FR3082912A1 - Dispositif de raccordement fluidique pour un circuit d'air d'un moteur d'aeronef - Google Patents

Abstract

Dispositif (14) de raccordement fluidique pour un circuit d'air d'un moteur d'aéronef, comportant deux embouts, respectivement mâle (16) et femelle (17), configurés pour être engagés par translation axiale l'un dans l'autre, les embouts étant aptes à se déplacer axialement voire radialement l'un par rapport à l'autre en fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend une première semelle (18, 18') solidaire de l'embout mâle et une seconde semelle (19, 19') solidaire de l'embout femelle, les semelles étant fixées ensemble par des moyens de fixation (24, 34), et les semelles définissant entre elles un espace (E) de logement de moyens (20a) élastiquement déformables en compression configurés pour exercer une force de rappel élastique sur les semelles les sollicitant à distance l'une de l'autre.

Description

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT FLUIDIQUE POUR UN CIRCUIT D’AIR D’UN MOTEUR D’AERONEF

Domaine technique :

La présente invention concerne le domaine des moteurs d’aéronefs et plus particulièrement les circuits d’air auxiliaires nécessaires à son fonctionnement.

Etat de l’art :

Un moteur d’aéronef de type turbomachine comprend généralement un circuit d’air auxiliaire amenant de l’air prélevé au niveau d’un étage de compresseur pour activer ou réchauffer certains organes. Ce type de circuit a une forme complexe pour atteindre différentes parties du moteur. Il est composé de plusieurs éléments qui doivent être raccordées fluidiquement entre eux.

Par exemple, le circuit d’air auxiliaire peut comporter des tubes amenant de l’air au niveau du bec annulaire de séparation du capot entourant le compresseur basse pression pour servir au système antigivrage ou système BAI, acronyme de l’anglais Booster Anti-lce.

Les tubes d’acheminement de l’air sont reliés entre eux par des dispositifs de raccordement, par exemple à collier de serrage. Le système antigivrage comprend par exemple trois tubes ou portions de tube qui sont montés en série et qui sont portés par des pièces différentes du moteur. Du fait des tolérances de fabrication de ces pièces, on constate que les tubes ne sont pas correctement positionnés les uns par rapport aux autres au niveau de leurs extrémités à raccorder. Des extrémités peuvent être séparées par un jeu ou au contraire être en appui et contrainte l’une contre l’autre. Ceci peut gêner voire empêcher le montage du collier de serrage de raccordement fluidique des tubes et peut même entraîner une détérioration des pièces.

Par ailleurs, ces tubes sont soumis à des contraintes différentes suivant les régimes de fonctionnement du moteur, ce qui sollicite fortement les dispositifs de raccordement entre eux.

D’autre part, les dilatations thermiques lors du fonctionnement du moteur, impliquent des déplacements relatifs entre les tubes. Il est donc préférable de relier au moins certains des tubes par des liaisons souples autorisant ces déplacements relatifs. On a donc déjà proposé des liaisons glissantes entre deux tubes, par l’intermédiaire de dispositifs de raccordement à embouts mâle et femelle.

L’invention propose un perfectionnement à la technologie actuelle et a donc pour but de pouvoir effectuer un raccordement entre deux éléments d’un circuit d’air dans un moteur d’aéronef en compensant les variations dimensionnelles du fait des tolérances de fabrication ainsi que les déplacements relatifs lors du fonctionnement du moteur.

Présentation de l’invention:

L’invention concerne un dispositif de raccordement fluidique pour un circuit d’air d’un moteur d’aéronef, comportant deux embouts, respectivement mâle et femelle, configurés pour être engagés par translation axiale l’un dans l’autre, les embouts étant aptes à se déplacer axialement voire radialement l’un par rapport à l’autre en fonctionnement, caractérisé en ce qu’il comprend une première semelle solidaire de l’embout mâle et une seconde semelle solidaire de l’embout femelle, les semelles étant fixées ensemble par des moyens de fixation, et les semelles définissant entre elles un espace de logement de moyens élastiquement déformables en compression configurés pour exercer une force de rappel élastique sur les semelles les sollicitant à distance l’une de l’autre.

Ici, les directions axiales et radiales s’entendent par rapport à la direction d’engagement des embouts l’un dans l’autre, qui correspond aussi à la direction principale du flux d’air qui les traverse.

Les embouts, pouvant se déplacer l’un par rapport à l’autre, au moins dans la direction axiale, ils donnent un degré de liberté au dispositif de raccordement.

