FR3127014A1 - Procede de fabrication d’un carter pour une turbomachine d’aeronef - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d’un carter de turbomachine, comportant : - une première étape de fabrication d’une enveloppe annulaire d’axe A en matériau composite, dans un moule (64) qui comporte une cavité annulaire (68) de réception complémentaire de la préforme (64) au cours de laquelle on injecte une résine dans ladite cavité (68), puis on la polymérise, - une deuxième étape au cours de laquelle au moins un moyen de butée axiale (70) est disposé intérieurement à l’enveloppe (16), - une troisième étape au cours de laquelle la cartouche annulaire en matériau abradable est disposée à l’intérieur de l’enveloppe annulaire au contact dudit moyen de butée axiale (70), - une quatrième étape de collage de la cartouche annulaire (30) en matériau abradable sur la première surface annulaire interne (38), caractérisé en ce que les première et deuxième étapes sont simultanées et en ce qu’on moule ledit au moins un moyen de butée axiale (70) avec la préforme (66) dans le moule (64). Figure pour l'abrégé : Figure 8.
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne la fabrication d’un carter, en particulier de soufflante, pour une turbomachine d’aéronef.
Arrière-plan technique
L’état de la technique comprend notamment les documents FR-A1-2 997 725, FR-A1-2 997 726, et FR-A1-3 005 100.
De manière connue, une turbomachine à double ou triple corps comprend d’amont en aval, c'est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz, une soufflante, au moins un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, au moins une turbine basse pression, et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant des turbines. Un rotor du compresseur haute pression est relié à un rotor de la turbine haute pression par un arbre haute pression et ces rotors forment ainsi un corps haute pression. Au moins un rotor d’un compresseur basse pression est relié à un rotor d’une turbine basse pression par un arbre basse pression, et ces rotors forment ainsi au moins un corps basse pression. L’arbre basse pression traverse coaxialement l’arbre haute pression et entraine, directement ou par l’intermédiaire d’un réducteur, un rotor de la soufflante.
La soufflante comporte une roue à aubes qui est entourée par un carter de soufflante, encore appelé carter de rétention du fait de sa fonction de rétention des aubes en cas de rupture de celles-ci, ou en cas d’entrée de débris dans la soufflante. Un tel carter est composé d’une enveloppe annulaire axiale qui s'étend autour des aubes de soufflante de la turbomachine et qui comporte un tronçon annulaire amont portant intérieurement des panneaux acoustiques amont, un tronçon aval portant intérieurement des panneaux acoustiques aval, et un tronçon intermédiaire, agencé axialement entre les tronçons amont et aval, comportant une première surface annulaire interne à laquelle est fixée une cartouche annulaire de matière abradable, réalisée d’un seul tenant ou sectorisée. Le carter de soufflante est lié, à l’amont, à une manche d’entrée d’air à l’aval, à une virole d’un carter intermédiaire de la turbomachine.
Outre sa fonction de rétention, le carter de soufflante permet d’assurer la continuité de la veine aérodynamique par l’intermédiaire de la cartouche annulaire en matériau abradable. Il permet également d’assurer une continuité mécanique des efforts et des moments entre la manche d’entrée d’air et la virole du carter intermédiaire. Il permet aussi la fixation de divers équipements et supports, d’assurer le respect des spécifications de règlementation au feu et aux fuites, et de permettre une continuité du courant électrique pour la tenue à la foudre de la turbomachine.
La cartouche annulaire de matériau abradable est par exemple réalisée sous la forme d’une virole produite par moulage par injection ou sous la forme d’un assemblage de secteurs.
La cartouche annulaire est conventionnellement immobilisée axialement par rapport à l’enveloppe de manière à coïncider axialement avec le tronçon intermédiaire de l’enveloppe qui est prévu à cet effet. Pour ce faire, le tronçon intermédiaire de l’enveloppe comporte conventionnellement, à au moins une ses extrémités, une série de butées axiales qui sont fixées sur une circonférence intérieure de l’enveloppe, pour recevoir en butée la cartouche annulaire, afin de définir sa position.
Puis la cartouche annulaire est bridée dans l’enveloppe et soumise à une étape de collage sur la première surface annulaire interne, au cours de laquelle le carter est chauffé et maintenu et comprimé par l’intermédiaire d’un système amovible disposé au moins en partie à l’intérieur du carter. Grâce au système amovible, un effort de pression mécanique est appliqué sur la cartouche annulaire, permettant le maintien en position de la cartouche annulaire lors de l’étape de chauffage. Le collage est réalisé dans un autoclave.
Conventionnellement les butées axiales sont rapportées à l’enveloppe. Par exemple, l’enveloppe reçoit des patins présentant chacun une portion longitudinale s’étendant le long première surface annulaire interne et une portion transversale s’étendant perpendiculairement à la portion longitudinale et formant butée axiale. La portion longitudinale comporte des perçages qui sont destinés à être traversés par des vis permettant la fixation de chaque patin à l’enveloppe.
