FR3097903A1 - Carter pour une turbomachine d’aeronef - Google Patents

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Abstract

Carter (100) pour une turbomachine d’aéronef, ce carter comportant : - un corps annulaire (112) s’étendant autour d’un axe L-L, - une bride annulaire (114) s’étendant radialement à l’extérieur par rapport à l’axe, à une extrémité axiale de ce corps, et - un anneau de suspension (116) à un pylône d’aéronef, cet anneau de suspension s’étendant autour du corps et comportant des orifices (122) de montage et d’articulation d’un système de suspension (3, 3B), caractérisé en ce que ledit anneau est relié au corps au niveau de ladite bride. Figure pour l'abrégé : Figure 6

Description

CARTER POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne notamment un carter pour une turbomachine d’aéronef.
Arrière-plan technique
Une turbomachine d’aéronef comprend en général, d’amont en aval par référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine, une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre annulaire de combustion, une ou plusieurs turbines. Le flux d’air qui pénètre dans la turbomachine et qui traverse la soufflante est divisé en aval de la soufflante en un flux primaire qui alimente le moteur formé par les compresseurs, la chambre de combustion et les turbines, et en un flux secondaire qui s’écoule autour du moteur et fournit en général la majeure partie de la poussée de la turbomachine en particulier lorsque cette dernière est à haut taux de dilution.
Une turbomachine est fixée à une structure de l’aéronef par l’intermédiaire d’un pylône, cette structure étant par exemple une voilure.
Dans la technique actuelle représentée à la figure 1, la turbomachine 1 est fixée au pylône 2 par des systèmes de suspension 3.
Un premier système de suspension 3, 3A est situé à l’amont et relie un carter intermédiaire 4 au pylône 2. Le carter intermédiaire 4 est situé entre des compresseurs, en général basse pression et haute pression, de la turbomachine 1.
Un second système de suspension 3, 3B est situé à l’aval et relie un carter inter turbine 5 au pylône 2. Le carter inter turbine 5 est situé entre des turbines, en général haute pression et basse pression, de la turbomachine 1.
Ainsi, les systèmes de suspension 3 sont disposés et contenus dans deux plans de suspension P1 et P2 de la turbomachine 1, qui sont parallèles entre eux et orthogonaux à l'axe longitudinal L-L de celle-ci. Par rapport à un référentiel orthonormé L-LYZ (correspondant à celui de l'aéronef 1 avec L-L comme axe de roulis, Y comme axe de tangage et Z comme axe de lacet), l'axe longitudinal L-L de la turbomachine 1 est parallèle à L-L, et les plans de suspension avant P1 et arrière P2 sont contenus dans des plans formés par les axes Y et Z. En variante, les plans de suspension P1 et P2 pourraient être inclinés par rapport à l’axe L-L.
De façon connue, chaque système de suspension 3 peut comprendre une poutre fixée au pylône 2 et reliée par des biellettes au carter intermédiaire 4 ou au carter inter turbine 5. Des barres 6 de reprise de poussées peuvent en outre être disposées de chaque côté de la turbomachine 1 et s’étendre depuis des extrémités amont reliées au carter intermédiaire 4, jusqu’à des extrémités aval reliées à un palonnier fixé au système de suspension 3B aval.
La présente invention concerne un carter inter turbine 5 de turbomachine d’aéronef.
Dans la technique actuelle, un carter 5 de ce type comprend un corps annulaire s’étendant autour de l’axe L-L, et un anneau de suspension au pylône 2, cet anneau comportant des orifices de montage et d’articulation du système de suspension 3, 3B. L’anneau de suspension s’étend autour du corps et est formé d’une seule pièce avec ce corps.
L’anneau a une fonction de sécurité dans la mesure où, même s’il se désolidarise accidentellement du corps, il est destiné à rester autour du corps et donc à le retenir.
Le carter inter turbine 5 comprend en outre des brides annulaires à chacune de ses extrémités axiales. La bride amont du carter permet de fixer le carter à un carter de turbine haute pression et sa bride aval permet de le fixer à un carter de turbine basse pression.
Comme c’est le cas de l’anneau, les brides sont formées d’une seule pièce avec le corps du carter. Le carter comprend donc plusieurs éléments massifs qui sont lourds et aussi encombrants.
La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie, qui est simple, efficace et économique.
L’invention concerne un carter pour une turbomachine d’aéronef, ce carter comportant :
- un corps annulaire s’étendant autour d’un axe L-L,
- une bride annulaire s’étendant radialement à l’extérieur par rapport à l’axe, à une extrémité axiale de ce corps, et
- un anneau de suspension à un pylône d’aéronef, cet anneau de suspension s’étendant autour du corps et comportant des orifices de montage et d’articulation d’un système de suspension,
caractérisé en ce que ledit anneau est relié au corps au niveau de ladite bride.
Contrairement à la technique antérieure où l’anneau et la bride sont reliés indépendamment l’un de l’autre au corps et donc dans des zones axiales distinctes du corps, l’anneau et la bride sont reliés ici ensemble au corps et donc dans une même zone axiale. Cela est avantageux à plusieurs titres. Tout d’abord, cela limite la quantité de matière nécessaire à la réalisation du carter et donc permet de diminuer la masse de cette pièce, ce qui est positif pour les performances de la turbomachine. Par ailleurs, cela permet de réduire l’encombrement à la périphérie externe du carter en déportant l’anneau du côté de la bride et donc en libérant un espace autour du carter qui peut servir à positionner des équipements de la turbomachine.
L’invention s’applique à tout type de carter et pas uniquement un carter inter turbine. Le carter est par exemple un carter intermédiaire (disposé entre deux compresseurs de la turbomachine), un carter inter turbine (disposé entre deux turbines), un carter d’échappement (situé en aval des turbines), etc.
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 :
