Brevet FR2516609A1 — publié le 19830520

Dispositif de fixation de deux pièces de révolution en matériaux ayant des coefficients de dilatation différents. L'invention concerne un dispositif de fixation de deux pièces de révolution en des matériaux à coefficients de dilatation différents, et plus particulièrement d'un capot intérieur d'éjection sur le carter d'échappement d La tendance actuelle, dans l'industrie aéronautique, con- siste à alléger au maximum les cellules et les moteurs en utilisant des matériaux composites de faible densité La diminution de poids entraîne une diminution de la consom- mation de carburant et une augmentation de la charge transportée Les avions d'armes font largement appel à ces matériaux, en particulier pour des éléments de voilure et de cellule Par contre, leur utilisation dans les moteurs a été peu étendue, par suite des difficultés d'associa- tion avec les matériaux classiques à coefficient de dila- tation relativement élevé. Le brevet français 2 408 037, par exemple, décrit la liai- son d'une tuyère orientable en carbone tissé à une struc- ture d'éjection La tuyère est ceinturée par des anneaux en ciment réfractaire L'un des anneaux est fixé à la structure par des butées souples et, l'autre, aux vérins d'orientation par ltintermédiaire d'un caisson métallique. Le fait que la tuyère soit reliée par des organes mobiles et déformables au canal d'éjection, permet la libre dila- tation axiale aussi bien que radiale de ce dernier, sans pour cela soumettre la pièce en carbone tissé à des con- traintes inacceptables. On a essayé de remplacer d'autres éléments du moteur par des pièces en matériau composite et, en particulier, le cône ou le capot d'éjection interne qui prolonge le carter d'échappement Des essais ont montré qu'il n'était pas possible de relier le capot au carter métallique par des dispositifs connus, par exemple du brevet français numéro 1 458 204, pour fixer une chemise de protection thermique dans une chambre de postcombustion Le système à vis et glissière utilisé permet bien la dilatation axiale, mais n'accepte que très peu la dilatation radiale Ce dispo- sitif n'est utilisable que pour des matériaux métalliques ayant des allongements notables. Le dispositif de fixation, selon l'invention, permet la liaison de manière étanche de deux pièces de révolution à coefficients de dilatation différents, chaque pièce pouvant librement se dilater tant dans le sens axial que radial, sans que leur position relative soit modifiée. Les explications et les figures données ci-après à titre d'exemple, permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre une coupe partielle de capot d'éjec- tion et de carter d'échappement reliés par un dispositif de fixation conforme à l'invention. La figure 2 est une vue selon II de la figure 1 d'une partie du dispositif de fixation. La figure 1 représente, en demi-coupe, le carter d'échap- pement 1 sur lequel est fixé le capot d'éjection inté- rieur 2 Ces deux pièces sont de révolution autour de l'axe du réacteur. Selon l'invention, ledit capot est en un matériau composite, par exemple carbone/carbone ou céramique et est relié au carter qui est classiquement en un métal inoxydable résis- tant à la température Selon l'exemple de réalisation re- présenté, le capot présente des nervures internes 3 et porte une ouverture coaxiale 4 à son sommet dans laquelle débouche le canal 5 d'évacuation de l'air de ventilation interne de la ligne d'arbre. Le bord périphérique extérieur 6 du capot comporte une portée cylindrique 7 coopérant avec une portée semblable 8 prévue sur le bord périphérique intérieur du carter d'é- chappement 1. Ces portées constituent un élément du dispositif de fixa- tion selon l'invention et permettent la dilatation axiale du carter indépendamment de celle du capot. Le capot est relié par trois biellettes 9 dont les extré- mités 10, 11, 12 de chacune s'articulent sur des axes maintenus respectivement par des éléments de fixation 23, , 16 sur le capot et le carter. Selon une forme de réalisation représentée figure 2, la biellette 9 est en forme de triangle isocèle et présente sur sa base, voisine du carter 1, un