Brevet FR2708072A1 — publié le 19950127

Les évolutions des méthodes de maintenance des turbomachines modernes nécessitent une surveillance continue et de qualité des composants de celles-ci. Cette maintenance évite certaines déposes systématiques et régulières du moteur et le retour en atelier. Il faut ainsi s'assurer du bon état des composants, en particulier ceux faisant partie des modules tournants et/ou soumis à des niveaux thermiques élevés (compresseurs, turbines, chambres de combustion). Les progrès incessants du matériel d'endoscopie permet de réaliser des contrôles sûrs, reproductibles et enregistrables. Il est ainsi possible de voir, photographier, filmer les composants dans un état donné, à une date enregistrée, et d'en suivre l'évolution. li faut donc prévoir sur les parois du moteurs des trous, qui permettent d'introduire ces dispositifs endoscopiques aux endroits fixés par les conditions de surveillance. Lorsque la surveillance n'est plus souhaitée, il faut par contre obturer lesdits orifices. L'invention a pour objet un bouchon présentant trois dispositifs d'obturation pour trois trous initialement axialement alignés, ménagés dans trois parois distinctes. Ces parois délimitent des enceintes également distinctes contenant des gaz à des températures différentes, et ont des dilatations différentes, si bien que les trous, initialement alignés ne le sont plus pendant le fonctionnement du moteur. Le bouchon doit être apte à compenser les différences de dilatations thermiques, afin de maintenir les trous obturés, et à rattraper des différences aussi bien radiales, qu'axiales de dilatation. US-A-4 815 276 décrit déjà un bouchon amovible de premier, deuxième et troisième trous traversant ménagés dans des première, deuxième et troisième parois de délimitation de trois enceintes distinctes susceptibles de contenir des fluides ayant des températures différentes, respectivement, la deuxième paroi étant interposée entre les première et troisième parois, ce bouchon comprenant un premier corps de bouchon. présentant une première et une deuxième extrémités, étant susceptible d'être fixé sur la deuxième paroi en obturant le deuxième trou, comportant une première cavité borgne s'étendant dans un premier sens et ayant un premier orifice de sortie traversant axialement la première extrémité dudit premier corps de bouchon et orientée vers la première paroi, cette première cavité recevant une première tige à l'extrémité de laquelle est attelé un obturateur du premier trou, cependant qu'un premier organe élastique de rappel est interposé entre la première tige et le premier corps de bouchon, tendant à pousser la première tige hors de la première cavité, de manière à appliquer l'obturateur du premier trou sur la lisière du premier trou et à réaliser l'obturation du premier trou. Ce bouchon connu permet de compenser de manière efficace la dilatation relative de seulement deux parois successives. L'invention a pour but de proposer une disposition nouvelle permettant de compenser efflcacement les dilatations de trois parois successives. A cet effet, selon l'invention, dans le bouchon précédemment décrit, le premier corps de bouchon comprend une deuxième cavité borgne, qui s'étend dans un deuxième sens sensiblement opposé au premier sens, qui possède un deuxième orifice de sortie débouchant dans la deuxième extrémité du premier corps de bouchon et qui reçoit une deuxième tige, qui fait saillie hors de la deuxième cavité à travers le deuxième orifice, un deuxième organe élastique de rappel étant interposé entre la deuxième tige et le premier corps de bouchon et tendant à pousser cette deuxième tige hors de la deuxième cavité, la deuxième extrémité du premier corps étant en outre munie de cannelures extemes, cependant qu'un deuxième corps de bouchon présente un évidement de réception de la deuxième extrémité du premier corps de bouchon et de l'extrémité externe de la deuxième tige, un fond interne sur lequel cette extrémité externe de la deuxième tige est susceptible d'être mise en appui, et des cannelures internes susceptibles de coopérer avec les cannelures externes de la deuxième extrémité du premier corps de bouchon pour rendre solidaires vis-à-vis de la rotation les premier et deuxième corps de bouchon, le deuxième corps de bouchon étant en outre muni de moyens de fixation sur la troisième paroi et une partie du premier corps de bouchon, comprise entre les première et deuxième extrémités de celui-ci, étant reçue dans l'évidement du deuxième corps et ayant un diamètre externe qui est inférieur au plus petit diamètre des cannelures intemes du deuxième corps de bouchon, de manière à ménager un jeu radial entre cette partie du premier corps de bouchon et ces cannelures internes, suffisant pour permettre le libre débattement relatif des troisième et deuxième parois, consécutif à leurs dilatations thermiques respectives, parallèlement à elles-mêmes. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées: - le premier corps de bouchon porte un premier filetage, cependant que la deuxième paroi comporte un premier taraudage, complémentaire du premier filetage, le premier corps de bouchon étant fixé sur la deuxième paroi par vissage du premier filetage dans le premier taraudage; - l'obturateur du premier trou possède une extrémité interne, reçue dans la première cavité, et une extrémité externe d'obturation du premier trou, cependant qu un moyen de goupille, solidaire du premier corps de bouchon, maintient l'extrémité interne de l'obturateur à l'intérieur de la première cavité, en en interdisant la sortie hors de cette première cavité; - le deuxième corps de bouchon comporte un deuxième filetage, cependant que la troisième paroi comporte un deuxième taraudage, complémentaire du deuxième filetage, le deuxième corps de bouchon étant fixé sur la troisième paroi par vissage du deuxième filetage dans le deuxième taraudage; - un épaulement sépare la partie du premier corps de bouchon reçue dans l'évidement du deuxième corps de bouchon, de la deuxième extrémité dudit premier corps de bouchon munie des cannelures externes, cependant qu'une gorge de réception d'un segment d'arrêt est ménagé dans la paroi axiale inteme du deuxième corps de bouchon, et qu'un tel segment d'arrêt est introduit dans ladite gorge, afin de maintenir les cannelures externes de la deuxième extrémité du premier corps de bouchon à l'intérieur de l'évidement du deuxième corps de bouchon. L'avantage principal d'un bouchon conforme à l'invention réside dans la qualité des obturations obtenues, les liaisons entre obturateurs successifs permettant le rattrapage des dilatations radiales et axiales. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. n sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un bouchon conforme à l'invention, monté sur une structure à trois parois; - la figure 2 est une coupe axiale du même bouchon, avant montage; et, - la figure 3 est une coupe suivant m-m de la figure 2. li convient tout d'abord d'indiquer que si l'invention a son origine dans le domaine de la maintenance des turbomachines, son application n'est pas limitée aux turbomachines et s'étend à toutes les structures dans lesquelles trois parois délimitent des enceintes contenant des fluides à des températures différentes. L'exemple d'application de l'invention représenté est celui d'une turbomachine comportant une première 1, une deuxième 2 et troisième parois 3 qui s'étendent sensiblement parallèlement les unes par rapport aux autres et qui délimitent trois enceintes contenant des gaz ayant des températures différentes: - une première enceinte 4, centrale, contenant un mélange gazeux à température très élevée T4, délimitée par la première paroi 1, sensiblement de révolution d'axe 7; - une deuxième enceinte 5, délimitée par et entre les première 1 et deuxième parois 2, contenant un gaz à température T5 sensiblement inférieure à T4 disposée audelà de la première enceinte 4 par rapport à l'axe 7; et, - une troisième enceinte 6, délimitée par et entre les deuxième 2 et troisième parois 3, contenant un gaz à une température T6 inférieure à la température T5, disposée au-delà de la deuxième enceinte 5 par rapport à l'axe 7. La première enceinte 4 pourra par exemple contenir les aubages du compresseur d'air ou de la turbine à gaz de la turbomachine, la deuxième enceinte 5 servant à isoler thermiquement la première enceinte 4 du reste de la turbomachine, et la troisième enceinte 6 véhiculant de l'air comprimé. Dans un tel système, les dilatations thermiques de chaque paroi sont différentes de celles des deux autres, tant dans le sens radial, sensiblement perpendiculairement à l'axe 7, parallèlement à la direction OR, que dans le sens axial, parallèlement à l'axe 7 et à la direction OA. Ainsi, des premier 8, deuxième 9 et troisième trous 10 ménagés dans les première 1, deuxième 2 et troisième parois 3, initialement alignés radialement suivant une direction 01R1 parallèle à OR, avant la mise en température de la turbomachine, ne sont plus alignés, après la mise en service et en température, les trous s'étant déplacés parallèlement à la direction OA de dilatations inégales, mais ne sont en