Brevet FR3045718A1 — publié le 20170623

DISPOSITIF DE TRAVERSEE ETANCHE D'UNE CLOISON DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] Le domaine de l'invention est relatif aux turbomachines de développement sur lesquelles un grand nombre d'instrumentations est nécessaire pour caractériser et valider certains choix techniques en vue du développement des turbomachines dites de série. [0002] L'invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif de traversée étanche pour le passage de câbles d'instrumentation entre deux compartiments d'une turbomachine séparés par une cloison, telle qu'un carter de turbine. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0003] Sur les turbomachines en phase de développement, on cherche à obtenir le maximum d'informations relatives au fonctionnement de la turbomachine. Ainsi, les turbomachines d'essai présentent un grand nombre d'instrumentations à l'intérieur des différents éléments d'une turbomachine qu'il est nécessaire de câbler et de connecter à des moyens d'analyse positionnés à l'extérieur de la turbomachine. [0004] A titre d'exemple, au niveau du stator de l'ensemble turbine basse pression de la turbomachine, il est souhaitable d'instrumenter chaque étage de la turbine basse pression de manière à obtenir un retour d'information sur l'ensemble de la turbine basse pression. Pour cela, il est nécessaire de prévoir un chemin de passage pour guider les câbles d'instrumentation de l'intérieur vers l'extérieur de la turbomachine en traversant notamment le carter turbine basse pression. [0005] Cependant, compte tenu de l'environnement de part et d'autre du carter de turbine basse pression, il n'est pas toujours possible d'instrumenter chacun des étages de la turbine car l'espace résiduel ne permet pas le montage de dispositifs de traversée étanches généralement utilisées. [0006] De plus, pour les parties sensibles nécessitant impérativement une instrumentation, il est parfois nécessaire d'imposer une modification architecturale de la turbomachine pour le montage d'un dispositif de traversée étanche et ainsi 3045718 2 permettre l'instrumentation de la turbomachine. Or cette configuration revient à caractériser une turbomachine avec des arrangements architecturaux qui ne seront pas reproduits sur la turbomachine de série, ce qui pose des problèmes de représentativité et de validation. 5 [0007] De plus, compte tenu des dimensions importantes des dispositifs de traversée, il est parfois difficile d'obtenir une bonne étanchéité de la traversée notamment lorsque le dispositif est monté sur une cloison courbe comme les carters de turbomachine. EXPOSE DE L'INVENTION 10 [0008] Dans ce contexte, l'invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'état de la technique identifiés ci-dessus, et notamment à fournir un dispositif de traversée étanche pour le passage de câbles d'instrumentation présentant un faible encombrement de manière à pouvoir le positionner sur chacun des étages d'une turbine basse pression de turbomachine, permettant de 15 s'affranchir de modifications ou de retouches de certains éléments de turbomachine nécessaire à l'implantation d'un dispositif de traversée et améliorant l'étanchéité d'une telle traversée. [0009] A cette fin, l'invention concerne un dispositif de traversée pour le passage étanche d'un câble d'instrumentation entre deux compartiments d'une 20 turbomachine séparés par une cloison présentant une ouverture caractérisé en ce qu'il comporte : une première coupelle, dite coupelle interne, destinée à être solidarisée à l'intérieur de ladite cloison, présentant une base annulaire et une excroissance faisant saillie par rapport à ladite base annulaire et présentant un évidement 25 débouchant apte au passage dudit câble d'instrumentation ; ladite excroissance présentant une géométrie adaptée pour traverser ladite ouverture de ladite cloison ; une deuxième coupelle, dite coupelle externe, destinée à être solidarisée à l'extérieur de ladite cloison, présentant un bossage recouvrant ladite 30 excroissance de ladite première coupelle, ladite deuxième coupelle comportant un orifice pour la sortie dudit câble d'instrumentation. 