Brevet FR2903151A1 — publié le 20080104

Dispositif de ventilation d'un carter d'échappement dans une turbomachine La présente invention concerne un dispositif de ventilation d'un carter d'échappement dans une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. De façon connue, le circuit de ventilation d'un carter d'échappement comprend une virole cylindrique externe en tôle dont l'extrémité amont est soudée sur le carter d'échappement et dont l'extrémité aval est en appui étanche sur un élément cylindrique d'un habillage de carter qui protége thermiquement le carter d'échappement du flux de gaz chauds de la turbomachine qui s'écoule à l'intérieur de l'élément cylindrique de l'habillage. En fonctionnement, la dilatation thermique radiale de l'habillage est supérieure à celle du carter et de sa virole externe, ce qui entraîne des contraintes importantes dans l'élément de l'habillage sur lequel cette virole est en appui et réduit la durée de vie de cet élément. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. Elle propose à cet effet un dispositif de ventilation d'un carter d'échappement dans une turbomachine, comprenant une virole cylindrique en tôle solidaire du carter d'échappement à son extrémité amont et venant en appui étanche à son extrémité aval sur un élément cylindrique d'habillage de carter, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la virole cylindrique solidaire du carter comporte des fentes parallèles à l'axe du carter et délimitant entre elles des lamelles longitudinales qui sont en appui sur l'élément cylindrique de l'habillage et qui sont déformables librement en direction radiale sous l'effet d'une dilatation thermique différentielle entre le carter et l'habillage. Grâce aux lamelles de l'extrémité aval de la virole du carter et à leur possibilité de déformation radiale, l'étanchéité entre cette virole et l'élément 2903151 2 de l'habillage est sensiblement conservée sans générer de contraintes élevées dans cet élément en fonctionnement. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une seconde virole en tôle sensiblement cylindrique qui est 5 interposée entre la virole solidaire du carter et l'élément de l'habillage et comporte dans sa partie aval une pluralité de fentes parallèles à l'axe du carter et délimitant entre elles des lamelles longitudinales serrées radialement entre les lamelles longitudinales de la première virole et l'élément d'habillage. 10 Les lamelles de la seconde virole peuvent également se déformer librement en direction radiale sous l'effet de la dilatation thermique différentielle entre le carter et l'habillage et, notamment lorsqu'elles sont disposées en quinconce avec les lamelles de la première virole, permettent d'assurer une étanchéité très satisfaisante entre les viroles et l'élément 15 d'habillage en dépit de leur dilatation thermique différentielle. L'élément d'habillage sur lequel s'appuie l'extrémité aval de la virole est par exemple un raidisseur porté par un voile cylindrique de l'habillage et destiné à renforcer ce dernier. Les fentes de la ou de chaque virole s'étendent depuis le bord 20 périphérique aval de la virole sur une longueur de quelques centimètres et chaque virole est fixée par soudure ou par d'autres moyens appropriés à son extrémité amont sur le carter d'échappement. Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention, la ou chaque virole comprend une partie amont cylindrique de plus grand 25 diamètre et une partie aval cylindrique de plus petit diamètre dont la surface cylindrique intérieure est en contact avec l'élément cylindrique de l'habillage. Les viroles ont typiquement une dimension axiale d'environ 50 à 60mm et une épaisseur comprise entre 0,5 et 0,8mm environ et 30 comprennent chacune environ 40 à 50 lamelles longitudinales. L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un 2903151 3 turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif de ventilation tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la 5 description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un carter d'échappement ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1 et 10 représente un dispositif de ventilation selon la technique antérieure ; - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective d'une virole du dispositif selon l'invention, vue de l'aval ; - la figure 4 est une vue correspondant à la figure 3 et représente les deux viroles du dispositif selon l'invention. 15 On a représenté en figure 1 une partie d'un carter d'échappement 10 d'une turbomachine qui est monté autour d'un support de palier 12 et qui est protégé thermiquement par un habillage 14 d'un flux 16 de gaz chauds provenant d'une chambre de combustion et d'une turbine (non représentées) de la turbomachine. 