L’espace inter-semelles est avantageux car il permet de compenser les écarts dimensionnels entre les éléments à raccorder du fait des tolérances de fabrication. Les moyens élastiques permettent d’ajuster les positions relatives des semelles lors du montage, ainsi qu’en fonctionnement pour compenser les dilatations thermiques. Cet espace a donc une épaisseur égale ou légèrement supérieure au jeu maximal susceptible d’être rattrapé du fait des tolérances de fabrication.

Le dispositif 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 :

les semelles s’étendent autour des embouts respectifs dans des plans sensiblement transverses et parallèles ;

- les semelles sont formées d’une seule pièce avec les embouts respectifs ou sont rapportées et fixées sur ces embouts ;

- les semelles ont chacune une forme générale polygonale, et de préférence triangulaire, et comportent des orifices de passage ou de montage des moyens de fixation au niveau de leurs sommets ;

- lesdits moyens de fixation comportent des vis ou des goujons ;

- lesdits moyens élastiquement déformables comprennent des ressorts de compression montés autour desdits moyens de fixation ;

- lesdits moyens élastiquement déformables comprennent des lames ressorts solidaires de l’une desdites semelles et en appui sur l’autre desdites semelles ;

- le dispositif comprend des moyens d’anti-rotation des semelles l’une vis-à-vis de l’autre autour de l’axe d’engagement des semelles ;

- le dispositif comprend des moyens annulaires d’étanchéité, en particulier au feu, montés entre les embouts mâle et femelle.

La présente invention concerne également un moteur d’aéronef, comportant des compresseurs basse et haute pression séparés l’un de l’autre par un carter intermédiaire, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de raccordement tel que décrit ci-dessus situé dans un espace annulaire s’étendant autour du compresseur basse pression pour le raccordement et la fixation entre eux de deux éléments d’acheminement d’air, ou dans un espace annulaire s’étendant entre les compresseurs basse et haute pression pour le raccordement de deux éléments d’acheminement d’air et la fixation du dispositif au carter intermédiaire.

Brève description des figures :

La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 est une demi vue schématique en coupe axiale d’un moteur d’aéronef au niveau d’un bec de séparation entre des flux primaire et secondaire du moteur, et illustre un environnement pour un dispositif de raccordement selon l’invention.

La figure 2 est une vue très schématique de tubes d’acheminement d’air au niveau d’un bec de séparation, et d’un dispositif de raccordement selon la technique antérieure.

La figure 3 est une vue très schématique de tubes d’acheminement d’air au niveau d’un bec de séparation, et d’un dispositif de raccordement selon l’invention.

Les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en perspective d’un mode de réalisation d’un dispositif de raccordement selon l’invention.

Les figures 6 et 7 sont des vues, respectivement de face et en coupe selon la ligne VII-VII, du dispositif des figures 4 et 5.

Les figures 8 à 10 sont des vues schématiques en perspective d’une variante de réalisation d’un dispositif de raccordement selon l’invention.

Les figures 11 et 12 sont des vues, respectivement de face et en coupe selon la ligne XII-XII, du dispositif des figures 8 à 10.

Description d’un mode de réalisation de l’invention :

En référence à la figure 1, un exemple de mise en œuvre de l’invention est décrit sur un dispositif de raccordement dans un circuit d’air de dégivrage pour un bec annulaire de séparation entre les veines annulaires d’écoulement des flux primaire et secondaire d’une turbomachine qui est un turboréacteur à double flux.

La figure 1 représente la portion de la turbomachine comprenant les éléments stator 1a et rotor 1b du compresseur basse pression installé dans la veine du flux primaire. Le compresseur comprend un carter annulaire extérieur 2 formant une paroi de la veine du flux primaire, et le capot annulaire externe 3 s’étendant autour du carter extérieur 2 et formant la paroi interne de la veine du flux secondaire.

Le circuit d’air de dégivrage peut comporter une rampe 4a-4b alimentant en air chaud une cavité annulaire 5 en contact avec les parois du bec de séparation, en vue de prévenir le givrage de ce dernier. Pour contrôler la répartition de l’air chaud dans la cavité annulaire 5, la rampe comporte ici une tubulure annulaire 4a, entourant le carter 2 du compresseur basse pression, et reliée à la cavité 5 par au moins une dérivation axiale 6. L’alimentation en air chaud de la rampe anti-givrage est faite, ici sur le point haut, par une entrée tubulaire axiale 4b de cette dernière, aussi appelé « tube BAI amont » (BAI étant l’acronyme de l’anglais Booster Anti-lce).

