Brevet FR3029980A1 — publié le 20160617

SYSTÈME DE RÉPARATION D'UNE ATTACHE ÉQUIPANT UNE PAROI DE RÉACTEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne la fixation de panneaux à une virole de moteur de type turboréacteur à double flux équipé de vannes ou portes de décharge aptes à mettre en communication les deux flux, ces vannes ou portes de décharge débouchant à travers la paroi de cette virole, les panneaux couvrant cette virole en étant espacés de celle-ci. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un turboréacteur à double flux 1 tel que celui de la figure 1, comporte une manche d'entrée 2 dans laquelle est admis l'air pour être aspiré par une soufflante 3, avant de se diviser en un flux primaire central et un flux secondaire entourant le flux primaire. Le flux primaire traverse ensuite un compresseur basse pression 4 alors que le flux secondaire est propulsé vers l'arrière pour générer une poussée. Le flux primaire traverse ensuite un compresseur haute pression 6, avant d'atteindre une chambre de combustion 7 pour être détendu dans une turbine haute pression 8 puis dans une turbine basse pression 9, avant d'être expulsé. Chaque turbine et chaque compresseur comporte des aubes portées par un arbre central ou rotor 11 orienté selon un axe longitudinal AX en étant porté par un carter intermédiaire 12 qui l'entoure. Ce carter intermédiaire 12 est maintenu par des bras radiaux 13 qui le relient à un carter principal 14 qui l'entoure. Plus concrètement, le flux primaire circule dans un espace annulaire délimité intérieurement par le rotor 11 et extérieurement par le carter intermédiaire 12, et le flux secondaire circule dans un autre espace annulaire délimité intérieurement par le carter intermédiaire et extérieurement par le carter principal 14. Le flux secondaire ayant traversé la soufflante 3 est redressé par une série d'aubes fixes 16, portées par une virole cylindrique qui s'étend dans le 3029980 2 prolongement du carter intermédiaire 12 vers la soufflante, ces aubes fixes étant ainsi en amont des bras radiaux 13 portant le carter intermédiaire. La virole qui est visible dans la figure 2 où elle est repérée par 17, comporte en aval des aubes 16 qu'elle porte un décrochement délimité par un rebord 5 circulaire 18. La portion de la virole 17 en aval de ce rebord, repérée par 19, présente ainsi un diamètre inférieur à celui de la portion de virole amont. Cette portion aval 19 de la virole porte une série de panneaux non représentés qui s'étendent chacun depuis le rebord 18 jusque entre deux bras radiaux 13 de maintien du carter intermédiaire. Chaque panneau est maintenu par plusieurs 10 attaches du type de l'attache 21 à distance de la face externe de la portion aval 19 de la virole, de telle sorte que ces panneaux s'étendent dans le prolongement de la portion amont de la virole. Ces panneaux recouvrent des ouvertures dans lesquelles débouchent des portes de décharge qui sont ouvertes dans certaines situations pour évacuer de l'air 15 directement depuis le flux primaire vers le flux secondaire, pour notamment éviter l'établissement d'un régime de pompage du turboréacteur. Ces panneaux délimitent ainsi une surface interne d'écoulement du flux secondaire qui prolonge la portion amont de la virole, pour ne pas perturber ce flux secondaire tout en permettant l'évacuation d'air issu du flux primaire via les portes de 20 décharge, cet air étant évacué dans une région aval des panneaux. L'attache 21 assurant le maintien d'un tel panneau comporte un trou 22 traversant la paroi de la virole, et un écrou-cage maintenu par une patte fixée par deux rivets ou analogues 23 pour être situé en vis-à-vis de ce trou 22. Le panneau est solidarisé à cette attache 21 au moyen d'une vis traversant successivement ce panneau et une 25 entretoise circulaire qui permet d'établir un espace entre le panneau et la face externe de la portion aval de la virole. Compte tenu des contraintes vibratoires et de l'environnement de fonctionnement, il apparaît que la vis de maintien du panneau tend à se desserrer, ce qui donne lieu à une ovalisation du trou 22 pouvant conduire à la destruction de la cage dans 3029980 3 laquelle l'écrou 24 est monté flottant, et à une détérioration de la surface de contact autour de ce trou dans la région de l'attache. Un des buts de l'invention est de proposer une fixation d'un tel panneau dont l'implantation dans une virole soit simple, d'une part sur un moteur neuf, et d'autre 5 part sur un moteur existant en remplacement d'une attache détériorée sans devoir déposer le moteur. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un système de fixation destiné à équiper une paroi de turbomachine, incluant un écrou destiné à recevoir une vis d'orientation normale à la 10 paroi, cette vis traversant un élément tel qu'un panneau pour fixer cet élément à la paroi, ce système de fixation comprenant une douille ayant une face externe cylindrique filetée destinée à être vissée dans un trou traversant la paroi, cette douille portant dans sa région centrale l'écrou destiné à recevoir la vis de fixation. Le montage de ce système de fixation sur une virole neuve ou usagée 15 peut être fait en accédant uniquement à la virole par sa face externe. Il suffit de réaliser dans cette virole un trou taraudé au diamètre approprié pour ensuite visser la douille du système et la serrer dans ce trou taraudé. Ce système permet également de réaliser une réparation dans des conditions d'encombrement fortement contraintes : l'ensemble de l'attache défaillante 20 peut être entièrement remplacée sans devoir accéder à la face arrière de la paroi de la virole. La réparation peut ainsi être effectuée lorsque le moteur est sous aile, sans devoir le démonter. De plus, ce système permet en outre de restaurer la surface d'appui du serrage qui a été détériorée par l'attache défaillante. L'invention a également pour objet un système de fixation ainsi défini, 25 dans lequel la face externe cylindrique de la douille est pourvue d'un filetage de type auto-taraudant. L'invention a également pour objet un système de fixation ainsi défini, dans lequel la douille comprend un corps de douille, dans lequel l'écrou est monté 3029980 4 flottant pour être emprisonné dans ce corps de douille tout en conservant une mobilité limitée par rapport à ce corps de douille. L'invention a également pour objet un système de fixation ainsi défini, dans lequel l'écrou est monté dans le corps de douille de manière à être amovible pour 5 être interchangeable sans démontage du corps de douille. L'invention a également pour objet un système de fixation ainsi défini, dans lequel le corps de douille comporte un espace intérieur torique délimité par une paroi comportant une ouverture centrale pourvue de crénelages radiaux, et dans lequel l'écrou comporte des bras radiaux pouvant être positionnés en coïncidence avec les 10 crénelages de l'ouverture pour permettre l'engagement de l'écrou à travers cette ouverture avant de le faire tourner partiellement pour le bloquer axialement dans le corps de douille. L'invention a également pour objet un système de fixation ainsi défini, comprenant une ou plusieurs cales de blocage aptes à s'engager chacune dans un 15 crénelage du corps de douille pour bloquer l'écrou en rotation dans l'espace intérieur de ce corps de douille. L'invention a également pour objet un système de fixation ainsi défini, dans lequel le corps de douille comporte un rebord externe venant en appui sur une face externe de la paroi dans laquelle ce corps de douille est monté, pour former un appui de 20 serrage du corps de douille sur la paroi. L'invention a également pour objet un moteur d'aéronef de type turboréacteur comprenant une turbomachine équipée d'un système de fixation selon l'une des revendications précédentes pour assurer le maintien d'un panneau interne. L'invention a également pour objet un procédé de réparation d'une 25 attache équipant une paroi de turbomachine, cette attache incluant un écrou destiné à recevoir une vis d'orientation normale à la paroi, cette vis traversant un élément tel qu'un panneau pour fixer cet élément à la paroi, ce procédé comprenant les étapes de : - prévoir un système de fixation tel que défini ci-dessus ; - percer dans la paroi un trou du diamètre externe de la douille, ce trou entourant l'attache pour la remplacer ; 3029980 5 - tarauder ce trou et visser dans celui-ci la douille avec son écrou central. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 La figure 1 déjà décrite est une vue d'ensemble en coupe d'un réacteur à double flux ; La figure 2 déjà décrite est une vue de face montrant une virole comprenant une attache devant être réparée ; La figure 3 est une vue en éclaté montrant les composants d'un système 10 de fixation selon l'invention ainsi qu'une portion de virole destinée à recevoir ce système et qu'une entretoise et un panneau devant être monté sur cette virole ; La figure 4 est une vue en éclaté montrant les composants du système de fixation selon l'invention ; La figure 5 est une vue en coupe du système de fixation selon l'invention 15 implanté dans une virole et un panneau avec une entretoise fixé à cette virole par l'intermédiaire d'une vis engagée dans ce système de fixation ; La figure 6 est une vue de face d'une virole comprenant un perçage destiné à recevoir un système de fixation selon l'invention en remplacement d'une attache de panneau détériorée ; 20 La figure 7 est une vue de face de la virole de la figure 5 dans le perçage de laquelle a été implanté un corps de douille du système selon l'invention ; La figure 8 est une vue de face montrant la virole de la figure 5 équipée du corps de douille du système selon l'invention dans lequel a été engagé un écrou flottant selon l'invention ; 25 La figure 9 est une vue de face montrant la virole de la figure 5 équipée du corps de douille portant son écrou flottant en cours de blocage ; La figure 10 est une vue de face montrant la virole de la figure 5 équipée du corps de douille portant l'écrou flottant bloqué en position dans ce corps de douille. 3029980 6 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'idée à la base de l'invention est de percer dans la paroi de la virole un trou de relativement grand diamètre pour visser dans ce trou une douille de diamètre correspondant qui porte dans sa région centrale un écrou apte à recevoir la vis de fixation 5 du panneau. Le diamètre de la douille est avantageusement supérieur au diamètre des attaches existantes courantes, pour en simplifier la réparation par remplacement. Ainsi, la réparation d'une attache existante consiste à percer un trou au diamètre approprié entourant cette attache pour conjointement retirer cette attache et former un 10 réceptacle apte à recevoir le nouveau système de fixation en remplacement de l'attache existante. La douille qui apparaît dans la figure 3 en y étant repérée par 26 comporte un corps principal 27 recevant dans sa région centrale un écrou 28 qui est ici interchangeable et monté flottant. 15 Cette douille 26 est destinée à se visser dans un perçage 29 traversant la paroi de la virole 17 au niveau d'une attache à remplacer, qui n'est pas visible sur les figures. Cette douille 26 est destinée à recevoir dans son écrou central 28 une vis de fixation 31 traversant successivement un panneau 32 et une entretoise 33 pour maintenir ce panneau 32 en position à distance de la face externe de la virole 17. 20 Le corps de douille 27 qui apparaît plus clairement dans la figure 4 comporte une paroi cylindrique extérieure 34 dont les deux bords circulaires se prolongent chacun radialement vers l'intérieur en une paroi en forme de couronne plane, ces deux parois étant repérées par 36 et 37. La paroi cylindrique 34 présente une face externe qui est filetée pour 25 être avantageusement auto-taraudante, et du côté de sa face interne elle délimite conjointement avec les parois 36 et 37 un espace intérieur annulaire destiné à recevoir et à maintenir l'écrou 28. Le bord circulaire de la paroi cylindrique 34 qui est prolongé vers l'intérieur par la paroi 37 est également prolongé radialement vers l'extérieur par un 3029980 7 rebord ou paroi circonférentielle 38 ayant un diamètre externe supérieur au diamètre extérieur de cette paroi cylindrique 34. Ce rebord 38 constitue un arrêtoir permettant de serrer la douille lorsqu'elle est vissée dans le perçage 29 pour la bloquer en position contre la face externe de la paroi de virole. 