3045718 3 [0010] Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif de traversée étanche selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement 5 possibles : - ladite coupelle interne comporte une lumière ménagée sur le pourtour de ladite excroissance et en ce que ladite coupelle externe comporte une lumière ménagée sur le pourtour dudit bossage formant ledit orifice pour la sortie dudit câble d'instrumentation, les deux lumières coopérant de 10 manière à former une sortie tangentielle pour le passage dudit câble d'instrumentation ; - ladite sortie tangentielle pour le passage dudit câble d'instrumentation présente une section de passage modifiable par rotation relative des deux coupelles ; 15 - ledit orifice de ladite coupelle externe est une ouverture ménagée sur la partie supérieure du bossage formant une sortie radiale pour le passage dudit câble d'instrumentation ; - ledit dispositif comporte un obturateur présentant une ouverture pour le passage dudit câble d'instrumentation et comblant l'évidement débouchant 20 de la coupelle interne ; - la coupelle interne comporte un épaulement interne agencé à l'intérieur de ladite excroissance de ladite coupelle interne formant une surface d'appui pour le positionnement dudit obturateur ; - ledit dispositif comporte des moyens d'étanchéité ; 25 - les moyens d'étanchéité sont formés par un ciment d'étanchéité comblant l'espace interne dudit dispositif. [0011] L'invention a également pour objet un dispositif de traversée pour le passage étanche d'un premier câble d'instrumentation et d'un deuxième câble d'instrumentation entre deux compartiments d'une turbomachine séparés par une 30 cloison (200) présentant une ouverture caractérisé en ce qu'il comporte : 3045718 4 - une première coupelle, dite coupelle interne, destinée à être solidarisée à l'intérieur de ladite cloison, présentant une base annulaire et une excroissance faisant saillie par rapport à ladite base annulaire et présentant un évidement débouchant apte au passage dudit câble d'instrumentation ; ladite excroissance 5 présentant une géométrie adaptée pour traverser ladite ouverture de ladite cloison et présentant ; ladite coupelle interne comportant une lumière ménagée sur le pourtour de ladite excroissance ; - une deuxième coupelle, dite coupelle externe, destinée à être solidarisée à l'extérieur de ladite cloison, présentant un bossage recouvrant ladite 10 excroissance de ladite première coupelle, ladite coupelle externe comportant : - une lumière ménagée sur le pourtour dudit bossage, les deux lumières coopérant de manière à former une sortie tangentielle pour le passage dudit premier câble d'instrumentation ; - une ouverture ménagée sur la partie supérieure du bossage formant une 15 sortie radiale pour le passage dudit deuxième câble d'instrumentation. [0012] En outre, le dispositif comporte des moyens d'étanchéité aptes à réaliser une étanchéité au niveau de ladite lumière ménagée sur le pourtour dudit bossage et au niveau de ladite ouverture ménagée sur la partie supérieure du bossage. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 20 [0013] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1 illustre une vue en perspective d'un éclaté d'un dispositif de traversée étanche selon l'invention positionné de part et d'autre d'un carter de turbomachine ; 25 - la figure 2 illustre une vue en coupe d'un éclaté du dispositif de traversée étanche illustré à la figure 1 ; - la figure 3 illustre une vue en perspective d'un dispositif de traversée étanche selon l'invention en position sur un carter de turbomachine ; - la figure 4 illustre une vue en coupe du dispositif de traversée étanche 30 illustré à la figure 3. 