Cette solution technique implique un perçage préalable de l’enveloppe selon un positionnement rigoureux, puis un montage de chacun des patins, ce qui grève le coût de fabrication d’un tel carter.
Il existe donc un besoin pour un carter de turbomachine équipé d’un ou plusieurs moyens de butée axiale de conception simple ne nécessitant pas d’opérations complexes de montage.
L’invention répond à ce besoin en proposant un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine comportant un ou plusieurs moyens de butée axiale intégrés directement à l’enveloppe lors de sa fabrication.
Dans ce but, l’invention propose un procédé de fabrication d’un carter de turbomachine d’aéronef, comportant au moins :
- une première étape de fabrication d’une enveloppe annulaire s’étendant autour d’un axe A et comportant au moins un tronçon intermédiaire destiné à recevoir une cartouche annulaire en matériau abradable, au cours de laquelle on dispose une préforme annulaire d’axe A de l’enveloppe, réalisée en matériau composite comportant des fibres tissées en 3 dimensions, dans un moule qui comporte une cavité annulaire de réception complémentaire de la préforme puis au cours de laquelle on injecte une résine dans ladite cavité, puis on polymérise la résine,
- une deuxième étape au cours de laquelle au moins un moyen de butée axiale est disposé en saillie d’une première surface annulaire interne du tronçon intermédiaire de l’enveloppe, à une première extrémité dudit tronçon intermédiaire,
- une troisième étape au cours de laquelle la cartouche annulaire en matériau abradable est disposée à l’intérieur de l’enveloppe annulaire au contact dudit moyen de butée axiale, en recouvrant ladite première surface annulaire,
- une quatrième étape de collage de la cartouche annulaire en matériau abradable sur la première surface annulaire interne, au cours de laquelle le carter est chauffé et maintenu par l’intermédiaire d’un système présent au moins en partie à l’intérieur du carter,
caractérisé en ce que la deuxième étape intervient simultanément avec la première étape et en ce qu’au cours de ladite deuxième étape, on moule ledit au moins un moyen de butée axiale avec la préforme dans le moule.
Cette conception permet de produire une enveloppe de carter dont le ou les moyens de butée sont intégrés à l’enveloppe lors de sa fabrication et qui présentent l’avantage de ne pas nécessiter d’opérations coûteuses et chronophages postérieurement à la fabrication de l’enveloppe.
Selon d’autres caractéristiques du procédé :
- le moyen de butée axiale moulé avec la préforme est en forme de bourrelet annulaire d’axe A,
- le moule utilisé au cours desdites première et deuxième étapes comporte une coque annulaire extérieure d’axe A et une coque annulaire intérieure d’axe A entre lesquelles est délimitée la cavité, et la coque intérieure comporte une gorge annulaire d’axe A qui débouche dans la cavité et qui est apte à être remplie de résine lors de son injection dans la cavité, pour former ledit bourrelet après polymérisation de la résine et démoulage,
- au cours de la troisième étape, la cartouche annulaire en matériau abradable est bridée à l’intérieur de l’enveloppe par l’intermédiaire d’au moins un dispositif de bridage amovible.
L’invention concerne aussi une enveloppe annulaire d’axe A d’un carter de turbomachine moulée par injection de résine à partir d’une préforme annulaire en fibres tissées en 3 dimensions, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un tronçon intermédiaire annulaire qui est destiné à recevoir une cartouche annulaire en matériau abradable et dont une première surface annulaire interne comporte au moins un moyen de butée axiale qui fait saillie à partir de ladite première surface annulaire interne et qui est moulé avec la résine de ladite enveloppe.
Selon d’autres caractéristiques de l’enveloppe :
- le moyen de butée axiale est un bourrelet annulaire d’axe A moulé avec la résine de l’enveloppe,
- le moyen de butée axiale est un bourrelet annulaire d’axe A réalisé intégralement et uniquement avec la résine de l’enveloppe,
- le bourrelet a une épaisseur ou dimension radiale comprise entre 10 à 30 mm et/ou une largeur ou dimension axiale comprise entre de 2 à 3mm.
L’invention concerne aussi un moule pour la fabrication d’une enveloppe annulaire d’un carter de turbomachine du type décrit précédemment , caractérisé en ce que qu’il comporte une coque annulaire extérieure d’axe A avec une empreinte annulaire intérieure et une coque annulaire intérieure d’axe A avec une empreinte annulaire extérieure, lesdites empreintes délimitant une cavité du moule, lesdites coques étant aptes à être disposées respectivement à l’extérieur et à l’intérieur de la préforme pour que la cavité reçoive une préforme et qu’elle soit remplie de résine par injection, caractérisé en ce qu’un tronçon intermédiaire de la coque intérieure comporte une gorge annulaire d’axe A formée dans l’empreinte annulaire extérieure et apte à être remplie de résine.
