Brevet FR3056653A1 — publié le 20180330

COUPELLE POUR PROTEGER UN ORIFICE DE FIXATION D'UNE PIECE DE TURBOMACHINE, SYSTEME DE PROTECTION ASSOCIE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est relatif au domaine des turbomachines. L'invention concerne une coupelle de protection pour protéger un orifice de fixation d'une pièce de turbomachine tel qu'un capot d'entrée. En outre, l'invention se rapporte à un système de protection dudit orifice de fixation. ARRIÈRE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les turbomachines comportent généralement, au niveau d'une partie amont, un capot d'entrée présentant une forme générale conique. La figure 1 représente une partie amont d'une turbomachine 1, du type turboréacteur. Sur la figure 1, on peut voir d'amont en aval, une entrée d'air 2, une soufflante 3 comportant des aubes 8. La soufflante 3 est centrée sur un axe longitudinal X de la turbomachine 1. On note que l'amont et l'aval sont à considérer relativement au sens d'écoulement de l'air A au sein de la turbomachine 1 en fonctionnement. Le capot d'entrée 4, en amont de la soufflante 3, comporte un cône 5 d'axe X et une virole 6 montée fixement sur ledit cône 5. Afin de relier mécaniquement le cône 5 à la virole 6, le cône 5 comporte des orifices de fixation 51 permettant de recevoir des moyens de fixation 7. La figure 2 représente un orifice de fixation 51 dans lequel est positionné un moyen de fixation 7, telle qu'une vis. En référence à la figure 2, chaque orifice de fixation 51 du cône 5 comporte : - une paroi latérale 52 cylindrique, 3056653 2 - une partie inférieure 53 qui sert de point d'appui à une tête 71 du moyen de fixation 7, - une ouverture traversante 531, ménagée dans la partie inférieure 53, adaptée pour le passage d'une tige 72 du moyen de fixation 7. 5 La virole 6 comporte un trou traversant 61 positionné en vis-à-vis de l'ouverture traversante 531 lors de l'assemblage du cône 5 et de la virole 6 de sorte que la tige 72 du moyen de fixation 7 traverse l'ouverture traversante 531 et le trou traversant 61. Par ailleurs, une coupelle 9 est positionnée entre la tête 71 du moyen de fixation 7 et la partie inférieure 53 de l'orifice de fixation 51 tel que représenté à la figure 2. La coupelle 9 permet d'éviter le matage ou le marquage de la partie inférieure 53 de l'orifice de fixation 51 par le moyen de fixation 7 lors du fonctionnement de la turbomachine 1. Cependant, des zones d'usure Z1 et Z2 ont été constatées au niveau des 15 orifices de fixation 51. En particulier, des premières zones d'usure Z1 au niveau de la paroi latérale 52 de l'orifice de fixation 51 sont dues aux impacts d'outils utilisés lors des opérations de montage/démontage des moyens de fixation 7 ; ces zones d'usure sont également dues à des projections diverses (cailloux, sable...). En outre, des secondes zones d'usures Z2 sont localisées sur la 20 surface supérieure 54 du cône 5, autour de l'orifice de fixation 51. Ces secondes zones d'usure Z2 sont dues notamment aux projections de cailloux ou encore de sable qui érodent la surface supérieure 54 du cône 5. La présence de telles zones d'usure impacte la durée de vie du cône de la turbomachine. De plus, de nombreuses opérations de maintenance sont 25 nécessaires pour « corriger » les différents impacts présents sur le cône ce qui est couteux. DESCRIPTION GÉNÉRALE DE L'INVENTION Dans ce contexte, l'invention vise à fournir une solution simple et facile à mettre en oeuvre pour limiter l'usure du cône au niveau de l'orifice de fixation. 3056653 3 Selon un premier aspect, l'invention concerne une coupelle pour protéger un orifice de fixation ménagé dans une pièce de turbomachine s'étendant suivant un axe longitudinal, la pièce de turbomachine présentant une surface supérieure et l'orifice de fixation comportant une paroi latérale et une partie 5 inférieure présentant une ouverture traversante pour recevoir un moyen de fixation, ladite coupelle formant un corps creux comportant : - une portion inférieure, ou base, destinée à recouvrir la partie inférieure de l'orifice de fixation, - un trou débouchant ménagé dans la portion inférieure de la coupelle, ledit trou débouchant étant destiné à être