Brevet FR3052488A1 — publié le 20171215

CARTER D'ECHAPPEMENT DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un carter, en particulier d'échappement, de turbomachine d'aéronef. ETAT DE L'ART De façon connue, un carter d'échappement de turbomachine comprend un moyeu intérieur et une virole extérieure s'étendant autour du moyeu. La virole est configurée pour définir avec le moyeu une veine annulaire d'écoulement d'un flux de gaz et est reliée rigidement au moyeu par des bras sensiblement radiaux par rapport à un axe longitudinal de la turbomachine. Un carter d'échappement est monté en aval (par référence à l'écoulement des gaz dans la turbomachine) d'une turbine et le flux de gaz 15 qui traverse le carter d'échappement est donc le flux de gaz d'échappement sortant de la turbine. Une turbomachine peut comprendre d'autres carters similaires tels qu'un carter intermédiaire ou un carter interturbine plus connu sous sa désignation anglaise TVF pour « Turbine Vane Frame ». Un carter 20 intermédiaire est intercalé entre un compresseur basse pression et un compresseur haute pression de la turbomachine, et est donc traversé par un flux de gaz sortant du compresseur basse pression et destiné à alimenter le compresseur haute pression. De manière traditionnelle, les bras du carter permettent le passage 25 d'éléments de servitudes de manière à ne pas perturber l'écoulement du flux à l'intérieur de la veine, de tels bras étant tubulaires et comprenant chacun une cavité interne de passage des éléments de servitudes. Un élément de servitudes peut comprendre par exemple un ou plusieurs conduits d'air et/ou un ou plusieurs conduits d'huile et/ou un ou 30 plusieurs câbles électriques, etc. De manière générale, chacun des éléments de servitudes permet de relier au moins un premier équipement 3052488 2 situé radialement à l'intérieur de la veine à au moins un deuxième équipement situé radialement à l'extérieur de la veine du carter. Sur les moteurs de forte puissance, un élément de servitudes comporte un corps longitudinal définissant un axe d'allongement et au 5 moins un amortisseur de calage à l'intérieur de la cavité, cet amortisseur permettant notamment d'éviter que l'élément de servitudes ne rentre en résonnance, et ainsi ne se dégrade, lorsqu'il est soumis aux différentes sollicitations vibratoires générées par la turbomachine en fonctionnement. Il est connu d'utiliser deux amortisseurs montés tête-bêche se 10 présentant chacun sous la forme d'une lame courbée, flexible, et délimitée latéralement par des flancs. Chaque lame comprend, d'une part, une portion fixée au corps de l'élément, et d'autre part, une portion libre. Chaque lame est positionnée à plat sur l'élément de servitudes, elle s'étend suivant un axe transversal perpendiculaire à l'axe d'allongement de l'élément et est configurée pour se déformer dans un plan transversal perpendiculaire à l'axe d'allongement. L'élément de servitudes est configuré pour être monté dans la cavité dans une direction sensiblement parallèle à l'axe d'allongement de l'élément. Lors de son montage, les portions libres sont contraintes de sorte que ces dernières exercent chacune sur une paroi délimitant latéralement la cavité un effort de rappel nécessaire pour que les amortisseurs puissent pleinement assurer leur fonction. Le montage/démontage de l'élément de servitudes présente quelques difficultés. Premièrement, lors de l'introduction de l'élément de servitudes dans la cavité, les arêtes vives présentes sur les flancs des amortisseurs rentrent en contact avec la paroi de la cavité et ainsi s'opposent à son introduction. L'opérateur se trouve alors dans l'obligation d'opérer par un mouvement de va et vient et/ou de forcer de manière excessive au risque de détériorer les amortisseurs et/ou la paroi de la cavité, et au détriment de la productivité. 3052488 3 Le montage est d'autant plus critique du fait que les portions libres exercent chacune un effort de rappel sur la paroi de la cavité. Deuxièmement, à la suite du montage et des difficultés rencontrées mentionnées ci-dessus, il s'avère généralement impossible de démonter 5 l'élément de servitudes pour effectuer par exemple une opération de maintenance sans détériorer considérablement les amortisseurs et/ou la paroi de la cavité. L'objectif de la présente invention est de proposer un élément de servitudes résistant aux sollicitations vibratoires tout en optimisant son 10 montage/démontage dans un carter du type précité. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet un carter, en particulier d'échappement, pour une turbomachine, comprenant : - un moyeu intérieur ; 15 - une virole extérieure s'étendant autour du moyeu ; - au moins un bras tubulaire sensiblement radial reliant le moyeu à la virole, le bras comportant une cavité interne de passage d'un élément de servitudes ; - l'élément de servitudes ayant une forme allongée et étant configuré 20 pour être monté dans la cavité dans une direction sensiblement parallèle à un axe d'allongement de l'élément ; caractérisé en ce que l'élément comprend au moins un raidisseur ayant une forme allongée suivant l'axe d'allongement de l'élément. Premièrement, le raidisseur isole l'élément de servitudes vis-à-vis 25 des vibrations générées par la turbomachine, et autrement dit évite que l'élément de servitudes ne rentre en résonnance, et ainsi ne se dégrade, lorsqu'il est soumis aux différentes sollicitations vibratoires générées par la turbomachine en fonctionnement. Deuxièmement, à titre de comparaison avec un amortisseur, le fait 30 d'utiliser un raidisseur permet de s'affranchir du contact permanent entre l'amortisseur et la cavité, et ainsi de bénéficier des avantages suivants : 3052488 4 - minimiser les dégradations de l'élément de servitudes ou de la cavité lors du montage (réciproquement du démontage) de l'élément de servitudes ; - minimiser les efforts nécessaires au montage (réciproquement au démontage) de l'élément de servitudes ; 5 - absence de pont thermique entre l'élément de servitudes et le bras ; - faciliter les opérations de maintenance. Ces avantages sont d'autant plus vrais du fait de la forme allongée du raidisseur. Le carter selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des 10 caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le raidisseur est distant d'une paroi délimitant la cavité, lorsque l'élément est monté dans la cavité ; - le raidisseur comprend au moins une aile en saillie depuis l'élément vers 15 une paroi de la cavité, l'aile s'étendant longitudinalement suivant l'axe d'allongement de l'élément ; - au moins une aile fait saillie perpendiculairement à l'élément ou à une tangente à l'élément ; - le raidisseur est rapporté sur l'élément ; 20 - le raidisseur comprend une âme fixée à l'élément et à partir de laquelle fait saillie l'aile ; - le raidisseur comprend une deuxième aile en regard de la première aile, chaque aile délimitant l'âme suivant une direction perpendiculaire à l'axe d'allongement ; 25 - l'âme est ajourée ; - l'âme est en appui et fixée sur un flanc plan de l'élément ; - l'élément comprend un deuxième raidisseur accolé au premier raidisseur suivant l'axe d'allongement de l'élément ; - l'élément comprend un deuxième raidisseur monté de manière symétrique 30 par rapport au premier raidisseur suivant l'axe d'allongement de l'élément ; - les premier et deuxième raidisseurs sont identiques. 3052488 5 L'invention a pour deuxième objet une turbomachine comprenant un carter tel que décrit précédemment. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 5 et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de détail en coupe d'une turbomachine comprenant un carter selon l'invention ; 10 - la figure 2 est une vue de face du carter de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective d'un élément de servitudes selon un premier mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue en coupe de l'élément de servitudes selon un plan IV-IV de la figure 3 ; 15 - la figure 5 est une vue en perspective de détail de l'élément de servitudes de la figure 3 ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un élément de servitudes selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 7 est une vue en coupe de l'élément de servitudes selon un plan 20 VII-VII de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue en perspective illustrant le montage/démontage de l'élément de servitudes illustré sur les figures 3 à 5 dans une cavité d'un bras du carter ; - la figure 9 est une vue en coupe de l'élément de servitudes selon un plan 25 transversal, selon une variante de réalisation ; - la figure 10 est une vue en coupe de l'élément de servitudes selon un plan transversal, selon une variante de réalisation. DESCRIPTION DETAILLEE Sur la figure 1 est représenté un carter 1 d'une turbomachine 2 à 30 double flux, et plus précisément un carter 1 d'échappement situé entre une 3052488 6 turbine 3 basse pression et une tuyère 4 d'éjection des gaz de combustion issus de la turbine 3. Tel que représenté sur la figure 2, le carter 1 d'échappement comprend un