3045718 5 [0014] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0015] La figure 1 est une vue en perspective d'un éclaté des différents éléments 5 constituant le dispositif de traversée étanche 100 selon l'invention. La figure 2 est représentation en coupe d'un éclaté du dispositif de traversée étanche illustré à la figure 1. [0016] La figure 3 illustre en perspective le dispositif de traversée étanche selon l'invention en position sur le carter de turbomachine. La figure 4 représente une vue 10 en coupe de ce dispositif de traversée étanche monté sur le carter. [0017] En référence aux figures 1 à 4, le dispositif de traversée étanche 100 selon l'invention permet le passage étanche de câbles d'instrumentation 51, 52 entre deux compartiments d'une turbomachine séparés par un carter 200 présentant une ouverture 210 pour le passage de câbles d'instrumentation. Dans 15 l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 à 4, le carter 200 est un carter de turbine basse pression. [0018] Le dispositif de traversée étanche 100 selon l'invention comporte : - une première coupelle 10, dite coupelle interne, destinée à être solidarisée à l'intérieur du carter 200, la coupelle interne 10 présentant 20 un trou débouchant 15 autorisant le passage d'au moins un câble d'instrumentation 51, 52 ; - une deuxième coupelle 20, dite coupelle externe, destinée à être solidarisée à l'extérieur du carter 200 ; - un obturateur interne 30 pour obturer au moins en partie le trou 25 débouchant 15 de la coupelle interne 10, tout en autorisant le passage d'au moins un câble d'instrumentation 51, 52. [0019] La coupelle interne 10 est formée par une base annulaire 11 et une excroissance 12, par exemple de forme cylindrique, faisant saillie par rapport à la base annulaire 11. L'excroissance 12 présente avantageusement une forme 30 complémentaire de l'ouverture 210 agencée dans le carter 200 pour le passage des 3045718 6 câbles d'instrumentation 51, 52. Dans l'exemple de réalisation, l'ouverture 210 ménagée dans le carter 200 est une ouverture de forme circulaire. [0020] La base annulaire 11 de la coupelle interne 10 forme une surface d'appui pour le positionnement de la coupelle interne 10 sur la face interne du carter 200. 5 La solidarisation de la coupelle interne 10 sur la carter 200 est réalisée de manière étanche par exemple par points de soudure électrique. [0021] En outre, l'excroissance 12 présente sur son flanc au moins une encoche formant une lumière 13 pour le passage d'au moins un câble d'instrumentation 52. [0022] La coupelle interne 10 comporte également des moyens de maintien 14 10 permettant de maintenir en position l'obturateur interne 30. A titre d'exemple les moyens de maintien sont formés par un épaulement annulaire ménagé à l'intérieur de l'excroissance 12 formant ainsi une surface d'appui pour l'obturateur interne 30. [0023] L'obturateur interne 30 présente une ouverture, par exemple en forme de U, dont les dimensions sont ajustées en fonction du nombre de câbles 15 d'instrumentation 51, 52 qu'il est nécessaire de faire passer. Ainsi, l'obturateur interne 30 autorise le passage des câbles d'instrumentation 51, 52 tout en obturant une partie du trou 15 de la coupelle interne 10. [0024] La coupelle externe 20 est formée par une base annulaire 21 et par un bossage 22 faisant saillie par rapport à ladite base annulaire 21. La base annulaire 20 21 forme une surface d'appui pour le positionnement de la coupelle externe 20 sur la face extérieure du carter 200. De manière identique à la coupelle interne 10, la solidarisation de la coupelle externe 20 sur la carter est réalisée de manière étanche par exemple par point de soudure électrique. [0025] Le bossage 22 est apte à recouvrir l'ouverture 210 du carter 200 ainsi 25 que l'excroissance 12 de la coupelle interne 10 formant ainsi un « chapeau » au niveau de l'ouverture du carter 200. Le bossage 22 présente sur son flanc au moins une lumière 23 autorisant le passage d'au moins un câble d'instrumentation 52. [0026] Les deux lumières 13, 23 agencées sur les flancs des deux coupelles permettent de réaliser une sortie tangentielle des câbles d'instrumentation 52 par 30 rapport au carter 200 comme illustré à la figure 2. 