positionné en vis-à-vis de l'ouverture traversante de l'orifice fixation, - une portion latérale, ou bord, présentant : o une première extrémité dans le prolongement de la portion inférieure de la coupelle et, 15 o une deuxième extrémité. En outre, la portion latérale de la coupelle est destinée à recouvrir la paroi latérale de l'orifice de fixation de sorte que la deuxième extrémité de la portion latérale de la coupelle dépasse de la surface supérieure de la pièce de turbomachine pour assurer la protection de l'orifice de fixation. zo La coupelle selon le premier aspect de l'invention permet de résoudre les problèmes préalablement cités. Lorsque la coupelle est positionnée dans l'orifice de fixation, celle-ci épouse la forme dudit orifice de sorte que la partie inférieure ainsi que la paroi latérale dudit orifice soient intégralement recouverts par la coupelle, protégeant ainsi 25 l'orifice d'éventuels impacts lors du montage/démontage du moyen de fixation. En effet, lors du montage ou du démontage du moyen de fixation dans le trou débouchant et l'ouverture traversante, respectivement, de la coupelle et l'orifice de fixation, les éventuels impacts d'outils apparaitront sur la portion latérale de la coupelle et non plus sur la paroi latérale de l'orifice de fixation. 3056653 4 En outre, étant donné que la portion latérale de la coupelle s'étend sur la paroi latérale de l'orifice de fixation de sorte qu'elle dépasse de la surface supérieure de la pièce de turbomachine, ladite surface supérieure est protégée des impacts dus aux agressions extérieures (cailloux, sable etc.) car la deuxième 5 extrémité de la coupelle forme « un bouclier » protégeant la surface supérieure du cône entourant l'orifice de fixation. La coupelle selon l'invention est donc une solution simple et peu couteuse qui permet de protéger le cône, au niveau de l'orifice de fixation, contre les agressions extérieurs et les impacts d'outils de montage/démontage. Ainsi, 10 l'utilisation d'une telle coupelle permet d'augmenter la durée de vie du cône et de réduire le nombre et la durée des opérations de maintenance. La coupelle selon le premier aspect de l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. 15 Selon un mode de réalisation non limitatif, la hauteur de la portion latérale, mesurée entre la première extrémité et la deuxième extrémité, varie le long de la périphérie de la coupelle. Selon un mode de réalisation non limitatif, la deuxième extrémité de la portion latérale de la coupelle est biseautée. zo Selon un mode de réalisation non limitatif, l'épaisseur suivant la dimension axiale de la portion latérale varie le long de la périphérie de la coupelle. Selon un mode de réalisation non limitatif, la coupelle est réalisée en acier. Selon un mode de réalisation non limitatif, la portion latérale présente une surface extérieure cylindrique. 25 Selon un mode de réalisation non limitatif, la portion latérale présente une surface extérieure comportant une première partie cylindrique et une seconde partie présentant au moins une face globalement plane. 3056653 5 L'invention a également pour objet un système de protection d'un orifice de fixation ménagé dans une pièce de turbomachine présentant une surface supérieure et une surface latérale, ledit système de protection comportant: - l'orifice de fixation comportant une paroi latérale et une partie 5 inférieure, - une coupelle selon le premier aspect, positionnée dans l'orifice de fixation de sorte à recouvrir la partie inférieure et la paroi latérale de l'orifice de fixation. 10 Le système de protection selon le deuxième aspect de l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles Selon un mode de réalisation non limitatif, la pièce de turbomachine comporte 15 un bord formant une jonction entre la surface supérieure et la surface latérale de ladite pièce de turbomachine, l'orifice de fixation étant ménagé dans ledit bord. Enfin, selon un troisième aspect, l'invention concerne un cône de turbomachine comportant un système de protection selon le deuxième aspect de l'invention. zo L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit et en référence aux figures dont la liste est donnée ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif. La figure 1, déjà décrite, représente une vue en demi-coupe longitudinale d'une 25 partie amont de turbomachine. La figure 2, déjà décrite, représente une coupelle selon l'art antérieur positionné dans un orifice de fixation du cône représenté à la figure 1. 