basse pression 3 et haute pression 4,une chambre de combustion 5, et des turbines à haute pression 6 et basse pression7 ; le stator 1 peut se trouver divisé en deux parties séparées par un carter inter-turbine disposé entre les turbines 6 et 7, et ce carter inter-turbine comprend unmoyeu intérieur 8 fixe qui s'étend entre ces deux parties pour maintenir une formelisse d'une veine 9 d'écoulement des gaz dans la turbomachine. Le moyeu intérieur 8est soutenu par des bras 10 essentiellement radiaux qui joignent sa virole (circulaireintérieure) à une virole extérieure 11 concentrique appartenant au stator 1 et quidélimite aussi la veine 9 d'écoulement des gaz, du côté extérieur opposé.
Les bras 10 sont des profilés de section simple, généralement de formesensiblement rectangulaire. Ils sont soumis aux températures élevées atteintes parles gaz de combustion, tout en influant sur leur écoulement. Il est nécessaire de lesentourer de carénages 12 séparés d'eux d'un jeu suffisant, pour les protéger au mieuxde réchauffement et pour offrir un profil de contournement de bonne qualitéaérodynamique aux gaz. Comme ils sont aussi des bras structuraux de la machine,des efforts importants passent par eux et obligent à leur donner une résistancesuffisante ainsi qu'à leurs raccordements.
La figure 2 illustre un assemblage de la virole extérieure 11, des bras 12 etdu moyeu intérieur 8 du carter inter-turbine à l'état isolé ; pour des raisons de clarté, les brides d'assemblage (non référencées) au stator 1 et au rotor 2 sont illustrées surcette figure.
Des difficultés apparaissent pour faire l'assemblage des bras 10 à la viroleextérieure 11, que les bras 10 soient d'une pièce avec le moyeu intérieur 8 ou aientété assemblés auparavant à lui, puisque les carénages 12, enfilés autour des bras 10,ne laissent que peu de jeu jusqu'à la virole extérieure 11.
Le mouvement d'accostage des bras 10 aux emplacements d'assemblage dela virole extérieure 11 est donc délicat à réaliser, de même que l'introduction desoutils nécessaires à l'assemblage à travers le jeu des carénages 12. Le raccordemententre les bras 10 et la virole extérieure 11 doit être conçu pour satisfaire à cescontraintes, mais aussi pour tenir aux efforts importants exercés sur les bras enservice et aux échauffements importants qu'ils subissent malgré les carénages 12.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un ensemble permettant de relier une virole aumoyen de bras ayant une bonne tenue aux efforts et qui permet d'être logé dans unenvironnement réduit. A ce titre, l'invention concerne un ensemble de raccordement adapté pourfixer un bras de carter à une virole externe, le bras de carter s'étendant à partir d'unmoyeu intérieur fixe concentrique à la virole, ledit bras étant essentiellement radial etcomprend à son extrémité radiale une platine qui fait saillie autour de cette extrémitéradiale de façon à définir une collerette, l'ensemble de raccordementcomprenant deux pièces rapportées identiques disposées symétriquement de façon às'imbriquer à la platine par complémentarité de forme au niveau de la collerette etformant ensemble un logement pour la platine, chaque pièce comprenant une plaqueplane et formant un plan avec la platine, la plaque comprenant des perçages demanière à fixer les pièces rapportées à la virole par l'intermédiaire de premiersboulons, chaque pièce comprenant en outre deux oreilles disposées le long d'un axeperpendiculaire à l'axe longitudinal du bras et sont disposées de part et d'autre de laplatine, chaque oreille comprenant un perçage de fixation disposé au centre l'oreillede manière à fixer les pièces rapportées entre elles en épousant la platine au moyende deuxièmes boulons. L'ensemble selon l'invention est avantageusement complété par lescaractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaisontechniquement possible : - il comprend des orifices de mise en position disposés aux extrémités desoreilles pour recevoir des pions de centrage configurés pour guider etmaintenir en position les pièces rapportées au moyen de pions ; - chaque pièce comprend une face en escalier pour épouser la platine ; - l'escalier comprend une unique marche ; - les plaques ont une largeur de dimension comprise entre deux et cinq fois lediamètre des premiers boulons ; - chaque pièce comprend des échancrures dans la direction axiale. L'invention concerne également un agencement comprenant une viroleexterne, un moyeu intérieur fixe concentrique à la virole, au moins un brasessentiellement radial reliant la virole au moyen intérieur, ledit bras comprenant, àson extrémité radiale, une platine qui fait saillie autour de cette extrémité radiale defaçon à définir une collerette, l'agencement comprenant en outre un ensemble deraccordement selon l'invention. L'agencement selon l'invention est avantageusement complété par lescaractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaisontechniquement possible : - la virole comprend un bossage configuré pour faciliter le placement de laplatine contre ladite virole ; - le bossage est tel qu'il procure, aux surfaces rapportées, une surface d'appui,le bossage présentant, de préférences, des dimensions sensiblementidentiques à celles des plaques ; - la platine et le bras sont formés d'une seule pièce, la platine ayant depréférence une forme d'ellipse.
PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de ladescription qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lueen regard des dessins annexés sur lesquels, outre les figures 1 et 2 déjà discutées : - les figures 3 et 4 illustrent une platine d'un agencement selon l'invention ; - la figure 5 illustre une pièce rapportée sur la platine d'un agencement selonl'invention ; - la figure 6 illustre une pièce rapportée d'un agencement selon l'invention - la figure 7 illustre deux pièce rapportée sur la platine d'un agencementselon l'invention ; - la figure 8 illustre un agencement selon l'invention.
Sur l'ensemble des figures les éléments similaires portent des référencesidentiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En relation avec les figures 3 à 8 pour relier au moyen d'un bras 10, le moyeu intérieur8 fixe à la virole 11, une platine 21 est disposée sur le sommet ou extrémité radialedu bras 10 et est destinée à être contact avec la virole 11.
La platine 21 fait saillie du sommet du bras 10 et forme une collerette 22autour du sommet.
La platine est soit rapportée (vissée ou soudée) sur le sommet du bras, soitmonobloc avec ce dernier. La platine est de préférence en forme d'ellipse.
Pour relier le bras 10 à la virole 11 par l'intermédiaire de la platine 21, deuxpièces 31, 32 rapportées identiques sont disposées symétriquement de manière às'imbriquer par complémentarité de forme avec la platine 21.
Ainsi, les deux pièces rapportées forment un logement 40 dans lequel laplatine est logé.
Chaque pièce rapportée comprend une plaque 310, 320 plane qui forme unplan avec la platine 21.
La plaque comprend des perçages 311, 312, 313, 321, 322, 323 de manière àfixer les pièces rapportées à la virole 11 par l'intermédiaire de premiers boulons 51,52, 53, 54 (par exemple sur la figure 8 on observe trois premiers boulons pour fixerune plaque et on note que pour fixer chaque plaque à la virole un même nombre depremiers boulons est utilisé).
De manière préférée, la largeur de chaque plaque est sensiblement supérieureau diamètre des premiers boulons, typiquement de deux, trois, quatre à cinq fois le diamètre des premiers boulons. Une telle configuration permet de limiter lesdimensions des plaques 310, 320. Ceci conduit à limiter le poids de l'ensemble etfavorise l'aérodynamisme de l'ensemble tout en satisfaisant les contraintes derésistance nécessaires pour l'assemblage.
Un nombre de trois perçages est avantageusement prévu. Bien entendu, il estpossible de prévoir un autre nombre de trous selon le besoin.
De manière avantageuse, la virole 11 comprend un bossage 111 qui permetde faciliter le placement de la platine 21 contre la virole 11. En effet, le bossage 111offre une surface d'appui complémentaire et présente des dimensions adaptées auxplaques 310, 320. En outre, le bossage confère une bonne tenue mécanique del'ensemble et évite des pertes de performance aérodynamique. En particulier, si lebossage déborde, de l'air de la veine vient en contact avec celui-ci ce qui provoquedes pertes aérodynamiques et génère du poids supplémentaire.
On constatera avantageusement que ni le bras, ni la platine ne comprend deperçages.
Pour fixer ensemble les deux pièces rapportées 31, 32 autour de la platine 21chaque pièce 31, 32 comprend en outre deux oreilles 314, 315, 324, 325 disposéesle long d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du bras 10.
Ces oreilles sont disposées de part et d'autre de la platine 21, et comprennentun perçage 316, 317, 326, 327 de fixation qui est disposé au centre de l'oreille 314,315, 324, 325 de manière à fixer les pièces 31, 32 rapportées entre elles en épousantla platine 21. Pour assurer la fixation des pièces 31, 32 des deuxièmes boulons 56,57 viennent se loger dans les perçages des oreilles.
En outre, chaque pièce comprend une face 320 en escalier, l'escalier ayant aumoins une marche, qui permet d'épouser la platine (voir la figure 6). Il s'agit enparticulier d'une rainure formée sur la face en contact avec la platine et qui épousedonc par complémentarité de forme la collerette formée par la platine au sommet dubras 10. Le cas illustré à la figure 6 représente la réalisation préférentielle d'un telescalier, cet escalier comprend une unique marche pour limiter l'encombrement de lafixation (en utilisant un nombre réduit de marche) tout en garantissant la résistancede l'assemblage (grâce à la structure en escalier).
De manière complémentaire, chaque pièce comprend des orifices 318, 319,328, 329 de mise en position disposés aux extrémités axiales des oreilles de manièreà pouvoir positionner correctement les pièces rapportées au moyen de pions (nonreprésentés) qui viennent se loger dans les orifices 318, 319, 328, 329.