outre pas restés à des distances radiales constantes les uns des autres, par suite de l'inégalité desdites dilatations. Le bouchon, conforme à l'invention, décrit ci-après, a pour fonction d'obturer chacun des trois trous 8, 9, 10, mais aussi de pouvoir les libérer, étant à cet effet, amovible, ceci afin de permettre le passage à travers ces trois trous d'un endoscope, ou analogue, de surveillance de la structure contenue dans l'enceinte 4. Ce bouchon comporte: - un premier corps de bouchon 11 possédant une première extrémité 12 et une deuxième extrémité 13; - une première cavité 14, borgne, étant ménagée dans ce premier corps de bouchon il et débouchant dans la première extrémité 12 par un orifice 15 orienté vers l'axe 7; - une deuxième cavité 16, borgne également, étant ménagée dans le premier corps de bouchon 11, et débouchant dans sa deuxième extrémité 13 par un orifice 17 orienté à l'opposé de l'axe 7; - des cannelures externes 18, ménagées sur la partie axiale de la deuxième extrémité 13, prolongeant une partie 11A du premier corps de bouchon Il ayant un diamètre externe Dola; - un filetage 19, ménagé sur la partie du premier corps de bouchon 11 voisine de la première extrémité (12), susceptible d'être vissé, et dans la configuration de la figure 1 effectivement vissé, dans le taraudage 20 d'un bossage 21 solidaire de la deuxième paroi 2 et coaxial au deuxième trou 9; - un deuxième corps de bouchon 22, comportant un évidement 23, délimité par un fond 24, et, un passage opposé au fond 24, muni de cannelures internes 25 ayant un plus petit diamètre interne D25 supérieur au diamètre Dola, de manière à permettre un débattement libre de la partie 11A à l'intérieur de l'évidement 23 et suffisant pour ne pas entraver les déplacements relatifs des deuxième et troisième parois 2, 3 parallèles à la direction axiale OA, consécutifs aux dilatations thermiques des parois, les cannelures 25 étant susceptibles de coopérer avec les cannelures externes 18 pour rendre solidaires, vis-à-vis d'une rotation d'axe O1R1, les premier il et deuxième 22 corps de bouchon; - un filetage 26, dont est muni le deuxième corps de bouchon; - un taraudage 27, qui est coaxial au troisième trou 10, dont est muni un bossage 28 que comporte la troisième paroi 3, et dans lequel le filetage 26 est susceptible d'être vissé, en y étant effectivement vissé dans la configuration de la figure 1; - des surfaces transversales 29, 30, solidaires des premier Il et deuxième 22 corps de bouchon, adjacentes aux filetages 19, 26, coopérant avec d'autres surfaces transversales 31, 32, solidaires des bossages 21, 28, pour permettre le serrage et le blocage de la fixation du premier corps de bouchon 11 sur la deuxième paroi 2, et, du deuxième corps de bouchon 22 sur la troisième paroi 3, respectivemënt; - une première tige 33 est introduite dans la première cavité 14, un ressort 34 disposé entre cette tige et le fond 35 de la cavité 14 tendant à pousser la tige 33 hors de la cavité 14; - un obturateur 36 fait saillie hors de la première cavité 14, comporte deux branches 37 contenues dans la cavité 14, qui sont retenues à l'intérieur de la cavité 14 au moyen de deux goupilles 38 disposées transversalement dans la cavité 14, en étant solidaires des parois du premier corps de bouchon 11; - la tige 39 de l'obturateur 36 est disposée entre les deux goupilles 38, a un diamètre D39 qui est inférieur à la distance D38 séparant les deux goupilles 38, par ailleurs parallèles l'une à l'autre, de sorte que l'axe de l'obturateur 36 peut s'orienter librement par rapport à l'axe O1R1, bien que cet obturateur 36 ne puisse pas se séparer du premier corps de bouchon 11; - le ressort 34, en poussant la tige 33, met en appui l'extrémité de celle-ci sur les branches 37 de l'obturateur, et, met ainsi en appui ces branches 37 sur les goupilles 38, sauf lorsque, l'obturateur 36 étant en appui sur la lisière du trou 8 et obturant celui-ci, et la distance séparant les première 1 et deuxième 2 parois s'étant réduite par suite des différences de dilatations des deux parois, l'obturateur 36, toujours en appui sur la lisière du trou 8, a repoussé les branches 37 vers l'intérieur de la cavité 14, et, qu'alors les branches 37 ne sont plus en appui sur les goupilles 38; - une deuxième tige 40 est introduite dans la deuxième cavité 16, et a une extrémité 41 qui est disposée en saillie par rapport à la cavité 16, sous l'effet d'un ressort 42 disposé entre la tige 40 et le fond 43 de la cavité 16; - I'ensemble de la tige 40 et du ressort 42 a pour fonction, par appui de l'extrémité 41 de la