Brevet FR3053430A1 — publié le 20180105

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un ensemble de turbomachine comprenant un cône avant, une virole avant et un joint d'étanchéité. ETAT DE LA TECHNIQUE Le cône avant est une pièce de révolution, de forme conique, autour d'un axe de la turbomachine. Le cône avant se trouve en amont de la soufflante de la turbomachine, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. La virole avant est une pièce annulaire de révolution autour de l'axe de la turbomachine, située immédiatement en aval du cône avant par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. L'ensemble cône-virole avant est solidaire de la soufflante, et est donc solidaire d'un arbre rotatif de la turbomachine. Cet ensemble permet d'orienter le flux d'air vers la soufflante de la turbomachine. La liaison entre le cône avant et la virole avant de turbomachine est actuellement réalisée par liaison boulonnée. A cet effet, le cône avant et la virole avant sont chacun dotés d'une bride annulaire servant de support au vissage. La bride du cône avant se trouve à l'extrémité aval dudit cône, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. La bride de la virole avant se trouve à l'extrémité amont de ladite virole, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. Chaque bride comprend deux surfaces annulaires : une surface tangentielle par rapport à l'axe de la turbomachine, c'est-à-dire s'étendant circonférentiellement autour de l'axe X-X de la turbomachine, et une surface radiale par rapport à l'axe de la turbomachine. Les brides sont adaptées pour que, lors du vissage, les surfaces tangentielles des brides du cône et de la virole avant soient mises en contact entre elles, et qu'il en soit de même pour les surfaces radiales des brides du cône et de la virole avant entre elles. La figure 1 représente une vue d'un exemple de cône avant 2. Dans cet exemple, il est prévu que les vis soient implantées axialement par rapport à l'axe X-X de la turbomachine. De ce fait, elles seront aptes à traverser chacune des surfaces annulaires radiales de la bride 11 du cône avant, et de la bride (non 3053430 2 représentée) de la virole avant. Pour permettre la mise en place des vis, des encoches 10 sont pratiquées circonférentiellement sur la surface radialement externe du cône avant. Ce montage dégrade les performances aérodynamiques du cône avant, et donc de l'ensemble formé par le cône et la virole. La figure 2 représente un autre exemple d'assemblage d'un cône avant 3 sur une virole avant 5. La liaison se fait cette fois-ci via des vis 7 implantées radialement par rapport à l'axe X-X de la turbomachine. De ce fait, elles traversent chacune des surfaces annulaires tangentielles 20, 22 des brides 30, 32 du cône avant 3 et de la virole avant 5. La mise en place des vis nécessite également de pratiquer des encoches 9 sur la surface radialement externe du cône avant, bien que ces encoches 9 dégradent moins les performances aérodynamiques du cône que celles de l'exemple qui précède. Cependant, le vissage dans la direction radiale par rapport à l'axe X-X de la turbomachine implique de visser entre elles des surfaces 20, 22 tangentielles du cône et de la virole. L'étanchéité entre le cône et la virole n'est alors plus suffisante pour empêcher l'écoulement d'eau à l'interface cône virole qui pourrait s'infiltrer et entraîner une usure précoce de l'ensemble, notamment par corrosion des pièces. Pour pallier le risque d'infiltration, on pourrait intégrer un joint d'étanchéité à l'interface entre le cône avant et la virole avant. Cependant, afin d'être efficace, il devrait être mis en compression lors de l'assemblage, ce qui n'est pas garanti avec la conception actuelle. DESCRIPTION DE L'INVENTION Un des buts de l'invention est de pallier les inconvénients de l'art antérieur, en proposant une solution d'assemblage d'un cône avant et d'une virole avant de turbomachine permettant une bonne étanchéité de liaison, une faible perturbation du flux aérodynamique, une réduction de la masse globale des pièces, et un gain de temps lors du montage et/ou de la maintenance de l'ensemble. A cet égard, l'invention a pour objet un ensemble comprenant : - un cône avant de turbomachine, - une virole avant, en aval du cône par rapport à un écoulement d'air dans la turbomachine, - un joint d'étanchéité disposé entre le cône avant et la virole avant, 3053430 3 l'ensemble étant caractérisé en ce que le cône avant et la virole avant comprennent chacun un filetage circonférentiel, lesdits filetages étant adaptés pour coopérer de sorte à autoriser un montage par vissage du cône avant sur la virole avant, le montage assurant une mise en compression du joint