3045718 7 [0027] En fonction du positionnement relatif des deux coupelles 10, 20, il est possible d'ajuster, par rotation relative de celles-ci, la section de passage de la sortie tangentielle en faisant plus ou moins coïncider les lumières 13, 23 entre elles. Ainsi, il est possible de configurer la section de passage de la sortie tangentielle en 5 fonction du nombre de câbles d'instrumentation 52 à faire passer. Il est également possible d'obturer totalement cette sortie tangentielle en pivotant une des deux coupelles de 180° de manière à ce que les lumières 13, 23 soient en opposition. [0028] De manière complémentaire, le bossage 22 peut également présenter en partie supérieure une ouverture 24 ménagée au niveau de la surface supérieure 10 du bossage 22 de manière à permettre le passage d'au moins un câble d'instrumentation 51, et formant ainsi une sortie radiale du dispositif de traversée. [0029] Ainsi, le dispositif de traversée 100 selon l'invention permet de disposer d'une première sortie de câble d'instrumentation, dite « tangentielle » et d'une deuxième sortie de câble d'instrumentation selon une direction radiale, dite « sortie 15 radiale », pour le passage de différents câbles d'instrumentation 51, 52, pouvant présenter par exemple des diamètres différents. Ainsi, le dispositif de traversée étanche 100 selon l'invention est un dispositif versatile utilisable dans différentes architectures de turbomachine de développement. En effet, selon les utilisations et les besoins, il est possible d'obturer, par exemple au moyen de ciment d'étanchéité, 20 une sortie qui ne serait pas utilisée dans une application particulière. [0030] Le dispositif de traversée étanche 100 selon l'invention est un dispositif facilement réalisable, utilisable dans de nombreuses applications et peu couteux à fabriquer, notamment de par ses formes géométriques simples. [0031] Par exemple, les coupelles 10, 20 présentent une épaisseur inférieure à 25 1 mm et avantageusement de l'ordre de 0,2 mm au niveau de la base annulaire 11, 21. [0032] Le dispositif de traversée 100 selon l'invention permet de réaliser une instrumentation également dans un environnement peu accessible, l'encombrement externe d'un tel dispositif de traversée étant faible, par exemple de l'ordre de 12 mm 30 de diamètre et 7 mm de hauteur pour le passage d'un câble capacitif de 2,5 mm de diamètre et d'une pluralité de câbles de 1 mm de diamètre. 3045718 8 [0033] L'encombrement réduit du dispositif de traversée 100 selon l'invention permet ainsi de s'affranchir de la modification architecturale des turbomachines d'essais comme par exemple dévoiement de rampes de refroidissement au niveau du stator d'une turbine basse pression. 5 [0034] Les faibles dimensions du dispositif de traversée 100 permettent également d'améliorer l'étanchéité de celle-ci, en améliorant le contact entre les coupelles de faibles dimensions et notamment lorsque le dispositif de traversée est positionné sur un carter de turbomachine présentant une surface courbe. En effet, la surface de contact entre le dispositif de traversée et le carter 200 est améliorée 10 d'autant plus que les dimensions du dispositif sont réduites, ce qui participe à l'amélioration de l'étanchéité de la traversée du carter 200. La géométrie du dispositif de traversée 100 permet également de garantir une tenue en pression dans le cas d'une utilisation dans une turbine basse pression de turbomachine. [0035] L'ouverture supérieure 24 de la coupelle externe 20 permet 15 avantageusement la sortie d'un câble d'instrumentation 51 présentant un diamètre supérieur à 2 mm dont le rayon de courbure minimum admissible du câble ne permettrait pas de réaliser une sortie tangentielle par la sortie tangentielle du dispositif de traversée 100. [0036] Classiquement, l'étanchéité du dispositif de traversée est complétée par 20 l'application d'un ciment d'étanchéité pour remplir les différents aspérités du dispositif et permettant de faire un joint d'étanchéité autour des câbles d'instrumentation au niveau des sorties de la coupelle externe 20. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du 25 cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de traversée (100) pour le passage étanche d'un câble d'instrumentation (51, 52) entre deux compartiments d'une turbomachine séparés 5 par une cloison (200) présentant une ouverture (210) caractérisé en ce qu'il comporte : une première coupelle (10), dite coupelle interne, destinée à être solidarisée à l'intérieur de ladite cloison (200), présentant une base annulaire (11) et une excroissance (12) faisant saillie par rapport à. ladite base annulaire (11) et 10 présentant un évidement débouchant (15) apte au passage dudit câble d'instrumentation (51, 52) ; ladite excroissance (12) présentant une géométrie adaptée pour traverser ladite ouverture (210) de ladite cloison (200) ; une deuxième coupelle (20), dite coupelle externe, destinée à être solidarisée à l'extérieur de ladite cloison (200), présentant un bossage (22) recouvrant 15 ladite excroissance (12) de ladite première coupelle (10), ladite deuxième coupelle (20) comportant un orifice (24, 23) pour la sortie dudit câble d'instrumentation. 