bord concave permet- tant un bon dégagement des yeux 13, 14 situés dans des plans parallèles et perpendiculairement au plan de la biellette Ces yeux sont articulés aux chapes 15, 16 fixées au carter 1 par des axes 17, 18 Le sommet de la biellette est tronqué et porte dans des plans, parallèles à ceux des yeux, 13, 14, des yeux 19, 20 mobiles autour des pivots 21, 22 maintenus dans une pièce de fixation 23 fixée à l'intérieur du capot 2 par un boulon 24 le traver- sant La tête du boulon et la pièce de fixation sont sépa- rées de la paroi du capot par des rondelles répartissant 2516609- les efforts de compression. Selon l'exemple de réalisation figurée, la biellette triangulaire est une pièce moulée formée de deux poutres latérales 25, 26 entretoisées par une poutre transversale 27 et une cloison 28. Les biellettes sont préférentiellement au nombre de trois et disposées à 120 sur la périphérie du carter et du capot et permettent la dilatation thermique radiale du carter tout en assurant une bonne concentricité du capot par rapport au carter Bien entendu, on ne sortirait pas du cadre de la présente invention en employant un nombre de biellettes analogues supérieur à trois, les biellettes étant régulièrement réparties sur la périphérie du carter. Par suite des dilatations différentes du carter et du capot, l'étanchéité entre les portées 7 et 8 est peu ou pas assurée Afin d'éviter que les gaz de combustion ne pénètrent dans le capot, il est prévu un dispositif d'é- tanchéité 29 constitué d'une couronne de lamelles élas- tiques fixée à l'intérieur du carter d'échappement et venant appuyer contre le bord intérieur du capot d'éjec- tion. Le dispositif, selon l'invention, permet dans l'exemple de réalisation décrit, la fixation d'un capot d'éjection en composite-de carbone/carbone ayant un coefficient de dilatation de l'ordre de 6 x 10-6 sur un carter d'échap- pement métallique de coefficient de dilatation de l'ordre de 16,5 x 10-6, l'ensemble étant soumis a des tempéra- tures de l'ordre de 900 OC Le dispositif décrit peut être utilisé pour la fixation 5 entre elles de toutes pièces de révolution, ayant des coefficients de dilatation thermique différents, et pour lesquelles on désire éviter les contraintes dues à la dilatation. La position des différents éléments constituant tout ou partie du dispositif de fixation, peut être modifiée et/ou inversée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de fixation de deux pièces de révolution en matériaux ayant des coefficients de dilatation différents et, en particulier, d'un capot intérieur d'éjection en matériau composite sur un carter d'échappement métallique d'un turboréacteur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois biellettes ( 9) dont les extrémités de chacune ( 1 17 12, 10) s'articulent sur des axes ( 17, 18, 21 22) maintenus par des éléments de fixation ( 15, 16, 23) sur le capot ( 2) et le carter ( 1) et en ce que les parties adja- centes coaxiales du capot et du carter comportent des por- tées cylindriques ( 7, 8) respectivement extérieure ( 7) et intérieure ( 8), coopérantes. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les biellettes sont en forme de triangle isocèle tron- qué dont les sommets portant des yeux ( 13, 14, 19, 20) sont disposés dans des plans parallèles entre eux et per- pendiculairement au plan de la biellette. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une partie des éléments de fixation sont des chapes ( 15, 16) - 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce qu'au moins une partie des éléments de fixa- tion est constituée par une pièce de fixation ( 23) suscep- tible de recevoir deux pivots ( 21, 22). Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, carac- térisé en ce que la biellette est une pièce formée de deux poutres latérales ( 25, 26) entretoisées par une poutre transversale ( 27) et une cloison ( 28). 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif d'étanchéité ( 29) fixé sur l'une des pièces de révolution et assurant l'étanchéité avec l'autre pièce. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité est formé par une couronne de lamelles élastiques.