-- ladite bride est formée d’une seule pièce avec ledit corps,
-- ledit anneau est formé d’une seule pièce avec ledit corps,
- ledit anneau est relié à ladite bride par une paroi annulaire qui s’étend au moins en partie dans un plan A passant par la bride et perpendiculaire audit axe ;
- ledit anneau et ladite bride s’étendent dans ledit plan A ;
- ledit anneau a une épaisseur axiale supérieure à celle de ladite paroi et de ladite bride ;
- ladite paroi et ladite bride ont sensiblement (c’est-à-dire à +/- 10% près) une même épaisseur axiale ;
- ladite paroi comprend une rangée annulaire d’ouvertures traversantes ;
- lesdits orifices de montage sont répartis sur un secteur angulaire dudit anneau, ce secteur s’étendant sur environ 80 à 160° autour dudit axe L-L ;
- ledit corps comprend au moins un orifice d’endoscopie.
L’invention concerne également une turbomachine d’aéronef, comportant un carter inter turbine tel que décrit ci-dessus.
Avantageusement, le corps comprend à sa périphérie interne des crochets de fixation d’un distributeur de turbine
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 très schématique de côté d’une turbomachine d’aéronef suspendue à un pylône,
la figure 2 est une vue schématique en perspective et de côté d’un carter inter turbine selon la technique antérieure,
la figure 3 est une vue schématique en perspective et de face du carter inter turbine de la figure 2,
la figure 4 est une vue schématique partielle et en perspective d’un carter inter turbine de la figure 2,
la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale du carter inter turbine de la figure 2, dans son environnement,
la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale d’un carter inter turbine selon un mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l'invention
La figure 1 a été décrite dans ce qui précède.
L’invention concerne un carter inter turbine dont la technique antérieure est illustrée par les figures 2 à 5.
Le carter inter-turbine 10 comprend pour l’essentiel :
- un corps annulaire 12 s’étendant autour de l’axe L-L,
- une bride annulaire 14 s’étendant radialement à l’extérieur par rapport à l’axe L-L et formée de préférence d’une seule pièce avec le corps, à une extrémité axiale ici aval de ce corps, et
- un anneau de suspension 16 au pylône d’aéronef, cet anneau de suspension s’étendant autour du corps 12 et étant de préférence formé d’une seule pièce avec ce corps, l’anneau comportant des orifices 22 de montage et d’articulation du système de suspension 3, 3B.
Comme on le voit dans les dessins, l’anneau de suspension 16 est relié au corps 12 dans une zone située à distance de la bride 14. Cela entraîne un encombrement important à la périphérie externe du carter inter turbine 10 qui peut notamment gêner l’installation d’autres équipements. Par ailleurs, ce carter 10 est lourd et complexe à réaliser.
La figure 6 illustre un mode de réalisation de l’invention qui diffère de la technologie antérieure notamment en ce que l’anneau 116 est relié au corps 112 au niveau de la bride 114.
Dans l’exemple représenté, le corps 112 a une forme générale tronconique évasée vers l’aval et comprend une bride annulaire radialement externe 114 à son extrémité aval.
On définit A comme étant un plan perpendiculaire à l’axe L-L et passant par la bride 114.
L’anneau 116 s’étend autour du corps 112 et est relié à ce dernier par une paroi annulaire 118 de liaison. Dans l’exemple représenté, l’anneau 116 et la paroi 118 s’étendent dans le plan A.
La paroi 118 a ici une épaisseur axiale (mesurée dans une direction parallèle à l’axe L-L) qui est proche voire identique à celle de la bride 114.
L’anneau 116 a un rôle structurant et a ici une épaisseur axiale supérieure à celle de la paroi 118 et de la bride 114.
La paroi 118 comprend une rangée annulaire d’ouvertures 120 traversantes en direction axiale qui définissent entre elles des colonnettes de liaison du corps à l’anneau. Des ouvertures 20 similaires sont illustrées et visibles aux figures 2 à 5. Du fait de la présence de ces ouvertures 120, la paroi 118 est un lieu privilégié de rupture en cas d’effort important depuis la turbomachine jusqu’au pylône. Après rupture de la paroi 118, l’anneau 116 reste toutefois autour du corps, ce qui permet de le retenir et d’éviter sa désolidarisation complète du pylône.
On comprend par ailleurs que la bride 114 est prolongée radialement vers l’extérieur jusqu’à l’anneau 112, pour former la paroi 118. Dans le cas où la bride 114 serait du type festonné et comprendrait une alternance de parties pleines et de parties vides, les parties pleines comporteraient des orifices de passage de boulons et seraient prolongées radialement vers l’extérieur pour former les colonnettes précitées. Les parties vides seraient quant à elles dimensionnées pour former les ouvertures 120 précitées.
L’anneau 116 comprend des orifices 122 de montage du système de liaison 3, 3B. Ces orifices 122 sont répartis sur un secteur angulaire de l’anneau, qui s’étend sur environ 80 à 160° autour de l’axe L-L.
Le corps 112 comprend à sa périphérie interne des crochets 124 de fixation d’un distributeur de turbine 126, c’est-à-dire d’une rangée annulaire d’aubes fixes de stator. Ce distributeur 126 est situé en aval d’une roue aubagée de rotor de la turbine haute pression, qui est située à l’intérieur du carter 130 de la turbine basse pression, et en amont d’une roue aubagée de rotor de la turbine basse pression, qui est située à l’intérieur du carter 132 de la turbine haute pression.
Le corps 112 comprend en outre au moins un orifice d’endoscopie 128. L’orifice 128 débouche à l’extrémité radialement externe d’un bossage 134 situé sur la surface externe du corps.
La figure 6 permet de constater que l’environnement à la périphérie externe du carter 100 est libéré par rapport à l’art antérieur (figure 5).
Bien que l’invention décrite dans ce qui précède soit faite en relation avec un carter inter turbine, cette invention est applicable à un autre type de carter tel que par exemple un carter intermédiaire ou un carter d’échappement.