d'étanchéité entre ledit cône avant et ladite virole avant. Avantageusement, mais facultativement, l'ensemble selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - le cône et la virole avant comprennent chacun une surface d'assemblage portant un filetage respectif, ladite surface étant une surface annulaire tangentielle centrée sur un axe de la turbomachine, - la surface d'assemblage du cône avant est radialement interne audit cône, et dans lequel la surface d'assemblage de la virole avant est radialement externe à ladite virole, - la surface d'assemblage du cône avant est radialement externe audit cône, et dans lequel la surface d'assemblage de la virole avant est radialement interne à ladite virole, - chaque surface d'assemblage du cône et de la virole comprend une surface de guidage adjacente au filetage circonférentiel respectif, - la surface de guidage est disposée en amont du filetage par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine, - le cône et la virole avant comprennent une surface annulaire radiale par rapport à l'axe, lesdites surfaces étant adaptées pour venir en contact l'une contre l'autre lors du vissage, de sorte à comprimer le joint d'étanchéité annulaire disposé entre lesdites surfaces, - l'ensemble comprend en outre un système d'arrêt en rotation relative des filetages, - le système d'arrêt en rotation comprend une bague en polymère montée sur une extrémité amont d'un filetage et/ou une colle réversible, - le cône avant comprend une surface radialement externe comprenant au moins trois points d'appui d'un outil de serrage, lesdits points étant régulièrement répartis sur la circonférence de ladite surface, et - chaque point d'appui est formé en creux par rapport à la surface, en étant formé par l'un parmi le groupe suivant : encoche, rainure, ou méplat, de 3053430 4 forme quelconque, pratiqués au niveau de la surface radialement externe de la base du cône avant L'invention a également pour objet une turbomachine, comprenant un ensemble selon la description qui précède. La solution proposée d'assemblage du cône avant à la virole avant par un filetage circonférentiel permet de monter ces deux pièces tout en comprimant le joint d'étanchéité s'étendant entre celles-ci, ce qui permet d'assurer l'étanchéité de l'assemblage. Le filetage est masqué après assemblage, ce qui ne perturbe pas le flux aérodynamique. De plus, l'invention permet de supprimer les encoches pratiquées dans les surfaces radialement externes des cônes de l'art antérieur pour monter les vis d'assemblage. Ceci permet une meilleure circulation du flux aérodynamique autour de l'ensemble cône-virole avant. Le filetage est une solution bien adaptée pour ce type de liaison vis-à-vis des sollicitations mécaniques subies par la liaison cône-virole avant. En effet, dans la mesure où la rotation de la soufflante s'effectue toujours dans le même sens, il suffit de choisir le sens de filetage adéquat pour que la mise en rotation de la soufflante tende à accentuer le serrage. Le filetage présente en outre l'avantage de faciliter la fabrication et la maintenance de l'ensemble, réduisant ainsi son coût de production et d'entretien. En effet, l'ensemble ne comprend que deux pièces principales, sans éléments de liaison comme des vis. Ainsi, outre la réduction de la masse globale de l'ensemble, l'étape de démontage et remontage du cône avant lors de maintenance sous l'aile, typiquement lorsque l'aéronef est au parking en aéroport, est moins fastidieuse, plus courte, et moins sujette à des erreurs. De plus, l'usinage de filetages circonférentiels est une étape de fabrication connue et maîtrisée de l'Homme du métier. L'implémentation de l'invention au niveau industriel n'engendre donc aucun surcoût et, même, retire des coûts liés à des délais d'intervention pour retirer et remonter les vis de liaison. Enfin l'utilisation d'outil de serrage adéquat permet de préserver la peinture dont sont enduits cône et virole. En effet, l'utilisation de vis de serrage dans l'art antérieur entraîne généralement l'écaillage de la peinture. 