Brevet FR2607188A1 — publié le 19880527

DESCRIPTION 2607188 La présente invention concerne un carter d'entrée de turbomachine à double flux du genre comportant des bras rayonnants composés d'une partie fixe et d'un volet associé à calage variable et du type à montage en porte-à- faux sans palier support. Les demandes de brevet français 86-07369 et 86-08016 présentent des exemples de montage de carter d'entrée de ce genre et décrivent plus particulièrement des réalisations du dispositif de commande desdits volets. En fonctionnement, dans une construction de ce type, des efforts aérodynamiques importants se développent et s'exercent sur lesdits volets mobiles. Par ailleurs, la recherche d'une réduction de masse, particulièrement avantageuse dans les applications aéronautiques, amène, compte-tenu des développements récents de nouveaux matériaux, à prévoir la réalisation des bras de carter et du moyeu, auquel ils sont reliés, en matériaux composites. L'invention vise à permettre ces choix de matériaux et à obtenir une compensation des efforts aérodynamiques exercés sur les volets mobiles des bras par des moyens de reprise desdits efforts. Ces résultats sont obtenus par un carter d'entrée du genre précité, conforme à l'invention, caractérisé en ce que chaque bras comporte un tirant métallique formant une âme centrale et disposé entre une virole extérieure et un moyeu intérieur sur lequel il est fixé par un écrou sur lequel un serrage est exercé de manière à obtenir une mise en précontrainte du tirant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui va suivre d'un mode de - 2 - réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une demi-vue, en coupe longitudinale par un plan passant par l'axe de rotation d'une turbomachine, d'un carter d'entrée de turbomachine conforme à l'invention; - la figure 2 représente une vue partielle en coupe transversale par rapport à la turbomachine, au niveau d'un bras de carter, selon la ligne II-II du carter d'entrée représenté à la figure 1; - la figure 3a représente une vue schématique analogue à la figure 1 du carter d'entrée montrant la répartition des efforts s'exerçant sur un bras de carter; - la figure 3b représente une vue schématique d'une section selon la ligne III-III de la figure 3a. Le carter d'entrée de turbomachine réalisé selon l'invention et représenté sur les figures 1 et 2 comporte une virole extérieure 1 composée d'une virole amont la et d'une virole aval lb, amont et aval étant définis par rapport au sens de circulation dans la veine principale des gaz de la turbomachine. La virole amont la comporte une bride amont 2 et une rangée de bossages 3 périphériquement et uniformément répartis. Chaque bossage 3 est coiffé par un chapeau 4. Sur sa face radialement interne, la virole amont la comporte un évidement lc dans le fond duquel est ménagée une découpe ld qui se prolonge sur la face extérieure entre deux chapes le. -3 2- La virole amont la est solidarisée avec la virole aval lb au moyen de deux brides respectivement 5 et 6. La virole aval lb comporte également une bride aval 7, une plateforme 8 externe annulaire. Au niveau de la bride 7 est assurée la liaison à une bride du carter adjacent. La paroi interne 9 de la virole aval lb est sphérique et sa fonction sera précisée plus loin. Au niveau du plan de joint entre les viroles amont la et aval lb, chaque virole comporte respectivement une rangée de demi- bossages, respectivement 10 et 11, coopérants, périphériquement et uniformément répartis. Du côté radialement interne, le carter d'entrée est associé à un moyeu 12 constitué d'une pluralité d'inserts métalliques 13 comportant chacun deux alésages radiaux amont 14 et aval 15. Ces inserts sont noyés dans des couches 16 de filaments bobinés, comme cela est visible par exemple sur la figure 2. Le rebord amont 17 du moyeu 12 forme une lèvre annulaire dans laquelle est ménagée une gorge 18 ouverte vers l'arrière. De même le rebord aval 19 comporte également