FR3092876A1 - Dispositif de blocage en rotation d’une soufflante carenee de turbomachine - Google Patents

Dispositif de blocage en rotation d’une soufflante carenee de turbomachine Download PDF

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Abstract

Dispositif (10) de blocage en rotation d’une soufflante (12) carénée de turbomachine (14), cette soufflante étant solidaire en rotation d’un cône d’entrée (16) et étant entourée par un carter de soufflante (18), le dispositif étant configuré pour être logé à l’intérieur du carter, lorsque la turbomachine est à l’arrêt, et à être démonté et retiré de la turbomachine avant son fonctionnement, le dispositif comportant : - une coiffe (24) configurée pour prendre appui sur le cône d’entrée, et - au moins une branche (25) reliée à la coiffe et configurée pour prendre appui sur une surface interne (18c) du carter, le dispositif étant en outre configuré pour que les forces d’appui générées par la coiffe et la branche respectivement sur le cône d’entrée et le carter, soient suffisantes pour éviter une rotation libre de la soufflante par effet « windmilling ». Figure pour l'abrégé : 4

Description

DISPOSITIF DE BLOCAGE EN ROTATION D’UNE SOUFFLANTE CARENEE DE TURBOMACHINE
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de blocage en rotation d’une soufflante carénée de turbomachine, et plus particulièrement d’une soufflante solidaire en rotation d’un cône d’entrée et entourée par un carter de soufflante.
Arrière-plan technique
Lors du transport et/ou du stockage d’une turbomachine, de l’air peut s’engouffrer dans la soufflante et la faire tourner. C’est ce qu’on appelle communément le «windmilling» ou rotation libre. Cette rotation libre peut se faire dans le sens horaire mais aussi dans le sens antihoraire.
Certaines soufflantes possèdent des aubes qui sont dites « auto-engageantes », c’est-à-dire que le sommet de chacune de ces aubes, au niveau du bord de fuite, peut se frotter et se visser dans un revêtement abradable du carter de soufflante, et dégrader ce dernier.
Cet auto-engagement entraine des dommages non acceptables du revêtement abradable et conduit à nécessiter une opération de retouche et de restauration qui est longue et coûteuse.
De plus, d’autres dommages mécaniques peuvent être provoqués par lewindmilling, ce qui fait que ce phénomène doit être évité le plus possible.
La multiplicité des configurations pour lesquelles ce phénomène doit être évité (transport du moteur, stockage du moteur, montage, etc.) rend la présente invention d’autant plus nécessaire.
La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à ce besoin.
La présente invention propose un dispositif de blocage en rotation d’une soufflante carénée de turbomachine, cette soufflante étant solidaire en rotation d’un cône d’entrée et étant entourée par un carter de soufflante, le dispositif étant configuré pour être logé à l’intérieur du carter, lorsque la turbomachine est à l’arrêt, et à être démonté et retiré de la turbomachine avant son fonctionnement, le dispositif comportant :
- une coiffe configurée pour prendre appui sur le cône d’entrée, et
- au moins une branche reliée à la coiffe et configurée pour prendre appui sur une surface interne du carter,
le dispositif étant en outre configuré pour que les forces d’appui générées par la coiffe et la branche respectivement sur le cône d’entrée et le carter, soient suffisantes pour éviter une rotation libre de la soufflante (par effet «windmilling»).
Le dispositif est amovible et destiné à équiper une turbomachine lorsqu’elle ne fonctionne pas ou est sur le point de fonctionner. C’est par exemple le cas avant une première utilisation de la turbomachine, après son assemblage et avant d’équiper un aéronef. L’effetwindmillingpeut en effet exister même lorsque la turbomachine n’équipe pas encore un aéronef.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées seules ou en combinaison les unes avec les autres :
  • la coiffe comprend plusieurs patins configurés pour prendre appui sur le cône ; ils sont avantageusement réalisés dans un matériau qui n’est pas susceptible d’endommager le cône,
  • chacun des patins est mobile en translation radiale par rapport à un axe du dispositif et de la coiffe, et est relié à un organe de déplacement tel qu’une poignée de vissage ; cette poignée ne nécessite avantageusement pas d’outil pour son actionnement,
  • chacun des patins est guidé en coulissement en translation radiale, par au moins un système à rail et glissière,