3053430 DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1, déjà décrite, représente un cône avant de turbomachine selon l'art antérieur, - La figure 2, déjà décrite également, représente une vue en coupe d'un exemple d'assemblage d'un cône avant sur une virole avant selon l'art antérieur, - La figure 3 illustre un exemple d'ensemble comprenant un cône et une virole avant conforme à un mode de réalisation de l'invention, - La figure 4a est une vue en coupe d'un mode de réalisation des brides respectives du cône et de la virole avant disposés avant serrage, - La figure 4b est une vue en coupe d'un mode de réalisation des brides respectives du cône et de la virole avant en fin de serrage. - La figure 5a est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation des brides respectives du cône et de la virole avant disposés avant vissage - La figure 5b est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation des brides respectives du cône et de la virole avant en fin de serrage. - La figure 6 est une vue en coupe d'un autre mode possible de réalisation des brides respectives du cône et de la virole avant DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION On va maintenant décrire au moins un ensemble 1 de turbomachine conforme à une mode de réalisation de l'invention. L'ensemble 1 comprend un cône avant 3, le cône avant étant une pièce de révolution autour d'un axe X-X de la turbomachine, de forme conique. L'ensemble 1 comprend en outre une virole avant 5, pièce annulaire de révolution autour de l'axe X-X de la turbomachine, située immédiatement en aval du cône avant par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. 3053430 6 L'ensemble cône-virole avant est solidaire de la soufflante (non représentée), en aval de cet ensemble, et est donc solidaire d'un arbre rotatif (non représenté) de la turbomachine. Cet ensemble permet d'orienter le flux d'air vers la soufflante de la turbomachine. De plus, l'ensemble comprend un joint d'étanchéité 40 disposé entre le cône avant et la virole avant. On va décrire plus en détails les différents composants de l'ensemble. Cône avant Le cône avant 3 comprend, à son extrémité aval, une bride annulaire 30 d'assemblage à la virole avant 5 par vissage. Cette bride 30 comprend deux surfaces distinctes : une surface annulaire radiale 31, et une surface annulaire tangentielle 32. En référence aux figures 4a, 4b, 5a et 5b, dans un mode de réalisation possible de l'invention, la surface annulaire tangentielle 32 de la bride est située en amont de la surface annulaire radiale 31 de la bride, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. Ladite surface annulaire tangentielle se trouve alors sur une surface radialement interne du cône avant. En référence à la figure 6, dans un autre mode de réalisation possible de l'invention, la surface annulaire tangentielle 32 de la bride est située en aval de la surface annulaire radiale 31 de la bride, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. Ladite surface se trouve alors sur une surface radialement externe du cône avant. La bride annulaire 30 du cône avant 3 comprend un outre un filetage circonférentiel 33 agencé sur la surface annulaire tangentielle 32 de la bride 30. Ce filetage circonférentiel permet le montage par vissage du cône avant 3 sur la virole avant 5. Le filetage s'étend ainsi sur une pluralité de tours, de préférence entre 2 et 10 tours, par exemple sur 4, 5 ou 6 tours. De plus, le sens de filetage est choisi de manière adéquate, de sorte à ce que la mise en rotation de la soufflante tende à accentuer le serrage. Avantageusement, la surface annulaire tangentielle 32 de la bride 30 comprend une surface de guidage 34 adjacente au filetage circonférentiel 33. Cette surface de guidage est de préférence une surface lisse, dépourvue de filetage ou 3053430 7 d'aspérité, et apte à venir en appui contre une surface de centrage complémentaire 39 de la virole avant 5, décrite ci-après, pour permettre de centrer les deux pièces l'une par rapport à l'autre. Cette surface de guidage peut se situer en amont, ou en aval dudit filetage circonférentiel suivant deux modes de réalisation possibles de l'invention. En référence aux figures 4a et 4b, la surface de guidage 34 peut être située en amont du filetage 33. En variante, en référence aux figures 5a et 5b, la surface de guidage 34 du cône est située en aval du filetage 33. Virole avant La virole avant comprend en outre, à son extrémité amont, une bride annulaire 35 d'assemblage au cône 3 par vissage. Cette bride 35 comprend deux surfaces distinctes : une surface annulaire radiale 36, et une surface annulaire tangentielle 37. En référence aux figures 4a, 4b, 5a et 5b, dans un mode de réalisation possible de l'invention, la surface annulaire tangentielle 37 de la bride est située en amont de la surface annulaire radiale 36 de la bride, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. Ladite surface annulaire tangentielle se trouve alors sur une surface radialement externe de la virole avant. En référence à la figure 6, dans un autre mode de réalisation possible de l'invention, la surface annulaire tangentielle 37 de la bride est située en aval de la surface annulaire radiale 36 de la bride, par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. Ladite surface annulaire tangentielle se trouve alors