Brevet FR2899272A1 — publié le 20071005

La présente invention concerne le domaine des turboréacteurs, notamment des turboréacteurs à flux multiples et à double flux en particulier. Un turboréacteur à double flux dans les applications civiles pour entraîner les avions commerciaux assurant le trafic passager ou de fret comprend généralement un rotor de soufflante avant dont le flux sortant est séparé en deux flux concentriques, primaire et secondaire. Le flux primaire est guidé vers le turbomoteur qui entraîne notamment le rotor de soufflante; le flux secondaire est soit rejeté directement dans l'atmosphère en fournissant une part essentielle de la poussée, soit mélangé en aval de la turbine avec le flux primaire chaud avant éjection. Le turbomoteur comprend des étages de compresseur supplémentaires, une section de combustion et plusieurs étages de turbine dont le dernier entraîne la soufflante. Les équipements assurant le fonctionnement du moteur sont pilotés, alimentés ou en communication avec l'extérieur du moteur par un ensemble de câbles, d'arbres de transmission et de canalisations que l'on désigne par le terme général de servitudes. Les servitudes comprennent ainsi : - Des canalisations parcourues par des fluides hydrauliques tels que des alimentations ou des retours d'huile de lubrification ou de refroidissement; - Des organes mécaniques de transmission de puissance, pour entraîner le boîtier d'engrenages des auxiliaires notamment; - Des canaux de ventilation; - Des câbles électriques tels que ceux reliés aux différents capteurs par exemple. Les servitudes sont généralement en partie logées dans les bras structuraux du carter intermédiaire pour la traversée radiale des flux primaire et secondaire. Le carter intermédiaire est un élément de stator en forme de roue avec une partie formant moyeu et un carter extérieur cylindrique. Ces deux éléments sont reliés par une pluralité de bras radiaux. Cette pièce a pour fonction de servir de support de paliers dans lesquels les arbres du moteur sont montés et d'assurer la transmission d'efforts entre le moteur et l'avion, auquel ce dernier est accroché, et est dimensionnée en conséquence. Elle est située en aval du rotor de soufflante et en amont du premier étage de compresseur du flux primaire. Dans la mesure où les bras structuraux traversent les flux de gaz moteurs, on souhaite en réduire le nombre et leur encombrement. Pour les gros moteurs, de grand diamètre, le passage des servitudes dans les bras ne pose pas de problème particulier car la place disponible est suffisante. La dimension et le nombre de bras permettent de ménager des passages de sections adaptées aux contraintes dimensionnelles des servitudes. On peut loger par exemple une canalisation d'huile dans un bras et l'arbre de transmission mécanique relié à l'un des arbres du moteur dans un bras adjacent. Le problème est délicat à résoudre lorsque le moteur est de plus faible diamètre. Dans ce cas la veine de gaz moteur a une section plus faible et, pour ne pas pénaliser les performances aérodynamiques, on est amené à réduire le nombre de bras et les dimensions de ces derniers. Cependant les servitudes, que le moteur soit de puissance ou de diamètre grand ou moyen, restent les mêmes avec sensiblement le même encombrement. Il s'ensuit une place disponible réduite pour les servitudes dans le cas de moteur de section plus faible. La présente invention a donc pour objet le passage de servitudes à travers le carter intermédiaire et plus particulièrement dans un bras structural dudit carter de manière à conserver des dimensions minimales, en optimisant l'espace intérieur au bras. Conformément à l'invention le carter intermédiaire de turboréacteur comportant, entre un moyeu interne et un carter cylindrique externe, une pluralité de bras radiaux dont l'un au moins est creux et forme un passage pour une ou plusieurs servitudes du turboréacteur, est caractérisé par le fait que ledit bras est une pièce venue de fonderie avec au moins une cloison longitudinale ménageant au moins un premier et un deuxième passages de servitudes En prévoyant des cloisons venues de fonderie et coulées avec le reste de la pièce, on peut ainsi ménager une pluralité de passages libérant un espace optimal compte tenu de la géométrie de la pièce. Le plus souvent le carter intermédiaire forme une seule pièce de fonderie incluant ledit bras structural avec cloison. De préférence les passages sont étanches l'un par rapport à l'autre. Cette étanchéité