Brevet FR2565629A1 — publié le 19851213

1. La présente invention concerne des enveloppes de conduits de soufflante de moteurs à turbine à gaz et plus particulièrement un anneau de contention amélioré destiné à être employé à l'intérieur de l'enveloppe du conduit de la soufflante ou à entrer dans la composition de cette enveloppe. L'utilisation d'anneaux de contention pour enve- loppes de moteur à turbine à gaz est connue depuis plu- sieurs années. Il est nécessaire de prévoir des anneaux de contention de façon à ce que au cas o une aube ou une autre partie tournante du moteur viennent à se détacher, de telles parties ou aubes soient empêchées de passer à travers l'enveloppe du moteur grâce à l'anneau de conten- tion, réduisant ainsi les possibilités d'avarie pour le reste de l'aéronef ou la structure du moteur. Dans l'art antérieur, les anneaux de contention étaient fabriqués à partir de métal ou bien de fibres de verre ou de carbone,de résine, etc..., et faisaient habi- tuellement partie intégrante de l'enveloppe du compres- seur. De tels anneaux présentaient de nombreux inconvénients 2. en particulier les anneaux métalliques devaient être réali- sés dans des épaisseurs relativement importantes de maté- riau pour s'assurer de leur résistance suffisante. Ceci avait évidemment pour conséquence une structure très lour- de, ce qui est particulièrement peu souhaitable dans le cas d'un moteur à turbine à gaz pour aéronef. Il est évident que les anneaux de contention en matériau composite sont bien plus légers que ceux qui sont en métal, cependant, à cause de la présence de résine, l'absorption de l'éner- gie est limitée à une surface située au voisinage du point d'impact et il en résulte que seule une petite partie de fibre de l'anneau encaisse effectivement le choc de l'im- pact. Des anneaux de contention constitués d'un cylin- dre aux parois relativement minces autour duquel est en- roulé un ensemble de couches d'un matériau fibreux tissé ont également été utilisés. De tels anneaux se sont avérés tout à fait efficaces et on pense que ceci est dû à la capacité de ces compositions à transmettre le choc de l'impact sur une bien plus grande surface de la structure après que le pro- jectile ait pénétré dans la mince paroi du cylindre que pour les autres types d'anneaux de contention. Ceci est dû au fait que les couches de matériau fibreux tissé peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres, transmettant ainsi les contraintes de façon à ce qu'elles soient répercutées sur une plus grande partie de la structure, le choc étant alors absorbé par l'élasticité du matériau fibreux tissé. Ce système présentait cependant l'inconvénient qu'il arrivait qu'une partie détachée d'aube de soufflante de turbine à gaz passe complètement au travers de la paroi relativement mince du cylindre, et coupe ensuite les cou- ches de matériau fibreux de sorte qu'elle n'était plus main- tenue à l'intérieur du système. L'objet de la présente invention est de proposer un anneau de contention pour moteur à turbine à gaz pour lequel l'inconvénient mentionné cidessus soit pratiquement 3. diminué. Selon la présente invention, un anneau de con- tention pour moteur à turbine à gaz comprend un cylindre sensiblement rigide, dont la surface cylindrique extérieu- re est recouverte de couches d'un matériau fibreux tissé, chacune de ces couches étant constituée d'une pluralité de pièces séparées de matériau, et d'une autre pluralité de couches de matériau fibreux tissé arrangées par-dessus les premières couches, lesquelles autres couches sont en- roulées à partir d'une longueur continue de matériau. Pour faciliter le positionnement des différentes pièces de matériau fibreux tissé sur la surface cylindri- que, les pièces sont maintenues ensemble sous la forme d'une bande allongée au moyen d'attaches temporaires ou destructibles. Les moyens de maintien ou d'attaches temporaires comprennent de préférence de la couture. Les moyens de maintien ou d'attaches temporai- res peuvent également comprendre une couche dorsale à la- quelle les pièces de matériau fibreux tissé sont assujetties. Le matériau fibreux tissé comporte de préférence de la fibre de polyamide aromatique tissée en une bande allongée. Le matériau fibreux tissé peut également comporter de la fibre de verre, de la fibre de carbone ou de la fibre métallique, tissées en une bande. Le cylindre sensiblement rigide comprend de pré- férence une structure mince en métal léger. Le cylindre sensiblement rigide peut également comprendre une structure relativement mince fabriquée à partir d'un matériau résineux armé de fibres. Selon un autre aspect de la présente invention, la pluralité de couches de matériau fibreux tissé est recouverte par une couche étanche d'un matériau qui peut comporter une couche de résine, ou bien une peau, métalli- que ou pas. 4. D'autres caractéristiques de l'invention appa- raîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins ci- joints, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins La figure 1 représente une vue schématique d'un turboréacteur à soufflante carénée dont une partie de l'en- veloppe est éclatée, découvrant une vue schématique d'une réalisation de la présente invention; - La figure 2 montre une vue en coupe et plus dé- taillée de la réalisation de la présente invention, repré- sentée schématique sur la figure 1; La figure 3 montre une autre vue en coupe de la réalisation, selon l'axe 3-3 de la figure 2. En se référant aux dessins, le turboréacteur à soufflante carénée indiqué globalement en 10 comprend dans le sens du flux une soufflante 12, un compresseur de pres- sion intermédiaire 14, un compresseur haute pression 15, un ensemble de combustion 16, et des turbines à haute, in- termédiaire et basse pressions indiquées respectivement en 17, 18 et 19,1e moteur se terminant par une buse d'échap- pement 20. Au droit et à l'extérieur de la soufflante, se trouve un conduit de soufflante 21 qui est relié au reste du moteur par des supports radiaux non représentés sur les dessins. A l'intérieur du conduit de soufflante 21 est prévu un anneau de contention 22 disposé à l'extérieur et au droit de la soufflante 12, l'anneau étant positionné de façon à. ce qu'en cas