sur une surface radialement interne de la virole avant. La bride annulaire 35 de la virole avant 5 comprend un outre un filetage circonférentiel 38 agencé dans la surface annulaire tangentielle 37 de la bride. Ce filetage circonférentiel permet le montage par vissage du cône avant 3 sur la virole avant 5, il est donc adapté pour coopérer avec le filetage 33 du cône avant. Le filetage 38 s'étend ainsi sur une pluralité de tours, de préférence entre 2 et 10 tours, par exemple sur 4, 5 ou 6 tours. Avantageusement, la surface annulaire tangentielle 37 de la bride 35 comprend une surface de guidage 39 adjacente au filetage circonférentiel 38. Cette 3053430 8 surface de guidage peut se situer en amont ou en aval dudit filetage circonférentiel, selon les deux modes de réalisation représentés respectivement sur les figures 4a et 4b d'une part, et 5a et 5b d'autre part. En référence aux figures 4a et 4b, la surface de guidage 39 peut être située en amont du filetage 38. En variante, en référence aux figures 5a et 5b, la surface de guidage 39 de la virole est située en aval du filetage 38. En référence aux figures 4a, 4b, 5a 5b, et 6 le joint d'étanchéité est un joint annulaire 40, disposé entre le cône avant 3 et la virole avant 5. Plus précisément, le joint 40 est situé entre les surfaces annulaires radiales respectives 31, 36 des brides respectives 30, 35 du cône et de la virole avant, le cas échéant dans des gorges respectives 42, 43 pratiquées dans lesdites surfaces annulaires radiales respectives desdites brides. Le montage par vissage du cône avant 3 sur la virole avant 5 assure ainsi une mise en compression du joint d'étanchéité 40 entre le cône avant 3 et la virole avant 5. Cette mise en compression du joint d'étanchéité assure une étanchéité totale de la jonction entre le cône avant et la virole avant. En effet, la présence du joint d'étanchéité mis en compression empêche l'infiltration de liquide dans l'interstice 41 formé par la mise en contact des surfaces annulaires 31 et 36 respectives des brides respectives 30 et 35 du cône et de la virole avant. Arrêt en rotation L'ensemble 1 comprend en outre un système d'arrêt en rotation relative des filetages respectifs du cône avant et de la virole avant. Avantageusement, en référence aux figures 4a, 4b, 5a et 5b, le système d'arrêt en rotation comprend une bague en polymère 50. Ladite bague peut être disposée dans une gorge circonférentielle 51 agencée dans la bride 30 du cône à l'extrémité amont du filetage circonférentiel 33 de la surface annulaire tangentielle 32 de la bride 30 du cône avant 3. 3053430 9 En variante, la bague 50 peut être disposée dans une gorge circonférentielle agencée dans la bride 35 de la virole, à l'extrémité aval du filetage circonférentiel 38 de la surface annulaire tangentielle 37 de la bride 35 de la virole. A la fin du vissage, en référence aux figures 4b et 5b, l'extrémité amont du filetage circonférentiel 38 de la surface annulaire tangentielle 37 de la bride 35 de la virole avant 5, vient en contact de la bague 50 pour la déformer dans son logement rigide 51. De manière connue en soi, la déformation induite par la mise en contact du filetage 38 et de la bague 50 assure, par frottement, un blocage en rotation dudit filetage 38 par rapport au filetage 33. La bague ainsi décrite est comprise comme une pièce d'usure apte à être échangée autant de fois que nécessaire, au bout d'un certain cycle de montages-démontages. En variante, le système d'arrêt en rotation comprend une colle réversible, ou « frein filet », dont les filetages circonférentiels respectifs 33 et 38 sont induits avant le vissage. Par « réversible », l'Homme du métier comprend qu'il est question de couple appliqué lors de la rotation. Une fois le vissage terminé et la colle séchée, la rotation de dévissage est empêchée sur une plage de couple de dévissage appliquée au système correspondant à des couples usuels pouvant s'appliquer entre le cône avant et la virole avant lors du fonctionnement de la turbomachine. Cependant, au-delà d'une valeur seuil de couple appliquée, la colle n'est plus en mesure de s'opposer au dévissage, qui est alors possible et entraine une fracturation de la colle séchée. La colle fracturée est ensuite retirée des filetages respectifs de sorte à pouvoir à nouveau les induire de colle neuve pour renouveler l'opération. Le système d'arrêt en rotation peut également comprendre la combinaison d'une bague en polymère 50 et de colle réversible. Il va de soi que le champ de l'invention ne se limite pas aux systèmes d'arrêt précédemment décrits. L'homme du métier comprend qu'il est également possible de permettre l'arrêt en rotation au moyen d'éléments mécaniques d'arrêt en