  • la coiffe comprend plusieurs anneaux de différents diamètres, ces anneaux étant positionnés de façon à définir intérieurement un espace, par exemple conique ou tronconique, de réception du cône ; les anneaux permettent d’alléger la coiffe et donc le dispositif,
  • ladite au moins une branche s’étend sensiblement radialement par rapport à un axe du dispositif et de la coiffe,
  • ladite au moins une branche est télescopique de façon à avoir une longueur ajustable en direction radiale, entre une longueur minimale inférieure au rayon interne de ladite surface, et une longueur maximale supérieure à ce rayon interne ; l’ajustement de la longueur de la branche est avantageusement réalisé manuellement sans outil,
  • ladite au moins une branche porte un patin d’appui sur ladite surface interne ; de la même façon, le patin peut être réalisé dans un matériau qui n’est pas susceptible d’endommager le carter,
  • ladite au moins une branche est articulée sur la coiffe, et est par exemple mobile depuis une position dans laquelle ladite au moins une branche s’étend sensiblement parallèlement à un axe du dispositif et de la coiffe, et une position dans laquelle ladite au moins une branche s’étend sensiblement radialement par rapport à cet axe ; ceci est avantageux pour la manipulation du dispositif et son montage / démontage,
  • le dispositif comprend deux branches qui s’étendent dans un même plan sensiblement perpendiculaire à un axe du dispositif et de la coiffe et qui sont écartées l’une de l’autre d’un angle prédéterminé mesuré autour de cet axe.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique en perspective d’un dispositif selon l’invention de blocage en rotation d’une soufflante carénée de turbomachine,
La figure 2 est une vue schématique partielle du dispositif de la figure 1, vu de face,
La figure 3 est une vue schématique partielle en perspective et à plus grande échelle de la coiffe du dispositif de la figure 1, et montre un patin d’appui relié à un organe de déplacement, et
La figure 4 est une vue schématique partielle en perspective d’une turbomachine équipée du dispositif de la figure 1.
Description détaillée de l'invention
Les figures 1 à 4 représentent un mode de réalisation non limitatif d’un dispositif 10 selon l’invention de blocage en rotation d’une soufflante 12 carénée de turbomachine 14.
La figure 4 montre une partie avant ou amont d’une turbomachine 14. La turbomachine 14 comprend une soufflante 12 qui est solidaire en rotation d’un cône d’entrée 16 et qui est entourée par un carter de soufflante 18.
La soufflante 12 comprend une série annulaire d’aubes 20 qui est disposée autour d’un axe A, qui est l’axe de rotation de la soufflante. Les aubes 20 s’étendent radialement par rapport à cet axe A, depuis leurs extrémités radialement internes ou pieds solidarisés au cône 16, jusqu’à leurs extrémités radialement externes ou sommets situés à faible distance radiale de la surface interne du carter 18.
Le carter 18 a une forme générale annulaire ou cylindrique autour de l’axe A et peut comprendre plusieurs tronçons annulaires agencés bout à bout. Dans l’exemple représenté, le carter comprend un tronçon 18a s’étendant autour de la soufflante 12 et comportant un revêtement annulaire interne 22 en matériau abradable. Le carter 18 comprend un autre tronçon 18b situé en avant ou en amont du tronçon 18a et qui peut ne pas comprendre un tel revêtement.
Le dispositif de blocage 10 comprend pour l’essentiel deux parties à savoir une coiffe 24 et au moins une branche 25. Le nombre de branches 25 n’est pas limitatif et peut être de deux, comme dans l’exemple représenté.
La coiffe 24 est configurée pour prendre appui sur le cône 16.
Dans le mode de réalisation représenté, la coiffe 24 comprend plusieurs anneaux 24a coaxiaux alignés sur l’axe A et reliés les uns aux autres par des supports 24b. Au moins certains des anneaux 24a peuvent avoir des diamètres différents. Les anneaux 24a définissent intérieurement un espace configuré pour recevoir le cône 16. L’espace peut par exemple être conformé et dimensionné pour accueillir plusieurs formes et tailles de cône 16. Le dispositif 10 selon l’invention pourrait ainsi être monté sur plusieurs références de turbomachine.