de rupture d'une aube ou d'un dis- que, la ou les parties détachées de l'aube ou du disque seront retenues à l'intérieur de l'enveloppe du moteur, ou l'énergie de la partie lâchée sera réduite à un niveau acceptable. L'anneau de contention monté globalement en 22 5. comprend un cylindre 23 sensiblement rigide et relative- ment mince comportant des extrémités bordées 24 et 25. Le cylindre peut être fabriqué à partir de métaux tels que par exemple de l'acier ou de l'aluminium ou encore une structure composite à base de résine armée de fibres qui peut être fabriquée par n'importe laquelle des techniques bien connues de tissage, bobinage ou tricotage. Arrangée sur la surface cylindrique extérieure du cylindre 23 est disposée une pluralité de couches de matériau fibreux tissé 25a, 25b, 25c, chacune de ces couches étant constituée de plusieurs pièces séparées de matériau. Pour faciliter l'assemblage de plusieurs pièces séparées respectives de matériau fibreux tissé sur le cy- lindre 23, elles peuvent avantageusement être maintenues ensemble sous la forme d'une bande allongée par des moyens de couture. Ou bien elles peuvent être maintenues sur une couche dorsale qui peut être en papier ou en un matériau textile relativement faible. On s'apercevra que la couture ou la couche dorsale servent simplement à maintenir les par- ties respectives ensemble pour faciliter l'assemblage. Une pluralité d'autres couches 26a, 26b, 26c, etc... de matériau tissé formées à partir d'une longueur continue de matériau sont ensuite enroulées autour des couches 25a, 25b, 25c formées à partir des pièces séparées. Les deux couches 26 les plus extérieures sont maintenues en- semble par des moyens de couture. Les deux couches 26 les plus extérieures peuvent également être maintenues ensemble au moyen d'une pluralité d'épingles elles-mêmes rendues soli- daires d'un support de base commun. Ceci peut être arrangé sur la structure partiellement enroulée avant les deux der- niers tours de matériau.Les épingles dépasseront avantageu- sement des couches finales de matériau et pourront alors être repliées pour les maintenir en place. Les couches de matériau fibreux tissé ou tricoté peuvent être fabriquées à partir d'une fibre de polyamide 6. aromatique. La fibre qui semble la mieux adaptée au cas présent est celle qui est fabriquée par "Du Pont Limited" et vendu sous la marque KEVLAR. Une couche de matériau étanche 27 est prévue par- dessus l'ensemble. Elle peut être constituée soit d'une peau séparée de métal, soit d'une feuille, d'une matière plastique adaptée. La couche étanche 27 peut aussi compren- dre une couche de résine qui serait soit peinte soit proje- tée sur la couche la plus extérieure 26 de matériau. Pendant le fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz comprenant un anneau de contention réalisé selon la présente invention, un morceau cassé et libéré d'aube ou de disque atteint le cylindre 23 et passe à travers lui. Le morceau continue à cheminer radialement vers l'extérieur entraînant avec lui plusieurs des parties séparées de ma- tériau fibreux tissé contenu dans les couches 25. Ces par- ties séparées de matériau servent à enrober la partie du mor- ceau d'aube ou de disque située radialement la plus à l'exté- rieur pour former un tampon de façon à ce que les couches 16 soient protégées contre des parties tranchantes d'aube ou de disque carrées qui les auraient normalement transpercées. Les couches peuvent alors servir à retenir le morceau cassé de façon à ce qu'il soit maintenu à l'intérieur du moteur, l'énergie du morceau étant absorbé par déformation élastique de la bande tissée continue. On s'apercevra que la couche 27 de matériau étan- che est prévue simplement pour protéger le reste de la structure de contention contre les infiltrations de vapeur d'eau, d'huile, etc..., susceptibles d'affecter sa tenue mécanique ou d'augmenter son poids. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de va- riantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 7. REVENDICATIONS 1 - Anneau de contention pour moteur à turbine à gaz comprenant un cylindre sensiblement rigide dont la surface extérieure cylindrique est recouverte avec des couches de matériau fibreux tissé, caractérisé en ce que les couches (25) de matériau fibreux tissé disposées contre le cylindre sensiblement rigide (23) sont constituées d'une pluralité de pièces de matériau, et qu'une autre pluralité de couches de matériau tissé fibreux (26) sont arrangées par dessus les premières couches (25), lesdites autres couches (26) étant enroulées à partir d'une longueur continue de matériau. 2 - Anneau de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour faciliter le positionnement des pièces séparées de matériau fibreux tissé (25) sur la surface cylindrique, les pièces sont maintenues ensemble sous la forme d'une bande allongée au moyen d'attaches temporai- res ou destructibles. 3 - Anneau de contention selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de maintien ou d'atta- che temporaire comprennent de la couture. 4 - Anneau de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien ou d'atta- che temporaires comprennent une couche dorsale à laquelle les pièces de matériau fibreux tissé sont assujetties. - Anneau de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau fibreux tissé comporte de la fibre de polyamide aromatique tissée en une bande allongée. 6 - Anneau de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau fibreux tissé comprend de la fibre de verre, de la fibre de carbone ou de la fibre métallique à partir desquelles sont tissées une bande allongées. 7 - Anneau de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre sensiblement rigide 8. comporte une structure relativement mince en métal léger. 8 - Anneau de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre sensiblement rigide comporte une structure relativement mince fabriquée à partir d'un matériau à base de résine armée de fibres. 9 Anneau de contention selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pluralité de couches de maté- riau fibreux tissé sont recouvertes d'une couche étanche d'un matériau comprenant une peau métallique ou non- métallique ou bien une couche de résine.