moyeu 5 intérieur et une virole 6 extérieure s'étendant autour 5 du moyeu 5. La virole 6 est configurée pour définir avec le moyeu 5 une veine 7 annulaire d'écoulement du flux de gaz de combustion et est reliée rigidement au moyeu 5 par des bras 8 sensiblement radiaux (inclinés ou non inclinés) par rapport à un axe longitudinal X de la turbomachine 2. Le mode de réalisation illustré n'est en rien limitatif, la turbomachine 10 2 peut comprendre d'autres carters présentant une structure similaire, et ainsi le carter pourrait être par exemple un carter intermédiaire situé entre un compresseur basse pression et un compresseur haute pression (non visibles sur la figure 1). Par convention, dans la présente demande, les termes « intérieur » 15 et « extérieur », « inférieur » et « supérieur » sont définis radialement par rapport à l'axe longitudinal X de la turbomachine 2. Le carter 1 comprend au moins un bras 8 tubulaire comportant une cavité 9 interne (représentée en pointillés sur la figure 8) délimitée par une paroi 10, cette cavité 9 permettant le passage d'un élément 11 de 20 servitudes. Plus précisément, la cavité 9 débouche à la fois sur la virole 6 via un orifice 12 (figure 8) mais également sur le moyeu 5. Le passage des éléments 11 de servitudes dans les bras 8 présente notamment l'avantage de ne pas perturber l'écoulement du flux de gaz à l'intérieur de la veine 7, 25 et autrement dit limiter les pertes de charge. Un élément 11 de servitudes relie au moins un premier équipement situé radialement à l'intérieur de la veine 7 à au moins un deuxième équipement situé radialement à l'extérieur de la veine 7. Un tel élément 11 peut comprendre par exemple un ou plusieurs conduits d'air et/ou un ou 30 plusieurs conduits d'huile et/ou un ou plusieurs câbles électriques, etc. 3052488 7 Un élément 11 de servitudes a en général une forme allongée et comprend un corps 13 délimité à chaque extrémité par un connecteur 14, 15 permettant le branchement avec l'équipement correspondant, le corps 13 définissant un axe d'allongement A. 5 Par convention, dans la présente demande, on entend par « plan transversal » ou « direction transversale », respectivement, tout plan ou toute direction, perpendiculaire à l'axe d'allongement A de l'élément 11 de servitudes. Selon les modes de réalisation représentés sur les figures, le corps 10 13 est tubulaire et de section transversale oblongue (suivant un plan transversal), ce corps 13 comprenant ainsi deux flancs plans 16 parallèles et deux flancs arrondis 17 convexes, l'axe d'allongement A correspondant à l'axe de symétrie du corps 13. Les dimensions transversales du corps 13 sont sensiblement constantes suivant l'axe d'allongement A. Le corps 13 15 est délimité par un connecteur 14 intérieur et un connecteur 15 extérieur coudé délimité par un chapeau 18. Selon une variante de réalisation, le corps 13 peut avoir une section transversale circulaire, rectangulaire, carré, etc. L'élément 11 de servitudes comprend au moins un raidisseur 19 20 ayant une forme allongée suivant l'axe d'allongement A de l'élément 11, ou autrement dit le raidisseur 19 a un axe d'allongement sensiblement parallèle à l'axe d'allongement A de l'élément 11. Le raidisseur 19 permet notamment d'éviter que l'élément 11 de servitudes ne rentre en résonnance, et ainsi ne se dégrade, lorsqu'il est 25 soumis aux différentes sollicitations vibratoires générées par la turbomachine 2 en fonctionnement. Le raidisseur 19 comprend au moins une aile 20 en saillie depuis le corps 13 de l'élément 11 vers la paroi 10 de la cavité 9, l'aile 20 s'étendant longitudinalement suivant l'axe d'allongement A de l'élément 11. 30 Avantageusement, l'aile 20 est plane et fait saillie perpendiculairement, à 3052488 8 sa base, au corps 13 de l'élément 11 ou à une tangente au corps 13 de l'élément 11. Le nombre d'ailes 20 du raidisseur 19 est fonction de la raideur souhaitée. 5 Plus généralement, les caractéristiques structurelles et dimensionnelles du raidisseur 19 sont choisies de manière à ce que les fréquences propres associées aux modes propres de l'élément 11 soient éloignées des fréquences d'excitation issues du fonctionnement de la turbomachine 2 et auxquelles est soumis l'élément 11. 