La coiffe 24 porte des patins 26 d’appui sur le cône 16. Dans l’exemple représenté, ces patins 26 sont portés par les supports 24b et sont mobiles en direction sensiblement radiale. Par l’intermédiaire d’un organe de déplacement 28, chaque patin 26 peut être déplacé en direction sensiblement radiale par rapport à l’axe A, depuis une position éloignée de l’axe A dans laquelle le patin est écarté du cône, jusqu’à une position rapprochée de l’axe A dans laquelle il est appliqué et serré sur le cône 16.
Les patins 26 sont de préférence régulièrement répartis autour de l’axe A. Dans l’exemple représenté, la coiffe 24 porte deux séries de trois patins 26 chacune. Les supports 24b sont ici au nombre de trois et portent donc chacun un patin 26 de chaque série.
Comme on le voit à la figure 3, chaque patin 26 est guidé en coulissement dans son support 24b par un système 32 à rail(s) et glissière(s). Chaque patin 26 comprend par exemple des rainures 32a formant des glissières et coopérant avec des rails 32b portés par le support 24b.
Dans l’exemple représenté, un patin 26 est formé par un bloc de matière, par exemple en PTFE (téflon®) ou tout autre matière susceptible de ne pas endommager le cône 16. Ce bloc comporte un orifice taraudé 30 à son extrémité radialement externe dans laquelle est vissée une tige filetée 28a de l’organe 28. Cet organe 28 se présente ici sous la forme d’une poignée qui est configurée pour être déplacée en rotation autour de l’axe de la tige, le vissage et le dévissage de la poignée entraînant respectivement l’éloignement et le rapprochement du patin 26 vis-à-vis du cône 16.
Chaque branche 25 est configurée pour prendre appui sur une surface interne 18c du carter 18.
Dans l’exemple de réalisation représenté, chaque branche 25 a une forme allongée et s’étend radialement par rapport à l’axe A. L’extrémité radialement interne de chaque branche 25 est reliée au cône 24 et de préférence articulée sur le cône, et par exemple sur un des supports 24b (figure 1).
L’articulation de chaque branche 25 est ici réalisée autour d’un axe B tangent à une circonférence centrée sur l’axe A. Cela permet de déplacer chaque branche 25, depuis une position déployée représentée à la figure 1, jusqu’à une position rangée dans laquelle chaque branche peut s’étendre sensiblement parallèlement à l’axe A.
En position déployée, les branches 25 s’étendent dans un même plan perpendiculaire à l’axe A. Les branches sont ici écartées l’une des l’autre d’un angle α compris entre 90 et 180°, et par exemple de l’ordre de 120-150°.
Chaque branche 25 porte à son extrémité radialement externe un patin 34 d’appui sur la surface interne 18c. Dans l’exemple représenté, cette surface est celle du tronçon 18b. Elle n’est pas revêtue de matière abradable mais elle pourrait tout à fait l’être, le patin 34 étant alors configuré pour prendre appui sur ce revêtement sans risque de l’endommager. Le patin 34 est formé par un bloc de matière, par exemple en PTFE (téflon®) ou analogue.
Par ailleurs, chaque branche 25 est télescopique et comprend des portions 25a configurées pour s’encastrer et coulisser les unes dans les autres. Chaque branche 25 comprend ici trois portions 25a de ce type. La longueur de chaque branche 25 est ainsi ajustable entre une longueur minimale, qui est inférieure au rayon de la surface 18c, et une longueur maximale, qui est supérieure au rayon de la surface 18c.
Le dispositif 10 peut être installé dans une turbomachine 14 de la façon suivante. Le dispositif 10 peut être initialement rangé dans une position où ses branches 25 sont rétractées (leur longueur est minimale) et s’étendent le long de l’axe A. La coiffe 24 du dispositif 10 est alors positionnée sur le cône 16 et les organes 28 sont actionnés pour déplacer les patins 26 et les serrer radialement sur le cône. Ceci permet d’immobiliser la coiffe et donc le dispositif 10 sur le cône, les forces d’appui et de frottement générées par les patins sur le cône étant suffisantes pour garantir une solidarisation de la coiffe sur le cône. Les branches 25 sont ensuite positionnées dans le plan perpendiculaire à l’axe A et puis sont déployées de façon à les rallonger, jusqu’à ce que leurs patins 34 prennent appui sur la surface 18c du carter 18. La longueur des branches 25 peut être figée par un moyen approprié. Les forces d’appui et de frottement générées par les patins sur le carter 18 sont suffisantes pour garantir une solidarisation du dispositif 10 avec le carter 18. Le dispositif 10 bloque dans cette position toute rotation libre de la soufflante 12 par effet «windmilling». Le dispositif 10 doit être retiré avant tout fonctionnement ou une première utilisation de la turbomachine 14.