2. Dispositif de traversée (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que 20 ladite coupelle interne (10) comporte une lumière (13) ménagée sur le pourtour de ladite excroissance (12) et en ce que ladite coupelle externe (20) comporte une lumière (23) ménagée sur le pourtour dudit bossage (22) formant ledit orifice pour la sortie dudit câble d'instrumentation, les deux lumières (13, 23) coopérant de manière à former une sortie tangentielle pour le passage dudit câble 25 d'instrumentation (52). 3. Dispositif de traversée (100) selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite sortie tangentielle pour le passage dudit câble d'instrumentation (52) présente une section de passage modifiable par rotation relative des deux coupelles (10,20). 30 4. Dispositif de traversée (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit orifice de ladite coupelle externe (20) est une ouverture (24) ménagée sur la 3045718 10 partie supérieure du bossage (22) formant une sortie radiale pour le passage dudit câble d'instrumentation. 5. Dispositif de traversée (100) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un obturateur (30) présentant une ouverture pour le passage dudit câble d'instrumentation et comblant l'évidement débouchant (15) de la coupelle interne. 6. Dispositif de traversée (100) selon la revendication 5 caractérisé en ce que la coupelle interne (10) comporte un épaulement interne (24) agencé à l'intérieur de ladite excroissance (22) de ladite coupelle interne (10) formant une surface d'appui pour le positionnement dudit obturateur (30). 7. Dispositif de traversée (100) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit dispositif comporte des moyens d'étanchéité. 8. Dispositif de traversée (100) selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité sont formés par un ciment d'étanchéité comblant l'espace interne dudit dispositif (100). 9. Dispositif de traversée (100) pour le passage étanche d'un premier câble d'instrumentation (52) et d'un deuxième câble d'instrumentation (51) entre deux compartiments d'une turbomachine séparés par une cloison (200) présentant une ouverture (210) caractérisé en ce qu'il comporte : une première coupelle (10), dite coupelle interne, destinée à être solidarisée à l'intérieur de ladite cloison (200), présentant une base annulaire (11) et une excroissance (12) faisant saillie par rapport à ladite base annulaire (11) et présentant un évidement débouchant (15) apte au passage dudit câble d'instrumentation (51, 52) ; ladite excroissance (12) présentant une géométrie adaptée pour traverser ladite ouverture (210) de ladite cloison (200) et présentant ; ladite coupelle interne (10) comportant une lumière (13) ménagée sur le pourtour de ladite excroissance (12) ; une deuxième coupelle (20), dite coupelle externe, destinée à être solidarisée à l'extérieur de ladite cloison (200), présentant un bossage (22) 3045718 11 recouvrant ladite excroissance (12) de ladite première coupelle (10), ladite coupelle externe (20) comportant une lumière (23) ménagée sur le pourtour dudit bossage (22), les deux lumières (13, 23) coopérant de manière à former une sortie 5 tangentielle pour le passage dudit premier câble d'instrumentation (52) , une ouverture (24) ménagée sur la partie supérieure du bossage (22) formant une sortie radiale pour le passage dudit deuxième câble d'instrumentation (51). 10 10. Dispositif de traversée (100) pour le passage étanche d'un premier câble d'instrumentation (52) et d'un deuxième câble d'instrumentation (51) entre deux compartiments d'une turbomachine selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit dispositif (100) comporte des moyens d'étanchéité aptes à réaliser une 15 étanchéité au niveau de ladite lumière (23) ménagée sur le pourtour dudit bossage (22) et au niveau de ladite ouverture (24) ménagée sur la partie supérieure du bossage (22).