L’entrée axiale 4b de la rampe anti-givrage est reliée par un dispositif de raccordement 7 à un tube d’alimentation 8 aussi appelé « tube BAI aval », amenant de l’air chaud prélevé dans le moteur par des moyens non figurés car ils ne sont pas concernés par l’invention.

On notera ici que l’espace annulaire proche du bec de séparation, où se situent la rampe anti-givrage 4a-4b, le dispositif de raccordement 7 et le tube 8, est très restreint. Le dispositif de raccordement 7 se trouve ici en amont dans l’espace annulaire délimité par le carter 2 du compresseur basse pression et le capot 3. La rampe 4a-4b est maintenue en position par des moyens de fixation 9 sur le carter 2 du compresseur basse pression.

Comme cela est visible à la figure 2 qui illustre l’art antérieur, le tube d’alimentation 8 est fixé par des moyens appropriés sur un carter intermédiaire 10 situé entre le compresseur basse pression et un compresseur haute pression (non représenté) et comprend classiquement une rangée annulaire de bras qui s’étendent sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine et qui traversent les veines d’écoulement des flux primaire et secondaire.

Les bras du carter intermédiaire 10 situés dans les veines sont reliés ensemble par un moyeu 13 qui est situé au niveau de l’espace annulaire s’étendant entre le carter 2 et le capot 3. Les références 13a et 13b désignent des cloisons, respectivement amont et aval, de ce moyeu. Comme on le voit dans le dessin, le tube 8 traverse des ouvertures sensiblement axiales des cloisons 13a, 13b, son extrémité aval étant fixée à la cloison aval 13b et son extrémité amont étant fixée et raccordée à l’entrée 4b par le dispositif 7.

De plus, le tube d’alimentation 8 peut traverser sans contact un anneau de commande 11 de portes de décharge 12 installées entre les cloisons 13a, 13b du carter intermédiaire 10 (figures 1 et 2). Par ailleurs, l’extrémité aval du tube 8 est raccordée à un autre tube 15 s’étendant en aval du carter intermédiaire 10 (figure 2).

Comme évoqué dans ce qui précède et illustré à la figure 2, du fait des tolérances de fabrication, il est possible qu’après fixation de l’extrémité aval du tube 8 à la cloison 13b du carter intermédiaire 10, un jeu J apparaisse entre l’entrée 4b et l’extrémité amont du tube 8. Dans un autre cas également non souhaité et qui n’est pas représenté, l’extrémité amont du tube 8 pourrait être en appui axial et donc contrainte contre l’entrée 4b. Ces situations ne sont pas satisfaisantes car elles peuvent endommager les éléments du circuit d’air et empêcher leur raccordement fluidique par le dispositif de raccordement 7, qui se présente dans l’état de la technique sous la forme d’un collier de serrage.

La figure 3 illustre une solution de l’invention consistant prévoir un dispositif de raccordement 14 qui compense les écarts géométriques et dimensionnels du fait des tolérances de fabrication des pièces.

Dans l’exemple représenté, le dispositif de raccordement 14 est monté entre l’extrémité aval du tube 8 et l’extrémité amont du tube 15 s’étendant vers l’aval depuis le carter intermédiaire 10. En variante, il pourrait être monté entre l’entrée 4b et l’extrémité amont du tube 8.

Selon l’invention, le dispositif de raccordement 14 comprend deux embouts 16, 17, respectivement mâle et femelle, et solidaires respectivement de deux semelles 18, 19.

Les embouts 16, 17 sont configurés pour être engagés par translation axiale l’un dans l’autre et sont aptes à se déplacer axialement voire radialement l’un par rapport à l’autre en fonctionnement. Les deux embouts sont portés respectivement par les deux éléments ou tubes à raccorder, à savoir les tubes 8, 15 dans l’exemple représenté.

Une première des semelles 18 est solidaire de l’embout mâle 16 et une seconde des semelles 19 est solidaire de l’embout femelle 17. Par solidaire, on entend que la semelle peut être formée d’une seule pièce avec l’embout ou bien être rapportée et fixée sur l’embout, par exemple par des vis.

Dans le cas représenté à la figure 3, cela signifie par exemple que la première semelle 18 est solidaire de l’embout mâle 16 porté par l’extrémité aval du tube 8, et que la seconde semelle 19 est solidaire de l’embout femelle 17 porté par l’extrémité amont de l’autre tube 15.

