Brevet FR3041700A1 — publié le 20170331

AGENCEMENT COMPRENANT UN TUBE A FLUIDE SE RACCORDANT A UN BRAS CREUX A HAUTE TEMPERATURE DESCRIPTION Le sujet de l'invention est un agencement comprenant un tube à fluide se raccordant à un bras creux pouvant être porté à de hautes températures. Il peut appartenir à un agencement plus complet d'un carter comprenant un moyeu circulaire central, une virole circulaire extérieure entourant ce moyeu et des bras rayonnants et creux reliant le moyeu à la virole, une veine d'écoulement de gaz chauds s'étendant entre la virole et le moyeu et soumettant donc les bras à une température élevée. Or certains des bras peuvent être occupés par des tubes dits de servitude, transmettant des fluides (air et/ou huile) à des équipements situés au centre du carter, dans le moyeu. Les tubes ne sont pas en contact direct avec les gaz chauds, puisqu'ils sont au sein d'une cavité de plus grande dimension à l'intérieur des bras, et l'échauffement qu'ils subissent ici, principalement par rayonnement, est donc modéré ; mais il en va autrement aux raccords des bras à la face extérieure de la virole, où ils sont en contact direct avec celle-ci et beaucoup plus exposés à la chaleur des gaz. Un échauffement inadmissible du fluide transporté, dont la conséquence peut être par exemple une cokéfaction de l'huile, peut survenir. L'objet de l'invention est donc de protéger le contenu de tels tubes d'échauffements excessifs ; on procède plus précisément en réduisant la conduction thermique et par conséquent le transfert de chaleur de la virole aux tubes, à l'endroit où ils se raccordent. Conformément à une définition générale de l'invention, dans un agencement comprenant : un bras creux, pourvu d'une cavité longitudinale ; une virole à laquelle le bras est joint par une extrémité ; un tube à fluide s'étendant dans la cavité du bras et sortant du bras par la virole, où le tube comprend une collerette ayant une face pressée contre une facette extérieure de la virole, on ajoute une plaque évidée comprimée 3041700 2 entre la face et la facette et ayant une conductivité thermique inférieure à celle de la virole, au moins dans une direction joignant la face à la facette. Le pressage peut être réalisé par un assemblage à vis, qui assure donc la compression de la plaque. 5 La plaquette peut être métallique ou en matière composite. Sa structure est avantageusement anisotropique, avec une conductivité thermique réduite dans la direction essentiellement normale à la surface de contact entre la plaquette et la virole. L'invention sera maintenant décrite dans ses différents aspects, caractéristiques et avantages en liaison aux figures suivantes, qui donnent quelques-unes 10 de ses réalisations à titre purement illustratif : - la figure 1 illustre l'agencement auquel appartient l'invention ; - la figure 2 illustre le tube à l'endroit de son raccord à la virole ; - la figure 3 représente en éclaté ce raccord ; - la figure 4 représente la plaque ; 15 - et les figures 5, 6, 7 et 8, des réalisations particulières de la plaque. La figure 1 représente, en vue partielle, un agencement sur lequel l'invention peut trouver place, comprenant un carter formé d'un moyeu 1 central, une virole 2 entourant le moyeu 1, et deux bras 3 rayonnants ou essentiellement rayonnants (dotés alors d'une inclinaison en direction tangentielle, par exemple comprise entre +40° 20 et -40°) reliant le moyeu 1 à la virole 2. Le moyeu 1 et la virole 2 sont circulaires, concentriques et délimitent une veine 4 d'écoulement des gaz entre eux ; les bras 3 traversent cette veine 4 annulaire et sont profilés en aubes fixes pour régler l'écoulement. La vue étant partielle, on a représenté seulement des secteurs angulaires du moyeu 1 et de la virole 2 et un bras 3 unique, quoique l'on en trouve un nombre assez important, d'une 25 à trois dizaines en pratique, sur les dispositifs habituels. Le bras 3 est creux et composé d'une enveloppe entourant une cavité 5 centrale, qui débouche dans le moyeu 1 par une ouverture 6 et sur la virole 2 par un bossage 7 pourvu lui aussi d'une ouverture. Un tube 8 à fluide s'étend dans la cavité 5 à distance de l'enveloppe du bras 3. Il traverse l'ouverture 6 et finit sur un raccord 9 au moyeu 1, boulonné par exemple, et il se prolonge hors de la virole 2 par une portion externe 3041700 3 11 qui peut, ici, prendre l'aspect d'un coude. La portion externe est munie d'une collerette 12, visible aux figures 2 et 3, pour immobiliser la portion externe 11 sur le bossage 7 et clore la cavité 5. La fixation se fait par des vis 13 qui compriment une face 14 plane de la collerette 12 contre une facette 15 également plane de la virole 2 et du bossage 7. 5 Il est conforme à l'invention qu'une plaque 16 soit intercalée entre la face 14 et la facette 15 ; on la représente à la figure 4. Elle est évidée en son centre pour laisser passer le tube 8 et comprend si nécessaire des trous périphériques pour laisser passer les tiges des vis 13. La forme de son pourtour correspond à celle de la face 14 et de la facette 15. 