une gorge 20 ouverte vers l'arrière. En aval du carter d'entrée, la turbomachine comporte un étage rotorique tournant de compression dont une aube 21 et le disque 22 sont partiellement représentés sur la figure 1. Sur le disque 22 est fixé un capot interne tournant 23, placé à l'intérieur du moyeu 12. Le capot interne 23 comporte un rebord amont 24 qui porte une léchette d'étanchéité 25 engagée dans la gorge 18 du moyeu et il comporte de même un rebord aval 25 qui porte une léchette d'étanchéité 26 engagée dans la gorge 20 du moyeu 12. Entre la virole extérieure 1 et le moyeu interne 12 sont montés une pluralité de bras rayonnants 27, qui peuvent être selon le mode de réalisation représenté au nombre de seize. Ces bras 27 sont constitués chacun d'une partie fixe amont 27a et d'une partie mobile aval formant un volet mobile 27b. 4 2- 62607188 Chaque volet mobile 27b comporte un pivot radialement interne 28 susceptible de tourner à l'intérieur de l'alésage aval 15 de l'insert 13 du moyeu 12 dans lequel il est placé. Le volet mobile 27b comporte également un pivot radialement externe 29, associé par exemple à une douille 30. Le pivot 29 et la douille 30 sont placés dans un alésage 31 formé par les deux demi-bossages 10 et 11 de la virole extérieure 1. En tête de chaque pivot externe 29 est fixé, par exemple au moyen d'un boulon 32, l'extrémité d'un levier 33 relié à son autre extrémité, au moyen d'un axe 34, à un anneau 35 de commande et de synchronisation des volets mobiles 27b. Un moyen d'actionnement d'un type connu, par exemple un vérin (non représenté au dessin) est associé audit anneau dû commande 35. Les axes 34 sont logés dans un support 36 qui repose et coulisse sur la plateforme 8 de la virole aval lb. Lors du braquage des volets mobiles 27b, un jeu radial minimal est conservé entre les sommets de volets et la paroi interne 9 de la virole aval lb, du fait de la forme sphérique de cette dernière qui a été précédemment décrite. La partie fixe 27a de bras est composée d'une âme métallique constituant un tirant 37 de fixation, entourée d'une gaine 38 en matériau composite, elle-même recouverte d'une peau, côté intrados 39 et côté extrados 40, qui peut être soit métallique, soit également en matériau composite. La tête 37a d'un tirant 37 est fixée entre les deux chapes le portées par la virole extérieure 1 au moyen d'un axe 41. Le pied 37b d'un tirant 37 est placé dans l'alésage amont 14 d'un insert 13 du moyeu 12 et il se termine par une partie filetée 37c coopérant avec un écrou de serrage 42. On va maintenant décrire le mode de montage du carter d'entrée de turbomachine qui vient d'être décrit et examiner la répartition des efforts s'exerçant en fonctionnement d'o il ressort quelques-uns des avantages - 5 - 2607188 de la présente invention. Pour le montage, le sommet radialement externe de la partie fixe 27a des bras 27 de carter est d'abord encastré dans l'évidement lc de la face interne de la virole amont la. Un tirant 37 est introduit par l'intérieur dans l'ensemble composite 38-39-40 du bras, il coulisse jusqu'à venir placer la tête 37a du tirant entre les deux chapes le auxquelles il est solidarisé par l'axe 41. L'écrou 42 est placé sur le pied 37b du tirant sans serrage. Toutes les parties fixes 27a des bras 27 et tous les tirants 37 sont ainsi successivement montés entre la virole amont la et le moyeu 12. Puis les pivots internes 28 et les pivots externes 29 des volets mobiles f7b sont successivement et respectivement placés dans les alésages avals 15 des inserts 13 du moyeu 12 et dans les demi-bossages 10 de la virole amont la. Les viroles amont la et aval lb sont alors assemblées au niveau de leurs brides respectives 5 et 6, les demi- bossages 11 de la virole aval lb venant coiffer les pivots externes 29 et douilles 30 des volets mobiles 27b. Les écrous 42 sont alors serrés de manière à obtenir une mise en précontrainte des tirants 37. Indépendamment, le capot interne 23 est également