De plus, les semelles 18, 19 définissent entre elles un espace E de logement de moyens 20 élastiquement déformables en compression configurés pour exercer une force de rappel élastique sur les semelles les sollicitant à distance l’une de l’autre. Les semelles sont fixées l’une à l’autre par des moyens de fixation 21.

Les figures 3 à 6 illustrent un premier mode de réalisation de l’invention.

La première semelle 18 est formée d’une seule pièce avec l’embout mâle 16. Cet embout mâle 16 a une forme générale cylindrique d’axe A et la semelle 18 est sensiblement plane et s’étend transversalement par rapport à cet axe A et autour de l’embout mâle 16. La semelle 18 présente une forme générale triangulaire dont les sommets sont ici arrondis.

Au voisinage de ces sommets, la semelle 18 comporte des trous 22a alignés avec des écrous 22b fixes portés par la semelle 18 et destinés à recevoir des vis (non représentées) de fixation de la semelle par exemple à l’extrémité aval du tube 8.

La semelle 18 comprend également au voisinage de ces sommets des orifices 23 de passage de vis 24 de fixation des semelles 18, 19 entre elles ainsi qu’à l’extrémité amont du tube 15. Chacune de ces vis 24 comprend une tête 24a en appui sur la première semelle 18, du côté opposé à l’autre semelle 19, et une tige filetée 24b qui traverse un orifice 23 de la semelle 18 ainsi qu’un orifice 25 aligné de la semelle 19.

Chaque vis 24 est vissée dans un orifice taraudé de l’extrémité amont du tube 15 ou reçoit un écrou de serrage du dispositif de raccordement sur ce tube.

La seconde semelle 19 comprend une ouverture centrale de forme générale circulaire et définissant l’embout femelle 17 dans laquelle est monté coulissant l’embout mâle 16. La semelle 19 est sensiblement plane et s’étend transversalement par rapport à l’axe de cette ouverture, qui est aligné sur l’axe A. Les semelles 18, 19 sont ainsi sensiblement parallèles lorsque les embouts 16, 17 sont engagés l’un dans l’autre. La semelle 19 présente une forme générale triangulaire dont les sommets sont ici arrondis.

Au voisinage de ces sommets, la semelle 19 comporte les orifices 25 alignés avec les orifices 23 de la semelle, comme évoqué dans ce qui précède. Les vis 24 traversent ces orifices 25 avec jeu.

Chaque vis 24 est ici entourée par un ressort hélicoïdal 20a à compression qui est destiné à être précontraint axialement entre les semelles 18, 19 par appui de ses extrémités sur les faces en regard des semelles.

Par ailleurs, le dispositif 15 comprend des moyens d’anti-rotation 26 qui comprennent ici un doigt porté par la semelle 19 et engagé dans un évidement de forme complémentaire de la semelle 18. Ce doigt a ici une forme générale cylindrique et s’étend sensiblement parallèlement à l’axe A et à distance de ce dernier, dans l’espace E inter-semelles.

Le mode de réalisation des figures 4 à 7 permet en outre d’illustrer un moyen de blocage en rotation des vis 24, en vue d’éviter leur desserrage accidentel. Ce moyen est ici un fil frein 27 qui traverse un orifice prévu sur la tête 24a de chacune des vis 24.

L’épaisseur de l’espace E est déterminée en fonction du jeu axial positif ou négatif à compenser du fait des tolérances de fabrication des pièces. Pour garantir une étanchéité du raccordement fluidique, en particulier au feu, un joint annulaire 21a est monté dans l’espace E, autour de l’embout mâle 16. Le joint 21a est ajusté radialement sur l’embout mâle et en appui axial sur les faces en regard des semelles. Il a une section transversale en U dans l’exemple représenté, dont l’ouverture est orientée radialement vers l’extérieur.

Les figures 7 à 11 illustrent un second mode de réalisation de l’invention.

La première semelle 18’ est similaire à celle 18 décrite dans ce qui précède en relation avec le premier mode de réalisation, et s’en distingue en ce qu’elle comprend en outre des découpes 30 délimitant des lames 31 qui sont conformées pour former des lames ressorts destinées à prendre appui sur l’autre semelle 19’.

Dans l’exemple représenté, chaque lame 31 a une forme générale allongée en U ou V dont les extrémités longitudinales sont reliées à la semelle 18’ t dont la portion médiane 31a définie un sommet d’appui sur la face en regard de l’autre semelle 19’.

La seconde semelle 19’ est similaire à la seconde semelle 19 décrite dans ce qui précède.