L’invention concerne enfin une turbomachine d’aéronef à double flux comportant un carter de soufflante du type décrit précédemment.
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 :
Claims (10)
- Procédé de fabrication d’un carter (14) de turbomachine d’aéronef, comportant au moins :
- une première étape (ET1) de fabrication d’une enveloppe annulaire (16) s’étendant autour d’un axe A et comportant au moins un tronçon intermédiaire (36) destiné à recevoir une cartouche annulaire (30) en matériau abradable, au cours de laquelle on dispose une préforme annulaire (66) d’axe A de l’enveloppe (16), réalisée en matériau composite comportant des fibres tissées en trois dimensions, dans un moule (64) qui comporte une cavité annulaire (68) de réception complémentaire de la préforme (64) puis au cours de laquelle on injecte une résine dans ladite cavité (68), puis on polymérise la résine,
- une deuxième étape (ET2) au cours de laquelle au moins un moyen de butée axiale (70) est disposé en saillie d’une première surface annulaire interne (38) du tronçon intermédiaire (36) de l’enveloppe (16), à une première extrémité dudit tronçon intermédiaire (36),
- une troisième étape (ET3) au cours de laquelle la cartouche annulaire (30) en matériau abradable est disposée à l’intérieur de l’enveloppe annulaire (16) au contact dudit moyen de butée axiale (70), en recouvrant ladite première surface annulaire (38),
- une quatrième étape de collage (ET4) de la cartouche annulaire (30) en matériau abradable sur la première surface annulaire interne (38), au cours de laquelle le carter (16) est chauffé et maintenu par l’intermédiaire d’un système présent au moins en partie à l’intérieur du carter (14),
caractérisé en ce que la deuxième étape (ET2) intervient simultanément avec la première étape (ET1) et en ce qu’au cours de ladite deuxième étape (ET2), on moule ledit au moins un moyen de butée axiale (70) avec la préforme (66) dans le moule (64). - Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de butée axiale (70) moulé avec la préforme est en forme de bourrelet annulaire d’axe A.
- Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce le moule (64) utilisé au cours desdites première et deuxième étapes comporte une coque annulaire extérieure (72) d’axe A et une coque annulaire intérieure (74) d’axe A entre lesquelles est délimitée la cavité (68), et en ce que la coque intérieure (74) comporte une gorge annulaire (76) d’axe A qui débouche dans la cavité (68) et qui est apte à être remplie de résine lors de son injection dans la cavité (68), pour former ledit bourrelet (70) après polymérisation de la résine et démoulage.
- Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au cours de la troisième étape (ET3), la cartouche annulaire (30) en matériau abradable est bridée à l’intérieur de l’enveloppe par l’intermédiaire d’au moins un dispositif de bridage amovible (80, 82, 84, 86).
- Enveloppe (16) annulaire d’axe A d’un carter (14) de turbomachine moulée par injection de résine à partir d’une préforme annulaire (66) en fibres tissées en 3 dimensions, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un tronçon intermédiaire annulaire (36) qui est destiné à recevoir une cartouche annulaire (30) en matériau abradable et dont une première surface annulaire interne (38) comporte au moins un moyen de butée axiale (70) qui fait saillie à partir de ladite première surface annulaire interne (38) et qui est moulé avec la résine de ladite enveloppe (16).
- Enveloppe annulaire (16) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le moyen de butée axiale (70) est un bourrelet annulaire d’axe A moulé avec la résine de l’enveloppe (16) .
- Enveloppe (16) annulaire selon l’une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que le moyen de butée axiale (70) est un bourrelet annulaire d’axe A réalisé intégralement et uniquement avec la résine de l’enveloppe (16).
- Enveloppe (16) annulaire (16) selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le bourrelet a une épaisseur ou dimension radiale comprise entre 10 à 30 mm et/ou une largeur ou dimension axiale comprise entre de 2 à 3mm.
- Moule (64) pour la fabrication d’une enveloppe (16) annulaire d’un carter (14) de turbomachine selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu’il comporte une coque annulaire extérieure (72) d’axe A avec une empreinte annulaire intérieure (73) et une coque annulaire intérieure (74) d’axe A avec une empreinte annulaire extérieure (75), lesdites empreintes (73, 75) délimitant une cavité (68) du moule (64), lesdites coques (72, 74) étant aptes à être disposées respectivement à l’extérieur et à l’intérieur d’une préforme (66) pour que la cavité (68) reçoive la préforme (66) et qu’elle soit remplie de résine par injection, caractérisé en ce qu’un tronçon intermédiaire de la coque intérieure (77) comporte une gorge annulaire (76) d’axe A formée dans l’empreinte annulaire extérieure (75) et apte à être remplie de résine.
- Turbomachine d’aéronef à double flux comportant un carter (14) de soufflante fabriqué selon le procédé de fabrication des revendications 1 à 4.
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