3056653 6 La figure 3a représente une coupelle, selon un premier mode de réalisation de l'invention, positionnée dans un orifice de fixation d'un cône de turbomachine. La figure 3b est un agrandissement d'une zone entourée de la figure 3a. La figure 3c représente une vue de dessus de la coupelle, représentée à la 5 figure 3a, positionnée dans l'orifice de fixation du cône. La figure 4a représente un orifice de fixation du cône et une coupelle selon un second mode de réalisation de l'invention. La figure 4b représente une vue en perspective de l'orifice de fixation et la coupelle présentés à la figure 4a. lo DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION L'invention concerne une coupelle 10 destinée à protéger un orifice de fixation 11 d'une pièce de turbomachine 1, par exemple un cône 12 de turbomachine 1 tel que représenté à la figure 3a. L'orifice de fixation 11, ménagé dans une partie extrémale aval 122 du cône 12, 15 est destiné à recevoir un moyen de fixation 13 pour assembler le cône 12 à une virole 14. On note que l'amont et l'aval sont à considérer relativement au sens d'écoulement d'air A au sein de la turbomachine 1 en fonctionnement. En référence à la figure 3a, chaque orifice de fixation 11 comporte: - une paroi latérale 111, 20 - une partie inférieure 112 formant le fond de l'orifice de fixation 11, - une ouverture traversante 113, ménagée dans la partie inférieure 112. La virole 14, positionnée en aval du cône 12, présente une butée 141 ménagée dans une partie extrémale amont 143 de la virole 14. La butée 141 s'étend perpendiculairement à une surface latérale 144 de la virole 14, en direction de 25 l'amont de la turbomachine 1 de sorte que la partie extrémale amont 143 de la virole 14 présente globalement la forme d'un « L ». 3056653 7 Le cône 12 est fixé à la virole 14 de manière à ce que la partie inférieure 112 et la paroi latérale 111 de l'orifice de fixation 11 du cône 12 soient en appui, respectivement, contre la butée 141 et la paroi latérale 144 de la virole 14. De plus, un trou traversant 142 est ménagé dans la butée 141 de sorte que lorsque 5 le cône 12 et la virole 14 sont assemblés, ledit trou traversant 142 est en vis-à- vis de l'ouverture traversante 113 ménagée dans le cône 12. Par ailleurs, selon un mode de réalisation non limitatif, le cône 12 est réalisé en aluminium. Un moyen de fixation 13, sous la forme d'une vis, comporte une tête 131 et une tige 132. Le moyen de fixation 13 est positionné dans l'orifice de fixation 11 de sorte que la tête 131 du moyen de fixation 13 soit en appui sur la partie inférieure 112 de l'orifice de fixation 11. La tige 132 du moyen de fixation 12 traverse l'ouverture traversante 113 de l'orifice de fixation 11 et le trou traversant 142 de la virole 14. Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 3a, la coupelle 10 est 15 positionnée dans l'orifice de fixation 11 de sorte à épouser la forme dudit orifice de fixation 11 et ainsi de le protéger contre d'éventuels impacts d'outils, du moyen de fixation 13 ou encore de cailloux, de sable. Dans le premier mode de réalisation présenté aux figures 3a, 3b et 3c, la coupelle 10 forme un corps creux cylindrique. En effet, dans ce mode de 20 réalisation, l'orifice de fixation 11 présente une surface extérieure 106 cylindrique et s'étend selon un axe Y, perpendiculaire à l'axe longitudinal X de la turbomachine 1. La coupelle 10 présente, en outre, des dimensions adaptées à son positionnement dans l'orifice de fixation 11. En particulier, la coupelle 10 comporte: 25 - une portion inférieure 101, ou base, - un trou débouchant 102 ménagé dans la portion inférieure 101, - une portion latérale 103, ou bord, ce dernier s'étendant latéralement depuis la base dont il est solidaire. 