10 Selon les modes de réalisation illustrés sur les figures, le raidisseur 19 est rapporté sur le corps 13 de l'élément 11 et s'étend suivant l'axe d'allongement A sur plus de la moitié de la longueur (définie suivant l'axe d'allongement A) du corps 13. Selon un mode de réalisation représenté sur la figure 9, les ailes 20 15 sont venues de matière avec le corps 13 de l'élément 11. Plus précisément, selon les modes de réalisations illustrés sur les figures, un raidisseur 19 comprend une âme 21 plane délimitée transversalement à chacune de ses extrémités par une aile 20 sensiblement perpendiculaire à l'âme 21, le raidisseur 19 ayant ainsi en 20 section transversale une forme de U. Les dimensions transversales du raidisseur 19 sont sensiblement constantes suivant l'axe d'allongement A de l'élément 11. Le raidisseur 19 est par exemple réalisé en alliage à base de nickel mais cet exemple n'est en rien limitatif. 25 Le raidisseur 19 est par exemple obtenu à partir d'une opération de découpe dans une tôle puis une opération de pliage afin de lui donner sa forme finale. L'âme 21 est par exemple fixée sur le corps 13 de l'élément 11 par brasage ou soudage. Avantageusement, l'âme 21 est ajourée et comprend 30 ainsi des ouvertures 22, par exemple centrées et de forme oblongue (orientées suivant l'axe d'allongement A), afin de non seulement augmenter 3052488 9 la surface brasée ou soudée mais également minimiser la masse du raidisseur 19, et plus généralement de l'élément 11 de servitudes. Selon une variante de réalisation non représentée, l'âme 21 est par exemple fixée au corps 13 par vissage, boulonnage, rivetage, encliquetage, 5 collage, etc. Dans le cas où l'élément 11 de servitude comprend une couche calorifuge entourant le corps 13, le raidisseur 19 peut être directement fixé sur la couche calorifuge. Selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 5, 10 l'élément 11 comprend deux raidisseurs 19 montés de manière symétrique par rapport à l'axe d'allongement A, les raidisseurs 19 s'étendant suivant l'axe d'allongement A de l'élément 11. Plus précisément, l'âme 21 de chacun des raidisseurs 19 est ainsi en appui et fixée sur une face 23 externe d'un flanc plan 16 du corps 13 de 15 sorte que les ailes 20 fassent saillie depuis l'âme 21 en direction de la paroi 10 de la cavité 9, lorsque l'élément 11 est monté dans la cavité 9. Tel qu'illustré sur la figure 4, la largeur de l'âme 21 (mesurée dans un plan transversal) d'un raidisseur 19 est sensiblement égale à la largeur du flanc plan 16 (mesurée dans un plan transversal). 20 Selon le deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, l'élément 11 comprend quatre raidisseurs 19 montés de manière symétrique par rapport à l'axe d'allongement A, les raidisseurs 19 étant accolés deux à deux suivant l'axe d'allongement A de l'élément 11. Plus précisément, les raidisseurs 19 sont montés par paire sur un 25 flanc plan 16, les âmes 21 de chacune des paires étant ainsi en appui et fixée sur la face 23 externe d'un flanc plan 16 de sorte que les ailes 20 fassent saillie depuis l'âme 21 en direction de la paroi 10 de la cavité 9, lorsque l'élément 11 est monté dans la cavité 9. Tel qu'illustré sur la figure 7, la largeur de l'âme 21 (mesurée dans un plan transversal) d'un raidisseur 30 19 est sensiblement égale à la moitié de la largeur du flanc plan 16 (mesurée dans un plan transversal). 3052488 10 A titre de comparaison avec le premier mode de réalisation (illustré sur les figures 3 à 5), l'élément 11 selon le deuxième mode de réalisation (illustré sur les figures 6 et 7) est plus raide du fait notamment du plus grand nombre d'ailes 20. Le choix de la structure et des dimensions des 5 raidisseurs 19 est fonction des sollicitations vibratoires. Selon une première variante de réalisation non représentée, l'élément 11 de servitudes comprend plusieurs raidisseurs 19 positionnés radialement à différentes hauteurs du corps 13. Selon une deuxième variante de réalisation représentée sur la figure 10 10, l'élément 11 comprend un unique raidisseur 19 comportant plus de deux ailes 20, et par exemple trois, à savoir deux ailes 20 latérales et une aile 20 centrale. Selon une troisième variante de réalisation non représentée, l'aile 20 ou les ailes 20 sont discontinues suivant l'axe d'allongement A de l'élément 15 11, cette discontinuité ou ces discontinuités permettant notamment d'avoir des raideurs différentes de l'élément 11 le long de l'axe d'allongement A. Tel qu'illustré sur la figure 8, l'orifice 12 d'introduction/retrait de l'élément 11 de servitudes est de forme oblongue et pratiqué dans un bossage 24 oblong en saillie de la virole 6 vers l'extérieur du carter 1. Le 20 bossage 24 comprend deux trous 25 filetés disposés de part et d'autre de l'orifice 12, ces trous 25 venant en regard de passages 26 cylindriques pratiqués dans le chapeau 18 à l'issue du montage de l'élément 11 dans la cavité 9. Le maintien de l'élément 11 est assuré par le vissage, depuis l'extérieur du carter 1, de vis dans les trous 25. 