20 Le support de palier 12 comprend une paroi 18 sensiblement tronconique s'étendant vers l'aval et vers l'axe 20 de la turbomachine et portant une bague extérieure 22 d'un palier (non représenté) de centrage et de guidage d'un arbre de la turbomachine. La paroi 18 du support de palier comprend à son extrémité aval une bride annulaire 24 de fixation sur des 25 moyens 26 de lubrification du palier et est reliée à son extrémité amont à une extrémité amont d'une paroi 28 sensiblement cylindrique. Le carter d'échappement 10 comprend des bras radiaux 30 qui sont fixés à leur extrémité radialement interne sur la paroi cylindrique 28 du support de palier et à leur extrémité radialement externe sur une paroi 30 cylindrique 32 du carter d'échappement. L'habillage de carter 14 est monobloc et comporte deux voiles 2903151 4 sensiblement cylindriques coaxiaux 34 et 36 qui s'étendent l'un à l'intérieur de l'autre et qui sont reliés par des chemises radiales 38 à l'intérieur desquelles s'étendent les bras radiaux 30. Chaque chemise 38 a une forme profilée axialement et le bras radial 30 s'étend à l'intérieur d'une partie 5 amont de la chemise et à distance de celle-ci. Le voile interne 34 s'étend à l'extérieur et à distance de la paroi 28 du support de palier et le voile externe 36 s'étend à l'intérieur et à distance de la paroi 32 du carter d'échappement. Le voile interne 34 de l'habillage 14 comprend à son extrémité aval 10 une bride annulaire radialement interne 40 qui est fixée par des moyens appropriés du type vis-écrou sur une bride annulaire 42 correspondante de la paroi 28 du support de palier. L'extrémité amont du voile interne 34 est fixée à des moyens 44 élastiquement déformables portés par le support de palier 12 et autorisant des dilatations thermiques différentielles entre 15 l'habillage et le support de palier. Le voile externe 36 de l'habillage 14 comporte à proximité de son extrémité amont un rebord annulaire radialement externe 46 qui est en appui axial sur l'extrémité amont de la paroi 32 du carter d'échappement. L'extrémité aval de cette paroi 32 est reliée par soudure à l'extrémité amont 20 d'une virole sensiblement cylindrique 48 en tôle dont l'extrémité aval est en appui radial sur un raidisseur annulaire 50 monté autour d'une partie d'extrémité aval du voile externe 36 de l'habillage. Le raidisseur 50 s'étend coaxialement à l'intérieur de la virole 48, depuis le bord périphérique aval du voile externe 36 de l'habillage jusqu'au voisinage des bras radiaux 30. 25 Chaque bras radial 30 est alimenté en air de refroidissement à partir d'une enceinte 54, radialement externe à la paroi 32 du carter, et comprend dans sa paroi amont des trous 58 débouchant vers la partie amont de la chemise 38. L'air qui circule à l'intérieur du bras radial 30 est en partie éjecté par les trous 58 sur la partie amont de la chemise pour son 30 refroidissement. La virole 48 délimite avec le raidisseur 50 un passage annulaire 62 2903151 5 qui débouche à son extrémité amont à l'intérieur des chemises 38 et est en appui étanche en 66 à son extrémité aval sur le raidisseur 50 (figure 2). En fonctionnement, l'habillage 14 est exposé à de fortes températures pouvant atteindre 800 C environ et l'air qui circule dans les 5 bras radiaux 30 et à l'intérieur des chemises 38 a une température de 300 à 350 C environ, ce qui entraîne des dilatations thermiques différentielles importantes en direction radiale entre l'habillage et le carter et se traduit par des contraintes importantes dans la partie aval du gousset extérieur 52 de l'habillage du carter. 10 Le dispositif de ventilation selon l'invention permet de remédier à ce problème au moyen de fentes formées dans la partie aval de la virole du carter d'échappement, parallèlement à l'axe 20 de la turbomachine, et délimitant entre elles des lamelles longitudinales capables de se déformer librement en direction radiale. 15 Dans l'exemple de réalisation représenté en figure 3, la virole 148 est similaire à la virole 48 de la technique antérieure représentée en figures 1 et 2, et comprend deux parties sensiblement cylindriques amont 150 et aval 152 coaxiales reliées l'une à l'autre par une partie sensiblement tronconique 154. Le bord périphérique amont de la partie amont 150 de 20 plus grand diamètre est fixée par exemple par des points de soudure ou par un cordon annulaire de soudure à la paroi 32 du carter d'échappement et est alignée axialement avec celle-ci. La partie aval 152 de plus petit diamètre est en appui radial étanche sur une surface cylindrique extérieure correspondante du raidisseur 50. 