3056653 8 La portion inférieure 101 de la coupelle 10 recouvre la partie inférieure 112 de l'orifice de fixation 11. Le trou débouchant 102 est positionné en vis-à-vis de l'ouverture traversante 113 de l'orifice fixation 11 et du trou traversant 142 de la virole 14 pour recevoir 5 la tige 132 du moyen de fixation 13. La portion latérale 103 de la coupelle 10 recouvre la paroi latérale 111 de l'orifice de fixation 11. De cette manière, la coupelle 10 protège toute la paroi latérale 111 de l'orifice de fixation 11 contre d'éventuels impacts par des outils utilisés lors des opérations de montage/démontage du moyen de fixation 13. Par ailleurs, la paroi latérale 111 de l'orifice de fixation 11 présente une première extrémité 104 et une deuxième extrémité 105. La première extrémité 104 est dans le prolongement de la portion inférieure 101 de la coupelle 10 tandis que la deuxième extrémité 105 est une extrémité annulaire libre. Comme on peut le voir sur la figure 3b, la deuxième extrémité 105 de la portion latérale 15 103 de la coupelle 10 dépasse de la surface supérieure 121 du cône 12. Plus, précisément, la deuxième extrémité 105 de la coupelle 10 dépasse par rapport à la surface supérieure 121 du cône 12 au niveau d'une partie aval de ladite coupelle 10. En d'autres termes, la deuxième extrémité 105 forme une saillie par rapport à la surface supérieure 121 du cône 12. Une telle saillie assure la 20 protection de la surface supérieure 121 du cône 12 car la deuxième extrémité 105 fait office de « bouclier » pour ladite surface supérieure 121 en cas d'agression extérieure provoquée par des cailloux ou du sable. Selon un mode de réalisation non-limitatif, la coupelle 10 est réalisée dans un matériau suffisamment résistant pour ne pas rompre lors du fonctionnement de 25 la turbomachine 1 ou en cas d'agressions extérieures. Ainsi, avantageusement, la coupelle 10 est réalisée en acier. Par ailleurs, on peut voir sur les figures 3a et 4a, que la surface supérieure 121 du cône 12 présente une inclinaison par rapport à la partie inférieure 112 de 3056653 9 l'orifice de fixation 11. En d'autres termes, la surface supérieure 121 du cône 12 n'est pas perpendiculaire à l'axe Y selon lequel s'étend l'orifice de fixation 11. Ainsi, de la même manière, le plan passant par la deuxième extrémité 105 de la coupelle 10 présente une inclinaison sensiblement identique à celle de la 5 surface supérieure 121 du cône 12. En d'autres termes, la hauteur H mesurée entre la première extrémité 104 et la deuxième extrémité 105 de la portion latérale 103 de la coupelle 10 varie le long de la périphérie de ladite portion latérale 103. On note que dans le premier mode de réalisation, la périphérie de la portion latérale 103 correspond à la circonférence de ladite portion latérale 10 103. Pour les mêmes raisons, la deuxième extrémité 105 présente une surface biseautée suivant l'inclinaison de la surface supérieure 121 du cône 12. Les figures 4a et 4b représentent la coupelle 10 et l'orifice de fixation 11 selon un second mode de réalisation. En effet, comme on peut le voir sur les figures 4a et 4b, la coupelle 10 et 15 l'orifice de fixation présentent une forme différente de la forme cylindrique représentée aux figures 3a à 3c. Comme on peut le voir sur la figure 4b, le cône 12 présente un bord 124 circulaire formant une jonction entre la surface supérieure 121 et une surface latérale 123 du cône 12. La surface latérale 123 du cône 12 s'étend 20 perpendiculairement à l'axe longitudinal X de la turbomachine 1. Ainsi, dans ce second mode de réalisation, l'orifice de fixation 11 est ménagé dans le bord 124 du cône 12. En d'autres termes, l'orifice de fixation 11 est ménagé dans la surface supérieure 121 du cône 12 et débouche dans la surface latérale 123 du cône 12. 