Claims (10)

  1. Carter (100) pour une turbomachine d’aéronef, ce carter comportant :
    - un corps annulaire (112) s’étendant autour d’un axe L-L,
    - une bride annulaire (114) s’étendant radialement à l’extérieur par rapport à l’axe, à une extrémité axiale de ce corps, et
    - un anneau de suspension (116) à un pylône d’aéronef, cet anneau de suspension s’étendant autour du corps et comportant des orifices (122) de montage et d’articulation d’un système de suspension (3, 3B),
    caractérisé en ce que ledit anneau est relié au corps au niveau de ladite bride.
  2. Carter (100) selon la revendication 1, dans lequel ledit anneau (116) est relié à ladite bride (114) par une paroi annulaire (118) qui s’étend au moins en partie dans un plan A passant par la bride et perpendiculaire audit axe (L-L).
  3. Carter (100) selon la revendication 2, dans lequel ledit anneau (116) et ladite bride (114) s’étendent dans ledit plan A.
  4. Carter (100) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ledit anneau (116) a une épaisseur axiale supérieure à celle de ladite paroi (118) et de ladite bride (114).
  5. Carter (100) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel ladite paroi (118) et ladite bride (114) ont sensiblement une même épaisseur axiale.
  6. Carter (100) selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel ladite paroi (118) comprend une rangée annulaire d’ouvertures (120) traversantes.
  7. Carter (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdits orifices de montage (122) sont répartis sur un secteur angulaire dudit anneau (116), ce secteur s’étendant sur environ 80 à 160° autour dudit axe (L-L).
  8. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit corps (112) comprend au moins un orifice d’endoscopie (128).
  9. Turbomachine (1) d’aéronef, comportant un carter (100) selon l’une des revendications précédentes.
  10. Turbomachine (1) selon la revendication 9, dans lequel ledit carter est un carter inter turbine (100) et ledit corps (112) comprend à sa périphérie interne des crochets (124) de fixation d’un distributeur de turbine (126).
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