5 La paroi en couronne 36 comporte un bord intérieur circulaire, alors que la paroi plane opposée, à savoir la paroi 37, présente un bord interne ayant une forme basée sur un cercle mais comprenant quatre échancrures ou créneaux 39 s'étendant chacun radialement vers la paroi cylindrique 34. Comme visible sur la figure 4, ces quatre échancrures sont régulièrement réparties en étant espacées de quatre-vingt-dix degrés 10 les unes des autres autour de l'axe de révolution AX du corps de douille 26. L'écrou 28 présente en vue de dessus un contour externe de même forme que le contour de l'ouverture interne de la paroi 37 en ayant des dimensions légèrement inférieures, de façon à pouvoir s'engager à travers cette ouverture centrale. Cet écrou 28, qui apparaît plus clairement dans la figure 4, comporte un 15 corps principal torique 41 dont la face interne cylindrique est taraudée et dont la face externe cylindrique a un diamètre légèrement inférieur au diamètre interne de la paroi 37. Cet écrou comporte quatre bras 42 qui dépassent radialement de la face externe de son corps 41, ces bras 42 étant régulièrement répartis autour de l'axe AX en 20 étant espacés les uns des autres de quatre-vingt-dix degrés autour de cet axe. Comme on le comprend des figures, chaque bras 42 présente des dimensions légèrement inférieures à celles des échancrures 39 de la paroi en couronne plane 37. Chaque bras 42 présente en outre une épaisseur légèrement inférieure à la distance séparant les faces internes des parois 36 et 37 le long de l'axe AX, comme visible dans la figure 5. 25 La mise en place de l'écrou 28 dans le corps de douille 26 consiste ainsi à le présenter en vis-à-vis de la paroi supérieure 37 avec ses bras 42 en regard des échancrures 39 pour l'engager à l'intérieur du corps de douille jusqu'à ce que ses bras 42 viennent en appui contre la face interne de la paroi en couronne plane 36. A ce stade, l'écrou 28 peut être pivoté d'environ un huitième de tour pour placer chacun de ses bras 3029980 8 entre deux échancrures consécutives 39 de manière à ce qu'il soit retenu par la paroi 36 de manière à être complètement emprisonné dans le corps de douille 27. A ce stade, des cales de blocage 43 peuvent être engagées dans au moins deux des quatre échancrures 39 afin d'empêcher une rotation de l'écrou 28 5 supérieure à un quart de tour dans le corps de douille, de façon à le bloquer emprisonné dans ce corps de douille. Ces cales peuvent être en matériau élastomère, en matériau composite voire métallique. Le montage du système de fixation selon l'invention dans une virole 17 consiste ainsi en premier lieu à réaliser un perçage 29 dans la paroi de cette virole, 10 comme représenté sur la figure 6, d'un diamètre correspondant à celui de la douille. Dans le cas de la réparation d'une attache existante, le trou est réalisé autour de cette attache pour conjointement retirer cette attache et former un réceptacle apte à recevoir le nouveau système de fixation en la remplaçant. Ce perçage est réalisé avec un appareillage dédié assurant la 15 récupération de l'opercule percé avec l'attache à remplacer qu'il porte, pour qu'aucun des éléments retirés ne puisse tomber en arrière de la paroi percée. Cet appareillage dédié comporte par exemple un élément de découpe de type scie cloche couplée à un système d'aspiration pneumatique. Une fois que ce perçage 29 a été réalisé, il est alors taraudé, soit avec un 20 taraud dédié, soit directement avec le corps de douille 27 qui peut être prévu auto- taraudant. Ce taraudage réalise un filetage ayant un pas suffisamment faible pour pouvoir former plusieurs filets sur une hauteur correspondant simplement à l'épaisseur de la paroi formant la virole. Ce corps de douille est alors vissé et serré dans le perçage 29 pour être 25 bloqué en position dans celui-ci, ce qui correspond au stade de la figure 7. Comme visible sur les figures, le corps de douille 27 comporte trois trous 44 réalisés au niveau de son rebord 38, qui sont espacés de cent-vingt degrés les uns des autres autour de l'axe AX. Ces trous 44 sont prévus pour recevoir un outil correspondant ayant une tête pourvue d'ergots s'engageant dans ces trois trous pour pouvoir entraîner en rotation le corps de 30 douille 27 dans le trou 29 afin de l'y serrer et/ou de tarauder la face interne de ce trou 29. 