permet d'associer le passage de fluides à celui d'autres servitudes sans risquer des pollutions de l'un à l'autre qui seraient susceptibles d'engendrer des dysfonctionnements Conformément à une autre caractéristique, ledit bras est disposé dans la partie inférieure du carter intermédiaire et assure le passage pour de l'huile du moteur en particulier depuis le moyeu jusque vers l'extérieur du moteur. Avantageusement, le passage forme un conduit d'huile. On évite ainsi la mise en place de canalisations d'huile rapportées dans le bras. Conformément à une autre caractéristique, le deuxième passage sert de logement à un arbre tournant qui assure la transmission de puissance depuis un arbre du moteur jusqu'à une boîte d'engrenages sur laquelle sont montées et entraînées des machines auxiliaires. La solution de l'invention est particulièrement avantageuse dans cette configuration puisqu'on peut associer deux servitudes que l'on éviterait, selon l'art antérieur, de rapprocher en raison du risque de voir l'huile se déposer sur la pièce tournante et venir affecter son équilibre dynamique en formant un balourd. On décrit maintenant un mode de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 montre le schéma d'un carter intermédiaire de type conventionnel, vu dans l'axe du moteur; La figure 2 montre en coupe longitudinale un bras de carter intermédiaire, selon l'art antérieur, et dans lequel sont ménagés des passages pour des servitudes ; La figure 3 montre un carter intermédiaire selon l'invention vu dans l'axe du moteur par un observateur placé en aval par rapport au flux 30 gazeux La figure 4 montre en coupe axiale un bras du carter intermédiaire de la figure 3 conforme à l'invention. La figure 1 montre schématiquement la disposition des différents éléments 35 d'un exemple de carter intermédiaire 1 de type conventionnel formant une partie structurale d'un moteur à turbine à gaz à double flux. On distingue un moyeu interne 10 logeant l'arbre dans le cas d'un moteur à simple corps ou les arbres dans le cas d'un moteur dit multi-corps. Le 40 moyeu sert généralement à supporter le ou les paliers. Le carter externe 12 est constitué d'une virole cylindrique présentant des ferrures, ici non représentées par lesquelles on fixe le moteur à la structure de l'aéronef Entre les deux un séparateur de flux 14 annulaire délimite le flux d'air primaire, P du flux d'air secondaire S, les deux flux étant issus de la partie soufflante en amont du carter intermédiaire. Des bras radiaux 16 et 161, 10 bras dans le cas représenté, relient le moyeu à la virole extérieure et assurent à la fois la rigidité de l'ensemble et la transmission des efforts. On utilise au moins une partie des bras pour assurer le passage de servitudes du moteur. Ces bras 161 sont plus larges que les autres 16. Par exemple sur la figure 2, un bras 161 de l'art antérieur est formé d'une pièce obtenue par coulée de métal dans un moule de forme appropriée. Il est équipé d'un tube d'huile 20 logé dans des perçages pratiqués dans les parois transversales haute et basse du bras. La partie du tube inférieure, par rapport au sens de la figure 2, est raccordée à une canule coudée 21. Ces différents éléments requièrent la mise en place de moyens d'étanchéité 23 et 24 dans les zones frontières au niveau des perçages. La maintenance de ce tube peut ne pas être aisée si le montage de l'ensemble dans l'avion ne permet pas une bonne accessibilité. On voit sur cette figure que, malgré sa section relativement faible par rapport au passage disponible dans le bras, le tube 20 en occupe une part relativement importante en raison de l'espace libre qu'il est nécessaire de laisser avec les parois. L'encombrement induit procure d'autant moins de place disponible pour une autre servitude. Notamment, un arbre tournant de prélèvement de puissance serait trop près du tube. Pour résoudre ce problème l'invention propose la solution représentée sur les figures 3 et 4. La figure 3 montre un carter intermédiaire 100, avec un moyeu central 110 et une virole externe 120 reliés par des bras radiaux 116 dont l'un 1161 est plus large et disposé verticalement dans la partie inférieure. Un séparateur 114 délimite le flux primaire P du flux secondaire S. Ce séparateur est formé de deux parois annulaires 114a et 114b divergentes. On voit sur cette figure deux ferrures 120' d'attache à la structure d'un aéronef. La figure 4 montre une demi coupe du carter 100 de la figure 3 dans le plan vertical passant par l'axe