10 La propriété fondamentale de la plaque 16 est qu'elle constitue une barrière thermique au flux thermique originaire de la veine 4 et qui se propage à la virole 2, au bossage 7 et à la collerette 12. La plaque 16 créée une interface supplémentaire due à une discontinuité de matière qui réduit la conduction, et surtout elle est choisie en une matière dont la conductivité est plus faible que celle de la virole 2 et du bossage 7 et, si 15 possible, plus faible aussi que celle de la collerette 12 et de la portion externe 11. L'échauffement de la portion externe 11, de collerette 12 et du fluide qui s'écoule à travers elles est donc réduit, ce qui évite par exemple la cokéfaction d'huile. De nombreuses réalisations de la plaque 16 sont évidemment possibles. Il peut être envisagé de la construire en une matière métallique, afin de garantir 20 l'étanchéité à l'endroit du bossage 7, en profitant de la ductilité et de la résistance de telles matières. Plusieurs façons existent de renforcer la barrière thermique si on le désire. Une première d'entre elle, représentée à la figure 5, consiste à utiliser une plaque 16 formée de deux couches 17 et 18 disjointes et empilées dans la direction joignant la face 14 à la facette 15, dont l'avantage, par rapport à une couche unique, est qu'une troisième interface 19, 25 entre les couches 17 et 18, est créée et fournit une résistance de contact. Mais l'emploi de matériaux composites est parfaitement envisageable pour former la plaquette 16, et il sera même souvent préféré puisque ces matériaux ont une conductivité thermique assez basse et qu'il est possible de profiter éventuellement d'une anisotropie. 3041700 4 La figure 6 montre en effet qu'ils peuvent être construits avec des fibres 20 en nappes bidimensionnelles horizontales (dans la direction d'extension de la face 14 et de la facette 15) superposées dans la direction verticale (direction de serrage) de la figure, joignant la face 14 et à la facette 15, et s'étendant dans la direction de circonférence de la 5 plaque 16 : le flux thermique doit alors traverser successivement les nappes de fibres et les étendues intermédiaires de la matrice 21 pour traverser la plaque 16 de la facette 15 à la face 14, et la conductivité de la plaque 16 est normalement beaucoup plus faible dans cette direction que dans les directions d'extension des nappes de fibres. Si la fragilité de la matière composite est à redouter, il est possible de l'enrober par une carapace métallique 10 22 qui subit les efforts de contact de la collerette 12 et du bossage 7. Les caractéristiques exprimées aux figures 5 et 6 peuvent être combinées entre elles, par exemple, comme le montre la figure 7, en disposant une couche en matière composite 23 entre deux couches métalliques 24 et 25 en contact respectif avec la face 14 et la facette 15, ici encore afin de profiter de la faible conductivité thermique de la couche 15 en matière composite 23, de la résistance à la pression superficielle des couches métalliques 24 et 25, tout en augmentant le nombre d'interfaces entre couches si ces dernières sont disjointes. Le nombre de couches peut être d'ailleurs augmenté à volonté, en alternant par exemple le métal et la matière composite. Une autre conception est représenté à la figure 8 : elle comprend d'abord 20 des empilements 29 en matière composite, composés de nappes bidimensionnelles de fibres 20 alternant avec une matrice 21 comme à la figure 6, les nappes de fibres 20 étant encore parallèles à la face 14 et à la facette 15, entre lesquelles les empilements 29 sont comprimés. Cette conception comprend encore des parties de liaison 28, reliant les empilements 29 entre eux et avantageusement métalliques, afin de reprendre des 25 déformations et d'améliorer la rigidité de l'ensemble. La superficie de contact avec la face 14 et la facette 15 étant plus petite, puisque les parties de liaison 28 ne sont pas à leur contact, mais séparées d'elles par des évidements 26 et 27, la conduction thermique est amoindrie par rapport aux conceptions précédentes. Il en irait de même si les empilements 29 étaient remplacés par des parties comprimées composées d'autres matériaux. 30 REVENDICATIONS1) Agencement comprenant : un bras (3) creux, pourvu d'une cavité (5) longitudinale ; une virole (2) à laquelle le bras est joint par une extrémité ; un tube à fluide s'étendant dans la cavité du bras et sortant du bras par la virole, le tube (8, 11) comprenant une collerette (12) ayant une face (14) pressée contre une facette (15) de la virole ; caractérisé en ce qu'il comprend une plaque (16) évidée, comprimée entre la face et la facette et ayant une conductivité thermique inférieure à la virole, au moins dans une direction joignant la face à la facette. 2) Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque évidée est métallique. 3) Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque évidée est en matière composite. 4) Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière composite comprend des fibres (20) superposées dans ladite direction et s'étendant dans une direction de circonférence de la plaque ajourée. 5) Agencement selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend une carapace métallique (22) enrobant la matière composite. 6) Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque est composée de couches (17, 18) disjointes et empilées dans ladite direction. 7) Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une couche centrale (23) en matière composite et deux couches extrêmes (24, 25), reposant respectivement sur la face et la facette, métalliques. 8) Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la plaque est composée de parties comprimées (29) entre la face et la facette et de parties de liaison (28) reliant les parties comprimées (29), des évidements (26, 27) séparant les parties de liaison (28) de la face et/ou de la facette. 3041700 6 9) Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un carter dont font partie la virole et le bras creux, en ce que le carter comprend aussi un moyeu (1) circulaire, d'autres bras creux, la virole est circulaire et entoure le moyeu, et les bras creux sont essentiellement rayonnants et 5 joignent la virole au moyeu. 10) Agencement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un espace annulaire compris entre la virole et le moyeu est une-veine (4) d'écoulement des gaz, et les bras creux sont des aubes fixes.