3029980 9 Sur le plan des dimensions, et comme visible plus clairement dans la figure 5, lorsque le corps de douille est en place et serré sur la paroi de virole, la face externe de la paroi plane 37 s'étend au même niveau que la face externe de la virole sur laquelle est en appui de serrage le rebord 38. Autrement dit, lorsque la douille est en 5 place elle affleure très légèrement à la surface externe de la virole : seul le rebord 38 dépasse très légèrement de cette surface externe, de manière à ne pas perturber l'écoulement aérodynamique dans la région de la réparation. En fonctionnement, lorsque le panneau est monté, l'entretoise 27 vient en appui directement sur la face externe de la paroi 37 de la douille. Dans le cas de la 10 réparation d'une attache existante par ce système de fixation, cette paroi 37 de la douille se trouve à l'emplacement de la portion de paroi de la virole ayant été détériorée par l'attache défaillante. Lorsque le corps de douille 27 est en place et bloqué, l'écrou amovible 28 est présenté devant la face 37 pour être engagé dans ce corps de douille 27, comme 15 dans la figure 8. Une fois que l'écrou 28 est en place dans le corps de douille 27, l'opérateur le fait pivoter d'environ un huitième de tour pour décaler d'autant les bras radiaux 42 des échancrures 39, ce qui permet d'emprisonner cet écrou dans le corps de douille, ce qui correspond à la situation de la figure 9. 20 Les cales de blocage 43 peuvent alors être mises en place dans deux des échancrures 39, de manière à bloquer l'écrou emprisonné dans le corps de douille, ce qui correspond à la situation de la figure 10. Le maintien de l'écrou par des cales en élastomères permet de plus d'amortir les vibrations, ce qui est d'autant plus utile que l'environnement vibratoire est fortement contraint. 25 A ce stade, l'écrou est bloqué dans le corps de douille, de sorte que le système de fixation est implanté, ce qui permet de mettre en position un panneau 32 et son entretoise pour engager ensuite une vis de serrage 31 à travers ce panneau et cette entretoise. Cette vis 31 est ensuite serrée dans l'écrou 28, ce qui permet d'assurer la fixation complète du panneau 32 à distance de la paroi externe de la virole. 3029980 10 D'une manière générale, le perçage du trou 29, ainsi que le taraudage et la mise en place de la douille 26 avec son écrou intérieur peuvent être entièrement réalisés depuis la face externe de la paroi de virole 17, sans devoir accéder à la face interne de cette virole qui porte l'attache à remplacer. Cette opération peut être réalisée 5 sans risque de perte d'un composant dans la région située derrière la paroi de virole, appelée espace interveine. Dans ces conditions, la réparation d'une attache détériorée peut être faite sans démontage complet du moteur portant l'attache à remplacer au niveau de la virole prolongeant son carter intermédiaire : il peut être accédé à cette virole et au carter 10 intermédiaire lorsque le moteur est sous aile, sans le désolidariser ce moteur de l'aile d'aéronef qu'il équipe. Comme indiqué plus haut, l'écrou présente des dimensions légèrement inférieures à l'ouverture centrale de la paroi 37. Son corps principal torique 41 présente notamment un diamètre externe sensiblement inférieur au diamètre interne de cette 15 ouverture, et les pattes ou bras radiaux 42 ont une épaisseur inférieure à la distance séparant les faces internes des parois 36 et 37. Cet écrou est ainsi monté flottant dans le corps de douille : des jeux fonctionnels subsistant selon les directions radiales et axiales entre le corps de douille et l'écrou qu'il renferme permettent à celui-ci d'être mobile dans le corps de douille. L'écrou 20 est ainsi mobile radialement et il peut s'incliner dans le corps de douille pour offrir le meilleur positionnement à la vis 31 qu'il reçoit de manière à tolérer un éventuel écart de position de cette vis. L'écrou 28 peut être démonté de la douille pour être remplacé par exemple en cas de détérioration de son filetage interne, sans devoir retirer la douille. Le 25 remplacement d'un tel écrou consiste alors à retirer les cales de blocage 43, à faire pivoter l'écrou pour placer ses bras radiaux en regard des échancrures correspondants de façon à permettre son extraction selon la direction axiale. Un nouvel écrou peut alors être remis en place conformément à la procédure indiquée pour les figures 6 à 10. 