rotation connus de l'Homme du Métier, comme par exemple l'association d'orifices pratiqués dans les surfaces tangentielles des brides respectives, et de vis de butée, ces éléments mécaniques pouvant être utilisés en remplacement des moyens décrits ci-avant ou en combinaison avec ceux-ci. 3053430 Vissage et dévissage Le vissage et dévissage du cône avant et de la virole avant est effectué au moyen d'outillages spécialisés. A cet effet, sont pratiqués au niveau d'une surface radialement externe 6 du cône avant, des points d'appui 60 d'outils de serrage, au moins au nombre de trois, et répartis de manière régulière sur toute la surface du En référence aux figures 3, 4a, 4b, 5a et 5b ces points d'appui sont avantageusement formés en creux par rapport à la surface radialement externe 6 du cône, pour permettre la mise en prise d'un outil de serrage. Par exemple, les points d'appui 60 peuvent être formés par des encoches pratiquées dans une surface radialement externe du cône avant, par exemple des encoches circulaires. En variante, ces points d'appui peuvent également prendre la forme de méplats ou de rainures. On comprend par rainure, un point d'appui en forme de creux qui possède une dimension transverse privilégiée. En tout état de cause, ces points d'appui peuvent prendre des formes quelconques suivant le type d'outil de serrage utilisé lors du vissage. L'ensemble proposé permet donc un montage simplifié et étanche d'un cône avant sur une virole avant de turbomachine. REVENDICATIONS1. Ensemble (1) comprenant : - un cône avant (3) de turbomachine, - une virole avant (5) de turbomachine, en aval du cône par rapport à un écoulement d'air dans la turbomachine, - un joint d'étanchéité (40) disposé entre le cône avant et la virole avant, l'ensemble étant caractérisé en ce que le cône avant et la virole avant comprennent chacun un filetage circonférentiel (33, 38), lesdits filetages (33, 38) étant adaptés pour coopérer de sorte à autoriser un montage par vissage du cône avant (3) sur la virole avant (5), le montage assurant une mise en compression du joint d'étanchéité (40) entre ledit cône avant (3) et ladite virole avant (5). 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le cône (3) et la virole (5) avant comprennent chacun une surface d'assemblage (32, 37) portant un filetage respectif (33, 38), ladite surface (32, 37) étant une surface annulaire tangentielle centrée sur un axe (X-X) de la turbomachine. 3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel la surface d'assemblage (32) du cône avant (3) est radialement interne audit cône (3), et dans lequel la surface d'assemblage (37) de la virole avant est radialement externe à ladite virole. 4. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel la surface d'assemblage (32) du cône avant (3) est radialement externe audit cône (3), et dans lequel la surface d'assemblage (37) de la virole avant (5) est radialement interne à ladite virole (5). 5. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque surface d'assemblage (32, 37) du cône (3) et de la virole (5) comprend une surface de guidage (34, 39) adjacente au filetage circonférentiel respectif (33, 38). 6. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel la surface de guidage (34, 39) est disposée en amont du filetage (33, 38) par rapport au sens d'écoulement de l'air dans la turbomachine. 3053430 12 7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le cône (3) et la virole (5) avant comprennent une surface annulaire radiale (32, 36) par rapport à l'axe (X-X), lesdites surfaces (32, 36) étant adaptées pour venir en contact l'une contre l'autre lors du vissage, de sorte à comprimer le joint d'étanchéité annulaire (40) disposé entre lesdites surfaces. 8. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un système d'arrêt en rotation relative des filetages. 9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel le système d'arrêt en rotation comprend une bague en polymère (50) montée sur une extrémité amont d'un filetage (33, 38) et/ou une colle réversible. 10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le cône avant (3) comprend une surface radialement externe (6) comprenant au moins trois points d'appui (60) d'un outil de serrage, lesdits points étant régulièrement répartis sur la circonférence de ladite surface. 11. Ensemble selon la revendication 10, dans lequel chaque point d'appui (60) est formé en creux par rapport à la surface, en étant formé par l'un parmi le groupe suivant : encoche, rainure, ou méplat, de forme quelconque, pratiqués au niveau de la surface radialement externe de la base du cône avant. 12. Turbomachine, comprenant un ensemble (1) selon l'une des revendications précédentes.