Claims (10)

  1. Dispositif (10) de blocage en rotation d’une soufflante (12) carénée de turbomachine (14), cette soufflante étant solidaire en rotation d’un cône d’entrée (16) et étant entourée par un carter de soufflante (18), le dispositif étant configuré pour être logé à l’intérieur du carter, lorsque la turbomachine est à l’arrêt, et à être démonté et retiré de la turbomachine avant son fonctionnement, le dispositif comportant :
    - une coiffe (24) configurée pour prendre appui sur le cône d’entrée, et
    - au moins une branche (25) reliée à la coiffe et configurée pour prendre appui sur une surface interne (18c) du carter,
    le dispositif étant en outre configuré pour que les forces d’appui générées par la coiffe et la branche respectivement sur le cône d’entrée et le carter, soient suffisantes pour éviter une rotation libre de la soufflante
  2. Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel la coiffe (24) comprend plusieurs patins (26) configurés pour prendre appui sur le cône (16).
  3. Dispositif (10) selon la revendication 2, dans lequel chacun des patins (26) est mobile en translation radiale par rapport à un axe (A) du dispositif (10) et de la coiffe (24), et est relié à un organe de déplacement (28) tel qu’une poignée de vissage.
  4. Dispositif (10) selon la revendication 3, dans lequel chacun des patins (26) est guidé en coulissement en translation radiale, par au moins un système (32) à rail et glissière.
  5. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la coiffe (24) comprend plusieurs anneaux (24a) de différents diamètres, ces anneaux étant positionnés de façon à définir intérieurement un espace, par exemple conique ou tronconique, de réception du cône (16).
  6. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une branche (25) s’étend sensiblement radialement par rapport à un axe (A) du dispositif et de la coiffe (24).
  7. Dispositif (10) selon la revendication 6, dans lequel ladite au moins une branche (25) est télescopique de façon à avoir une longueur ajustable en direction radiale, entre une longueur minimale inférieure au rayon interne de ladite surface (18c), et une longueur maximale supérieure à ce rayon interne.
  8. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une branche (25) porte un patin d’appui (34) sur ladite surface interne (18c).
  9. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une branche (25) est articulée sur la coiffe (24), et est par exemple mobile depuis une position dans laquelle ladite au moins une branche s’étend sensiblement parallèlement à un axe (A) du dispositif et de la coiffe, et une position dans laquelle ladite au moins une branche s’étend sensiblement radialement par rapport à cet axe.
  10. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend deux branches (25) qui s’étendent dans un même plan sensiblement perpendiculaire à un axe (A) du dispositif et de la coiffe (24) et qui sont écartées l’une de l’autre d’un angle (α) prédéterminé mesuré autour de cet axe.
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