3029980 11 Il est également possible, dans une approche moins coûteuse de prévoir une douille emprisonnant un écrou ne pouvant pas en être retiré, c'est-à-dire un écrou non remplaçable. Par ailleurs, le système de fixation selon l'invention peut être utilisé 5 pour réparer une attache détériorée, mais il peut aussi, comme indiqué plus haut, être monté directement, c'est-à-dire équiper une virole de réacteur neuf. REVENDICATIONS1. Système de fixation destiné à équiper une paroi (17) de turbomachine, incluant un écrou (28) destiné à recevoir une vis (31) d'orientation normale à la paroi (17), cette vis (31) traversant un élément tel qu'un panneau (32) pour fixer cet élément à la paroi (17), ce système de fixation comprenant une douille (26) ayant une face externe cylindrique filetée (34) destinée à être vissée dans un trou (29) traversant la paroi (17), cette douille (26) portant dans sa région centrale l'écrou (28) destiné à recevoir la vis de fixation. 2. Système de fixation selon la revendication 1, dans lequel la face externe cylindrique (34) de la douille est pourvue d'un filetage de type auto-taraudant. 3. Système de fixation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la douille (26) comprend un corps de douille (27), dans lequel l'écrou (28) est monté flottant pour être emprisonné dans ce corps de douille (27) tout en conservant une mobilité limitée par rapport à ce corps de douille. 4. Système de fixation selon la revendication 1, dans lequel l'écrou (28) est monté dans le corps de douille (27) de manière à être amovible pour être interchangeable sans démontage du corps de douille (27). 5. Système de fixation selon la revendication 1, dans lequel le corps de douille (27) comporte un espace intérieur torique délimité par une paroi (37) comportant une ouverture centrale pourvue de crénelages radiaux (39), et dans lequel l'écrou (26) comporte des bras radiaux (42) pouvant être positionnés en coïncidence avec les crénelages (39) de l'ouverture pour permettre l'engagement de l'écrou (26) à travers cette ouverture avant de le faire tourner partiellement pour le bloquer axialement dans le corps de douille. 6. Système de fixation selon la revendication 5, comprenant une ou plusieurs cales de blocage (43) aptes à s'engager chacune dans un crénelage (39) du corps de douille (27) pour bloquer l'écrou en rotation dans l'espace intérieur de ce corps de douille (27). 3029980 13 7. Système de fixation selon la revendication 3, dans lequel le corps de douille (27) comporte un rebord externe (38) venant en appui sur une face externe de la paroi (17) dans laquelle ce corps de douille (27) est monté, pour former un appui de serrage du corps de douille (27) sur la paroi (17). 5 8. Moteur d'aéronef de type turboréacteur comprenant une turbomachine équipée d'un système de fixation selon l'une des revendications précédentes pour assurer le maintien d'un panneau interne. 9. Procédé de réparation d'une attache équipant une paroi (17) de turbomachine, cette attache incluant un écrou destiné à recevoir une vis (31) 10 d'orientation normale à la paroi (17), cette vis (31) traversant un élément tel qu'un panneau (32) pour fixer cet élément à la paroi (17), ce procédé comprenant les étapes de : - prévoir un système de fixation selon l'une des revendications 1 à 7 ; - percer dans la paroi (17) un trou du diamètre externe de la douille, ce 15 trou entourant l'attache pour la remplacer ; - tarauder ce trou et visser dans celui-ci la douille avec son écrou central.