On note que les deuxièmes boulons 56, 57 sont placés au centre des oreillesafin de garantir les meilleures performances en termes de résistance mécanique.
Les pièces 31, 32 présentent des échancrures 61 (uniquement représentéespour la pièce 31) dans la direction axiale pour un gain de masse et d'aérodynamisme. L'assemblage du bras 10 à la virole 11 s'effectue en positionnant les piècesrapportées 31, 32 autour de la platine 21 au sommet du bras 10 au niveau de lacollerette 22. Ainsi, les pièces 31, 32 rapportées épousent parfaitement la platine 21.
Les pièces rapportées sont alors fixées entre elles au moyen des deuxièmesboulons 56, 57 introduits dans les perçage 316, 317, 326, 327 des oreilles 314, 315,324, 325.
Facultativement, des pions de centrage sont disposées dans des orifices 318,319, 328, 329 de mise en position disposées aux extrémités axiales des oreilles.
Ensuite, le bras 10 ainsi que les pièces 31, 32 rapportées sont amenés à lavirole 11 au niveau du bossage 111 qui facilite le positionnement du bras 10.
Le bras 10 ainsi que les pièces 31, 32 sont alors fixés à la virole 11 au moyendes deuxièmes boulons 51, 52, 53, 54 introduits dans les perçages 311, 312, 313,321, 322, 323 situés sur les plaques 310, 320 des pièces 31, 32 rapportées. L'ordre d'assemblage des différents éléments n'est en aucun cas limitatif. Unordre différent peut être envisagé.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
  2. 1. Ensemble de raccordement adapté pour fixer un bras (10) de carter à une virole(11) externe, le bras (10) de carter s'étendant à partir d'un moyeu intérieur (8) fixeconcentrique à la virole (11), ledit bras (10) étant essentiellement radial et comprendà son extrémité radiale une platine (21) qui fait saillie autour de cette extrémité radialede façon à définir une collerette (22), l'ensemble de raccordement comprenant deuxpièces (31, 32) rapportées identiques disposées symétriquement de façon às'imbriquer à la platine (21) par complémentarité de forme au niveau de la collerette(22) et formant ensemble un logement (40) pour la platine (21), chaque piècecomprenant une plaque (310, 320) plane et formant un plan avec la platine, la plaquecomprenant des perçages (311,312,313,321,322,323) de manière à fixer les piècesrapportées à la virole (11) par l'intermédiaire de premiers boulons (51, 52, 53, 54),chaque pièce (31, 32) comprenant en outre deux oreilles (314, 315, 324, 325)disposées le long d'un axe (BB7) perpendiculaire à l'axe (AA7) longitudinal du bras (10)et sont disposées de part et d'autre de la platine (21), chaque oreille (314, 315, 324,325) comprenant un perçage (316, 317, 326, 327) de fixation disposé au centrel'oreille (314, 315, 324, 325) de manière à fixer les pièces (31, 32) rapportées entreelles en épousant la platine (21) au moyen de deuxièmes boulons (56, 57). 2. Ensemble de raccordement selon la revendication 1, comprenant des orifices (318,319, 328, 329) de mise en position disposés aux extrémités des oreilles pour recevoirdes pions de centrage configurés pour guider et maintenir en position les pièces (31,32) rapportées au moyen de pions.
  3. 3. Ensemble de raccordement selon l'une quelconque des revendications précédentes,dans lequel chaque pièce (31, 32) comprend une face en escalier pour épouser laplatine.
  4. 4. Ensemble de raccordement selon la revendication 3, dans lequel l'escaliercomprend une unique marche.
  5. 5. Ensemble de raccordement selon l'une quelconque des revendications précédentes,dans lequel les plaques ont une largeur de dimension comprise entre deux et cinq foisle diamètre des premiers boulons.
  6. 6. Ensemble de raccordement selon l'une quelconque des revendications précédentes,dans lequel chaque pièce (31,32) comprend des échancrures dans la direction axiale.
  7. 7. Agencement comprenant une virole (11) externe, un moyeu intérieur fixeconcentrique à la virole (11), au moins un bras (10) essentiellement radial reliant lavirole (11) au moyeu intérieur (8), ledit bras (10) comprenant, à son extrémité radiale,une platine (21) qui fait saillie autour de cette extrémité radiale de façon à définir unecollerette (22), l'agencement comprenant en outre un ensemble de raccordementselon l'une quelconque des revendications précédentes.
  8. 8. Agencement selon la revendication précédente, dans lequel la virole (11) comprendun bossage (111) configuré pour faciliter le placement de la platine (21) contre laditevirole (11).
  9. 9. Agencement selon la revendication 8, dans lequel le bossage est tel qu'il procure,aux surfaces rapportées, une surface d'appui, le bossage présentant, de préférences,des dimensions sensiblement identiques à celles des plaques.
  10. 10. Agencement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel laplatine (21) et le bras (10) sont formés d'une seule pièce, la platine (21) ayant depréférence une forme d'ellipse.
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