du moteur et le bras inférieur 1161. Cette coupe montre que le bras 1161 , la virole 120, le moyeu 110, les parois 114a et 114b du séparateur à l'intérieur du carter entre les deux plans perpendiculaires à l'axe du moteur amont et aval Am et Av, forment une pièce de fonderie venue d'une seule coulée de métal. Le flux primaire est représenté par les flèches P ; le flux secondaire par les flèches S. Le bras 1161 creux est formé de trois parties radiales dans le prolongement les unes des autres : une première partie B1 traverse le flux primaire P, une deuxième partie B2 traverse le séparateur 114 et une troisième partie B3 traverse le flux secondaire S. Ils sont de géométrie adaptée. Ainsi la partie BI du bras est plus étroite que la partie B3, la partie B2 formant la transition entre les deux. Une cloison C s'étend à l'intérieur du bras radialement entre la paroi 110 du moyeu et la virole 120 et transversalement entre les parois des trois parties B1, B2 et B3. Cette cloison C ménage ainsi deux passages radiaux dans le bras 1161, l'un amont B123A, l'autre aval B123a. Le passage amont B123A communique d'une part avec l'intérieur du moyeu 110, par des perçages 110A ménagés dans la paroi de celui-ci, et d'autre part avec l'extérieur de la virole 120 par un orifice 120A ménagé dans la paroi de celle-ci. Le passage aval B123a est également ouvert à ses extrémités radiales. La cloison est venue de fonderie par la même coulée de métal que le bras 1161, le moyeu 110 et la virole 120. Le passage amont B123A sert dans cet exemple de canal pour l'huile ; il s'agit notamment d'un retour d'huile de lubrification des paliers logés dans le moyeu. Cette circulation d'huile est représentée par les flèches H. Dans le passage aval B123a, on a disposé un arbre tournant T de transmission de puissance entre un arbre, non représenté sur la figure, logé dans le moyeu et l'extérieur de la virole 120. Cet arbre est relié mécaniquement à une boîte à engrenages. La solution de l'invention permet donc de loger les deux servitudes dans le 35 même bras radial, en particulier grâce à l'emploi de l'ensemble de l'espace ménagé entre la cloison et la paroi du bras comme canal d'huile. La présente description a porté sur l'incorporation d'un canal d'évacuation d'huile ensemble avec un arbre tournant dans un même bras radial grâce à 40 l'aménagement d'une cloison longitudinale à l'intérieur du bras. Il est certain que l'invention s'applique à d'autres servitudes : un câble avec une canalisation, deux canalisations, une pluralité de servitudes, etc. Le fluide peut être autre que l'huile ù il peut s'agir d'air ù du moment que la pression de ce fluide est compatible avec la tenue mécanique du bras et que sa nature est compatible avec le matériau constituant le carter intermédiaire. Revendications 1. Carter intermédiaire (100) de turboréacteur comportant entre un moyeu interne (110) et un carter cylindrique externe (120) une pluralité de bras radiaux (116) dont l'un (1161) au moins est creux et forme un passage pour une ou plusieurs servitudes du turboréacteur, caractérisé par le fait que ledit bras (1161) est une pièce de fonderie avec au moins une cloison venue de même coulée de métal, ménageant au moins un premier (B123A) et un deuxième (B123a) passages de servitudes. 2. Carter intermédiaire selon la revendication précédente dont les dits passages (B123A et B123a) sont étanches l'un par rapport à l'autre. 3. Carter intermédiaire selon la revendication 1 ou 2 dont ledit bras assure le passage d'un fluide. 4. Carter intermédiaire selon la revendication précédente dont ledit bras 20 est disposé dans la partie inférieure et assure le passage pour de l'huile du moteur, en particulier depuis le moyeu (110) jusque vers l'extérieur du moteur. 5. Carter intermédiaire selon la revendication précédente dont le 25 premier passage (B123A) forme canalisation d'huile. 6. Carter intermédiaire selon l'une des revendications précédentes dont le deuxième passage (B123a) sert de logement à un arbre tournant (T) de transmission de puissance depuis un arbre moteur. 7. Carter intermédiaire selon les revendications 5 et 6 dont le bras est situé dans le plan vertical passant par l'axe du moteur. 8. Carter intermédiaire selon l'une des revendications précédentes 35 comprenant au moins une cloison (114) annulaire de séparation de flux gazeux en deux flux annulaires concentriques (P et S). 9. Turbomachine comportant un carter intermédiaire selon l'une des revendications 1 à 8. 30 40