25 Par ailleurs, à la différence de la coupelle 10 présentée aux figures 3a à 3c, dans ce second mode de réalisation, la portion latérale 103 de la coupelle 10 présente une surface extérieure 106 comportant une première partie 107 3056653 10 cylindrique et une seconde partie 109 présentant au moins une face 108 globalement plane . Ainsi, lorsque la coupelle 10 est positionnée dans l'orifice de fixation 11, la face 108 globalement plane de la coupelle 10 est dans le prolongement de la 5 surface latérale 123 du cône 12 ce qui facilite le montage de la coupelle 10 dans l'orifice de fixation 11 De plus, comme on peut le voir sur les figures 4a et 4b, l'épaisseur e de la portion latérale 103 varie le long de la périphérie de ladite coupelle 10. La coupelle 10 et l'orifice de fixation 11 selon le second mode de réalisation 10 permettent d'éviter des erreurs de montage de la coupelle 10 dans l'orifice de fixation 11. En effet, dans le premier mode de réalisation une erreur d'indexation de la coupelle 10 est possible. En cas d'erreur par l'opérateur, la protection de l'orifice de fixation 11 ne sera assuré que partiellement. Le second mode de réalisation permet d'éviter toute erreur d'indexation car la portion 15 latérale de la coupelle est visible par l'opérateur. REVENDICATIONS1. Coupelle (10) pour protéger un orifice de fixation (11) ménagé dans une pièce de turbomachine (12) s'étendant suivant un axe longitudinal X, la pièce de turbomachine (12) présentant une surface supérieure (121) et l'orifice de fixation (11) comportant une paroi latérale (111) et une partie inférieure (112) présentant une ouverture traversante (113) pour recevoir un moyen de fixation (13), ladite coupelle (10) formant un corps creux comportant : - une portion inférieure (101), ou base, destinée à recouvrir la partie inférieure (112) de l'orifice de fixation (11), - un trou débouchant (102) ménagé dans la portion inférieure (101) de la coupelle (10), ledit trou débouchant (102) étant destiné à être positionné en vis-à-vis de l'ouverture traversante (113) de l'orifice fixation (11), 15 - une portion latérale (103), ou bord, présentant : o une première extrémité (104) dans le prolongement de la portion inférieure (101) de la coupelle (10) et, o une deuxième extrémité (105), ladite coupelle (10) étant caractérisée en ce que la portion latérale (103) 20 est destinée à recouvrir la paroi latérale (111) de l'orifice de fixation (11) de sorte que la deuxième extrémité (105) de la portion latérale (103) de la coupelle (10) dépasse de la surface supérieure (121) de la pièce de turbomachine (12) pour assurer la protection de l'orifice de fixation (11). 25 2. Coupelle (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la hauteur (H) de la portion latérale (103), mesurée entre la première extrémité (104) et la deuxième extrémité (105), varie le long de la périphérie de la coupelle (10). 3056653 12 3. Coupelle (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième extrémité (105) de la portion latérale (103) de la coupelle (10) est biseautée. 4. Coupelle (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en 5 ce que l'épaisseur (e), suivant la dimension axiale, de la portion latérale (103) varie le long de la périphérie de ladite coupelle (10). 5. Coupelle (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en acier. 6. Coupelle (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion latérale (103) présente une surface extérieure (106) cylindrique. 7. Coupelle (10) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la portion latérale (103) présente une surface extérieure (106) comportant une première partie (107) cylindrique et une seconde partie (109) présentant au moins une face (108) globalement plane . 8. Système (20) de protection d'un orifice de fixation (11) ménagé dans une pièce de turbomachine (12) présentant une surface supérieure (121) et une surface latérale (123), ledit système de protection (20) étant caractérisé en ce que il comporte : - l'orifice de fixation (11) comportant une paroi latérale (111) et une partie inférieure (112), et en ce que le système comporte - une coupelle (10) selon l'une des revendications 1 à 7, positionnée dans l'orifice de fixation (11) de sorte à recouvrir la partie inférieure (112) et la paroi latérale (111) de l'orifice de fixation (11). 9. Système (20) de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce de turbomachine (12) présente un bord (124) formant une jonction entre la surface supérieure (121) et la surface latérale (123) de 3056653 13 ladite pièce de turbomachine (12), l'orifice de fixation (11) étant ménagé dans ledit bord (124). 10. Cône (12) de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte un système de protection (20) selon l'une des revendications 8 à 9. 5 10 15 20 25 30