25 Les fentes 156 de la virole 148 s'étendent depuis son bord périphérique aval sur une majeure partie de la dimension axiale de la virole qui est par exemple d'environ 50 à 60mm, l'épaisseur de la virole étant comprise entre 0,5 et 0,8mm environ. Chaque lamelle 158 est déformable élastiquement en flexion en 30 direction radiale et peut donc suivre la dilatation thermique radiale de l'habillage sans exercer de contraintes importantes sur celui-ci. 2903151 6 De préférence, comme représenté en figure 4, une seconde virole 248 est interposée entre la première virole 148 et le raidisseur 50 et comporte également des fentes 256 qui s'étendent parallèlement à l'axe de la turbomachine et délimitent entre elles des lamelles longitudinales 258 5 capables de se déformer librement en direction radiale. Les bords périphériques amont des deux viroles sont reliés à l'extrémité aval de la paroi 32 du carter d'échappement. La partie aval 252 de plus petit diamètre de la seconde virole 248 est serrée radialement entre la partie aval 152 de la première virole et le 10 raidisseur 50. Les lamelles longitudinales 258 de la seconde virole sont disposées en quinconce avec les lamelles longitudinales 158 de la première virole 148, les bords longitudinaux des lamelles 258 de la seconde virole étant en contact avec les surfaces intérieures des lamelles 158 de la première virole. 15 Au repos, les lamelles 258 de la seconde virole sont appliquées et maintenues par les lamelles 158 de la première virole sur le raidisseur 50. En fonctionnement, la dilatation thermique radiale de l'habillage est supérieure à celle du carter et des viroles 148, 248 ce qui entraîne des déformations des lamelles 158, 258 en direction radiale, les fentes entre les 20 lamelles 258 de la seconde virole restant fermées par les lamelles 158 de la première virole pour assurer l'étanchéité du dispositif. Dans un exemple de réalisation, les viroles 148 et 248 comprennent environ entre 40 et 50 lamelles longitudinales 158, 258 et sont réalisées en alliage à base de Nickel tel que de l'INCO 718. 25 REVENDICATIONS 1. Dispositif de ventilation d'un carter d'échappement (10) dans une turbomachine, comprenant une virole (148) sensiblement cylindrique en tôle solidaire du carter d'échappement à son extrémité amont et venant en appui étanche à son extrémité aval sur un élément cylindrique (50) d'habillage de carter, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la virole cylindrique solidaire du carter comporte des fentes (156) parallèles à l'axe du carter et délimitant entre elles des lamelles longitudinales (158) qui sont en appui sur l'élément cylindrique de l'habillage et qui sont déformables librement en direction radiale sous l'effet d'une dilatation thermique différentielle entre le carter et l'habillage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde virole (248) en tôle sensiblement cylindrique interposée entre la virole solidaire (148) du carter et l'élément (50) de l'habillage et comportant dans sa partie aval une pluralité de fentes parallèles (256) à l'axe du carter et délimitant entre elles des lamelles longitudinales (258) serrées radialement entre les lamelles longitudinales (158) de la première virole et l'élément d'habillage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lamelles (258) de la seconde virole (248) sont disposées en quinconce avec les lamelles (158) de la première virole (148). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'habillage sur lequel s'appuie l'extrémité aval de la virole est un raidisseur (50) porté par un voile cylindrique (38) de l'habillage. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fentes (156, 256) de la ou de chaque virole (148, 248) s'étendent depuis le bord périphérique aval de la virole sur une longueur de quelques centimètres. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 2903151 8 en ce que la ou chaque virole (148, 248) est fixée par soudure à son extrémité amont sur le carter d'échappement. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque virole (148, 248) comprend une partie amont 5 cylindrique (150, 250) de plus grand diamètre et une partie aval cylindrique (152, 252) de plus petit diamètre dont la surface cylindrique intérieure est en contact avec l'élément cylindrique (50) de l'habillage. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les viroles (148, 248) ont une dimension axiale d'environ 50 à 10 60mm environ et une épaisseur comprise entre 0,5 et 0,8mm environ. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque virole (148, 248) comprend environ 40 à 50 lamelles. 10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur 15 d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif de ventilation selon l'une des revendications précédentes.