tige, contenue dans l'évidement 23, sur le fond 24 de cet évidement, de pousser l'extrémité 13 du premier corps de bouchon 11 vers l'extérieur de l'évidement 23, et d'intercaler les cannelures externes 18 de l'extrémité 13 entre les cannelures intemes 25 du deuxième corps de bouchon 22; - entre ses cannelures 25 et sa tranche transversale extrême 44, le passage du deuxième corps de bouchon 22 comporte une gorge 45 apte à recevoir un segment amovible 46, d'arrêt, interdisant, après sa mise en place, la sortie de l'extrémité 13 du premier corps de bouchon 11 hors de l'évidement 23, un épaulement 48, séparant l'extrémité 13 de la partie 11A du premier corps de bouchon Il et étant susceptible de venir en butée sur le segment d'arrêt 46. Dans la configuration de la figure 2, le bouchon n'est pas monté sur les parois; les cannelures 18 de l'extrémité du premier corps de bouchon 11 sont intercalées entre les cannelures 25 du deuxième corps de bouchon 22, rendant solidaires vis-à-vis de la rotation les deux corps de bouchon 11, 22; sous l'effort du ressort 34, la tige 39 de l'obturateur 36 est disposée en saillie maximale hors de la cavité 14. L'ensemble est prêt à être mis en place en regard des trous 8, 9, 10. Lors de cette mise en place, I'extrémité de l'ensemble où est situé l'obturateur 36 traverse le troisième trou 10, puis le deuxième trou 9, jusqu'à mise en appui de l'obturateur 36 sur la lisière du premier trou 8. Les premier 11 et deuxième corps de bouchon 22 étant momentanément solidaires vis-à-vis de la rotation (cannelures 18 et 25), par rotation de l'extrémité externe 47 du deuxième corps de bouchon 22, il est possible d'entraîner en rotation le premier corps de bouchon 11, et d'en visser le filetage 19 dans le taraudage 20 du bossage 21, fixant ainsi le premier corps de bouchon 11 sur la deuxième paroi 2 et obturant le deuxième trou 9. il ne reste plus qu'à fixer le deuxième corps de bouchon 22 sur la troisième paroi 3, par vissage du filetage 26 dans le taraudage 27 du bossage 28. Pendant cette dernière opération les cannelures 18 se séparent des cannelures 25. Le troisième trou 10 est à son tour obturé. La configuration de la figure 2 est obtenue. Entre la configuration de la figure 2, la turbomachine étant au repos, et-celle de la figure 1, la turbomachine étant en fonctionnement, des dilatations thermiques se sont produites, modifiant à la fois l'alignement initial des trous 8, 9 et 10, et, les distances séparant les parois 1, 2 et 3. Les dispositions conformes à l'invention permettent de maintenir le bouchon en position d'obturation des trois trous, quelques soient les dilatations pouvant survenir. Ainsi, une modification de la distance séparant les première et deuxième parois 1, 2, parallèlement à la direction OR (et O1R1), est compensée par l'élasticité du ressort 34 qui permet le retrait de la tige 33 à l'intérieur de la cavité 14. Lors de la dilatation inverse, le ressort 34 repoussera la tige 33 en sens inverse. Pendant ces déplacements relatifs, l'obturateur 36 assure l'obturation du premier trou 8. Une modification de la distance séparant les deuxième et troisième parois 2, 3 parallèlement à la direction OR est compensée par l'élasticité du ressort 42 qui permet le retrait de la partie 11A à l'intérieur de l'évidement 23, et sa sortie partielle hors dudit évidement. II est également nécessaire de compenser les déplacements relatifs parallèles à la direction OA. La liberté d'orientation de la tige 39 de l'obturateur 36 entre les goupilles 38 permet un tel déplacement relatif entre les parois 1 et 2, l'obturateur 36 maintenant le premier trou 8 obturé. De manière analogue, le libre débattement de la partie 11A du premier corps de bouchon 11 entre les cannelures 25 permet un tel déplacement relatif entre les deuxième et troisième parois 2, 3. L'invention n'est pas limitée à la réalisation représentée, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Bouchon amovible de premier (8), deuxième (9) et troisième (10) trous traversant ménagés dans des première (1), deuxième (2) et troisième (3) parois de délimitation de trois enceintes distinctes (4, 5, 6) susceptibles de contenir des fluides ayant des températures différentes, respectivement, la deuxième (2) paroi étant interposée entre les première (1) et troisième (3) parois, ce bouchon comprenant un premier corps de bouchon (11) présentant une première (12) et une deuxième (13) extrémités, étant susceptible d'être fixé (19-20) sur la deuxième paroi (2) en obturant le deuxième trou (9), comportant une première cavité borgne (14) s'étendant dans