25 Tel qu'illustré sur la figure 8, suivant le sens de la flèche 27, l'élément 11 de servitudes est monté dans la cavité 9 au travers de l'orifice 12 de la virole 6 extérieure suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe d'allongement A du corps 13. Lors du montage de l'élément 11 de servitude, l'élément 11 pénètre dans la cavité 9 via le connecteur 14 30 intérieur. Le montage de l'élément 11 s'achève par l'appui du chapeau 18 du connecteur 15 extérieur sur le bossage 24. 3052488 11 Lorsque l'élément 11 est monté dans la cavité 9, les raidisseurs 19 sont distants de la paroi 10 de la cavité 9, et autrement dit un jeu périphérique est présent entre les raidisseurs 19 et la paroi 10 de la cavité 9. Cette caractéristique permet non seulement de ne pas avoir de pont 5 thermique entre le bras 8 et l'élément 11 mais également de faciliter le montage (respectivement le démontage) de l'élément 11 de servitudes. Le fait de ne pas avoir de pont thermique entre le bras 8 et l'élément 11 permet, dans le cas d'un un ou plusieurs conduits d'huile, de limiter les risques de cokéfaction. 10 Tel qu'illustré sur la figure 8, suivant le sens de la flèche 28, l'élément 11 de servitudes est démonté de la cavité 9 au travers de l'orifice 12 suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe d'allongement A du corps 13. A titre de comparaison avec les amortisseurs, les raidisseurs 19 15 permettent notamment de s'affranchir de la nécessité d'orienter précisément l'élément 11 de servitudes lors de son montage/démontage mais également de réduire significativement les efforts nécessaires au montage/démontage de l'élément 11 du fait notamment de l'absence de contact entre la paroi 10 et l'élément 11. 20 REVENDICATIONS1. Carter (1), en particulier d'échappement, pour une turbomachine (2), comprenant : - un moyeu (5) intérieur ; - une virole (6) extérieure s'étendant autour du moyeu (5) ; - au moins un bras (8) tubulaire sensiblement radial reliant le moyeu (5) à la virole (6), le bras (8) comportant une cavité (9) interne de passage d'un élément (11) de servitudes ; - l'élément (11) de servitudes ayant une forme allongée et étant configuré pour être monté dans la cavité (9) dans une direction sensiblement parallèle à un axe d'allongement (A) de l'élément (11) ; caractérisé en ce que l'élément (11) comprend au moins un raidisseur (19) ayant une forme allongée suivant l'axe d'allongement (A) de l'élément (11). 2. Carter (1) selon le la revendication 1, caractérisé en ce que le raidisseur (19) est distant d'une paroi (10) délimitant la cavité (9), lorsque l'élément (11) est monté dans la cavité (9). 3. Carter (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le raidisseur (19) comprend au moins une aile (20) en saillie depuis l'élément (11) vers une paroi (10) de la cavité (9), l'aile (20) s'étendant longitudinalement suivant l'axe d'allongement (A) de l'élément (11). 4. Carter (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins une aile (20) fait saillie perpendiculairement à l'élément (11) ou à une tangente à l'élément (11). 5. Carter (1) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le raidisseur (19) est rapporté sur l'élément (11), le raidisseur (19) 3052488 13 comprenant une âme (21) fixée à l'élément (11) et à partir de laquelle fait saillie l'aile (20). 6. Carter (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le 5 raidisseur (19) comprend une deuxième aile (20) en regard de la première aile (20), chaque aile (20) délimitant l'âme (21) suivant une direction perpendiculaire à l'axe d'allongement (A). 7. Carter (1) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce 10 que l'âme (21) est en appui et fixée sur un flanc plan (16) de l'élément (11). 8. Carter (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (11) comprend un deuxième raidisseur (19) accolé au premier raidisseur (19) suivant l'axe d'allongement (A) de l'élément (11). 9. Carter (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément (11) comprend un deuxième raidisseur (19) monté de manière symétrique par rapport au premier raidisseur (19) suivant l'axe d'allongement (A) de l'élément (11). 10. Carter (1) selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les premier et deuxième raidisseurs (19) sont identiques. 11. Turbomachine (2) comprenant un carter (1) selon l'une des 25 revendications précédentes. 15 20