fixé sur le disque 22 du rotor. L'ensemble du carter d'entrée est alors assemblé au niveau des brides coopérantes de la virole extérieure et du carter de turbomachine adjacent, en prenant soin d'engager correctement les léchettes d'étanchéité 25 et 26 du capot 22 dans les gorges correspondantes 18 et 20 du moyeu 12. On a représenté schématiquement sur les figures 3a et 3b les efforts s'exerçant sur le carter d'entrée en fonctionnement. F1 est l'effort aérodynamique appliqué sur les volets mobiles 27b. La mise en précontrainte obtenue - 6 par le serrage mentionné ci-dessus qui est appliqué sur les écrous 42 de fixation des tirants 37 peut se décomposer en une composante axiale F2 et une composante radiale F3. La composante radiale F3 est un effort repris par le bobinage du moyeu interne 12. La composante axiale F2 est un effort repris par le volet mobile 27b. Cet effort de sens contraire à l'effort F1 compense ainsi en fonctionnement, partiellement, l'effort aérodynamique Fl. Selon le niveau de précontrainte appliqué au tirant 37, on peut par exemple dans un mode de réalisation obtenir une compensation F2 = F1/2. D'autres dispositions complémentaires peuvent en variante être appliquées au carter d'entrée selon l'invention. Ainsi, de part et d'autre du tirant 37, une résistance électrique peut être placée dans la gaine 38, respectivement 43 côté amont et 44 côté aval. Les connexions 43a et 44a de ces résistances sont alors placées sur le chapeau 4, les reliant aux conducteurs électriques d'arrivée 45 et 46. Ces éléments constituent un système de dégivrage électrique utilisable en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine, en particulier pour des applications aéronautiques. - 7 - 2607188 REVENDICATIONS 1. - Carter d'entrée de turbomachine à double flux du genre comportant des bras rayonnants (27) composés d'une partie fixe (27a) et d'un volet (27b) associé à calage variable et du type à montage en porte-à-faux sans palier support caractérisé en ce que chaque bras (27) comporte un tirant métallique (37) formant une âme centrale et disposé entre une virole extérieure (1) et un moyeu intérieur (12) sur lequel il est fixé par un écrou (42), ledit tirant (37) étant mis en précontrainte par serrage dudit écrou (42). 2. - Carter d'entrée de turbomachine selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit tirant (37) de chaque bras (27) est entouré d'une gaine (38) en matériaux composites recouverte du côté intrados et du côté extrados d'une peau en matériau composite (39,40). 3. - Carter d'entrée de turbomachine selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit tirant (37) de chaque bras (27) est entouré d'une gaine (38) en matériaux composites recouverte du côté intrados et du côté extrados d'une peau métallique (39,40). 4. - Carter d'entrée de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la tête (37a) radialement externe de chaque tirant (37) est placée entre deux chapes (le) portées par la virole extérieure (1) et auxquelles ladite tête (37a) de tirant est solidarisée par un axe (41). 5. - Carter d'entrée de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit moyeu (12) intérieur est constitué d'inserts - 8 2- 62607188 -- 8 -- métalliques (13), chaque tirant (37) coopérant avec un insert (13), lesdits inserts (13) étant noyés dans des couches (16) superposées de filaments en matériau composite bobinés, de telle sorte que ledit moyeu (12) est du type flottant et est porté par lesdits tirants (37). 6. - Carter d'entrée de turbomachine selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit moyeu (12) intérieur comporte, d'une part, une lèvre amont (17) dans laquelle est ménagée une gorge (18) o se place une léchette (25) d'étanchéité portée par un capot (23) fixé sur le disque (22) du rotor de soufflante et, d'autre part, une lèvre aval (19) dans laquelle est ménagée également une gorge (20) o se place une léchette (26) d'étanchéité également solidaire dudit capot (23).