un premier sens et ayant un premier orifice de sortie (15) traversant axialement la première extrémité (12) dudit premier corps de bouchon (11) et orientée vers la première paroi (1), cette première cavité (14) recevant une première tige (33) à l'extrémité de laquelle est attelé un obturateur (36) du premier trou (8), cependant qu'un premier organe élastique de rappel (34) est interposé entre la première tige (33) et le premier corps de bouchon (11), tendant à pousser la première tige (33) hors de la première cavité (14), de manière à appliquer l'obturateur (36) du premier trou (8) sur la lisière du premier trou et à réaliser l'obturation du premier trou; caractérisé en ce que le premier corps de bouchon (11) comprend une deuxième cavité borgne (16), qui s'étend dans un deuxième sens sensiblement opposé au premier sens, qui possède un deuxième orifice de sortie (17) débouchant dans la deuxième extrémité (13) du premier corps de bouchon (11) et qui reçoit une deuxième tige (40), qui fait saillie hors de la deuxième cavité (16) à travers le deuxième orifice (17), un deuxième organe élastique de rappel (42) étant interposé entre la deuxième tige (40) et le premier corps de bouchon (11) et tendant à pousser cette deuxième tige (40) hors de la deuxième cavité (16), la deuxième extrémité (13) du premier corps, étant en outre munie de cannelures externes (18), cependant qu'un deuxième corps de bouchon (22) présente un évidement (23) de réception de la deuxième extrémité (13) du premier corps de bouchon (11) et de l'extrémité externe (41) de la deuxième tige (40), un fond interne (24) sur lequel cette extrémité externe (41) de la deuxième tige est susceptible d'être mise en appui, et des cannelures internes (25) susceptibles de coopérer avec les cannelures externes (18) de la deuxième extrémité du premier corps de bouchon (11) pour rendre solidaires vis-à-vis de la rotation les premier (11) et deuxième corps de bouchon (22), le deuxième corps de bouchon (22) étant en outre muni de moyens de fixation (26) sur la troisième paroi (3) et une partie (liA) du premier corps de bouchon (11), comprise entre les première et deuxième extrémités de celui-ci, étant reçue dans l'évidement (23) du deuxième corps (22) et ayant un diamètre (D1iA) externe qui est inférieur au plus petit diamètre (D25) des cannelures intemes (25) du deuxième corps de bouchon (22), de manière à ménager un jeu radial entre cette partie (lIA) du premier corps de bouchon et ces cannelures internes (25), suffisant pour permettre le libre débattement relatif des deuxième (2) et troisième (3) parois, consécutif à leurs dilatations thermiques respectives, parallèlement à ellesmêmes. 2. Bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier corps de bouchon (11) comporte un premier filetage (19), cependant que la deuxième paroi (2) comporte un premier taraudage (20), complémentaire du premier filetage, le premier corps de bouchon (11) étant fixé sur la deuxième paroi (2) par vissage du premier filetage (19) dans le premier taraudage (20). 3. Bouchon selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'obturateur (36) du premier trou (8) possède une extrémité interne (37), reçue dans la première cavité (14), et une extrémité externe d'obturation (36) du premier trou (8), cependant qu'un moyen de goupille (38), solidaire du premier corps de bouchon (11), maintient l'extrémité interne (37) de l'obturateur à l'intérieur de la première cavité (14), en en interdisant la sortie hors de cette première cavité. 4. Bouchon selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième corps de bouchon (22) comporte un, deuxième filetage (26), cependant que la troisième paroi (3) comporte un deuxième taraudage (27), complémentaire du deuxième filetage, le deuxième corps de bouchon (22) étant fixé sur la troisième paroi (3) par vissage du deuxième filetage (26) dans le deuxième taraudage (27). 5. Bouchon selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un épaulement sépare la partie (11A) du premier corps de bouchon (11) reçue dans l'évidement (23) du deuxième corps de bouchon (22), de la deuxième extrémité (13) dudit premier corps de bouchon (11) munie des cannelures externes (18), cependant qu'une gorge (45) de réception d'un segment d'arrêt (46) est ménagée dans la paroi axiale inteme du deuxième corps de bouchon (22), et qu'un tel segment d'arrêt (46) est introduit dans ladite gorge, afin de maintenir les cannelures externes (18) de la deuxième extrémité (13) du premier corps de bouchon (11) à l'intérieur de l'évidement (23) du deuxième corps de bouchon (22).