Les moyens d’anti-rotation du dispositif sont ici différents. Ils sont ici formés par des pattes 32 portées par la seconde semelle 19’ et destinées à coopérer par butée circonférentielle avec la première semelle 18’, la direction circonférentielle étant orientée par rapport à l’axe A du dispositif.

Les pattes 32 sont ici au nombre de trois et sont chacune situées sur un des côtés de la seconde semelle 19’. Chacun des trois côtés de la semelle 19’ comprend ainsi une patte 32 qui s’étend le long d’une partie de ce côté, dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan de la semelle et en direction de l’autre semelle 18’. En position assemblée du dispositif, les pattes 32 s’étendent le long et à faible distance des côtés de la semelle 18’ et sont aptes à venir en butée circonférentielle sur ces côtés pour limiter le débattement angulaire des semelles l’une par rapport à l’autre autour de l’axe A.

Par ailleurs, les vis 24 du premier mode de réalisation sont ici remplacées par des écrous 33 auto-freinés (pour ne pas utiliser de fil frein) ainsi que par des goujons 34 qui sont vissés dans ces écrous 33 et destinés à être vissés également dans des écrous ou des trous taraudés en vue de la fixation de la seconde semelle 19’ au tube 15 par exemple.

Pour garantir une étanchéité du raccordement fluidique, en particulier au feu, un joint annulaire 36 est monté à la périphérie de l’ouverture centrale l’embout femelle 17 et de la semelle 19’, dans une gorge annulaire interne, et coopère directement avec l’embout mâle 16.

Comme évoqué dans ce qui précède, le dispositif de raccordement selon l’invention peut être monté entre deux tubes d’acheminement d’air 8, 15 ou entre un de ces tubes et un autre élément d’acheminement d’air tel que la rampe 4a-4b de la figure 3.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (14) de raccordement fluidique pour un circuit d’air d’un moteur d’aéronef, comportant deux embouts, respectivement mâle (16) et femelle (17), configurés pour être engagés par translation axiale l’un dans l’autre, les embouts étant aptes à se déplacer axialement voire radialement l’un par rapport à l’autre en fonctionnement, caractérisé en ce qu’il comprend une première semelle (18, 18’) solidaire de l’embout mâle et une seconde semelle (19, 19’) solidaire de l’embout femelle, les semelles étant fixées ensemble par des moyens de fixation (24, 34), et les semelles définissant entre elles un espace (E) de logement de moyens (20a) élastiquement déformables en compression configurés pour exercer une force de rappel élastique sur les semelles les sollicitant à distance l’une de l’autre.
2. 2. Dispositif (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les semelles (18, 19, 18’, 19’) s’étendent autour des embouts (16, 17) respectifs dans des plans sensiblement transverses et parallèles.
3. 3. Dispositif (14) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les semelles (18, 19, 18’, 19’) sont formées d’une seule pièce avec les embouts (16, 17) respectifs ou sont rapportées et fixées sur ces embouts.
4. 4. Dispositif (14) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les semelles (18, 19, 18’, 19’) ont chacune une forme générale polygonale, et de préférence triangulaire, et comportent des orifices (23, 25) de passage ou de montage desdits moyens de fixation (24, 34) au niveau de leurs sommets.
5. 5. Dispositif (14) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation (24, 34) comportent des vis ou des goujons.
6. 6. Dispositif (14) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiquement déformables comprennent des ressorts de compression (20a) montés autour desdits moyens de fixation (24).
7. 7. Dispositif (14) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiquement déformables comprennent des lames ressorts (32) solidaires de l’une desdites semelles (18’) et en appui sur l’autre desdites semelles (19’).
8. 8. Dispositif (14) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’anti-rotation (26, 32) des semelles l’une vis-à-vis de l’autre autour de l’axe (A) d’engagement des semelles (18, 19, 18’, 19’).
9. 9. Dispositif (14) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens annulaires d’étanchéité (21a, 36) montés entre les embouts mâle (16) et femelle (17).
10. 10. Moteur d’aéronef, comportant des compresseurs basse et haute pression séparés l’un de l’autre par un carter intermédiaire (10), caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif (14) selon l’une des revendications précédentes situé dans un espace annulaire s’étendant autour du compresseur basse pression pour le raccordement et la fixation entre eux de deux éléments (4b, 8) d’acheminement d’air, ou dans un espace annulaire s’étendant entre les compresseurs basse et haute pression pour le raccordement de deux éléments (8, 15) d’acheminement d’air et la fixation du dispositif au carter intermédiaire.