Brevet FR3063117A1 — publié le 20180824

RACCORDEMENT ENTRE UNE VIROLE CIRCULAIRE ET UN BRAS RADIAL DE STRUCTURE D'UNE TURBOMACHINE, COMPRENANT UN JOINT D'ETANCHEITE ET SON SUPPORT DESCRIPTION L'invention présente se rapporte à un raccordement entre une virole circulaire et un bras radial de structure d'une turbomachine, comprenant un joint d'étanchéité et son support. Les structures de turbomachine comprennent des bras radiaux creux disposés entre des viroles concentriques, et dont les extrémités consistent en des rebords posés sur les viroles en laissant un jeu de raccordement avec elles. Un joint est souvent disposé à ce raccord pour rétablir l'étanchéité, notamment quand les bras creux peuvent devenir le trajet de fuites d'huile susceptibles de s'enflammer : le joint arrêterait alors la propagation du feu hors des bras et se répandant autour de la virole. Dans certaines conceptions, le joint est formé le long du jeu par un dépôt de matière étanche qu'on laisse durcir, mais le temps de montage de la structure est allongé par la nécessité d'interrompre les autres travaux en attendant la fin de ce processus. L'entretien de la machine est aussi compliqué si le joint doit être éliminé pour décoller le bras et le démonter de la virole, de plus il nécessite d'être de nouveau déposé après chaque opération sur le bras. Dans le document FR- 3 010 154 -A, le joint est maintenu par un support qui le comprime contre le rebord du bras. Ce support est une grande lèvre contiguë au rebord, et qui appartient à une plate-forme concentrique à la virole et dont la fonction est de couvrir le rebord des bras ou les jonctions d'aubes à la virole pour rétablir une surface circulaire lisse convenant à un écoulement de gaz à travers la turbomachine. Le montage devient plus rapide, mais la conception pèche en ce que ce support alourdit nettement la plate-forme ; or la recherche d'allégements est permanente dans ce domaine technique. Et si la plate-forme se rompt, ce qui peut arriver en cas d'ingestion de corps solides (grêlons ou oiseaux) dans la turbomachine, le joint est susceptible de ne plus être retenu et de s'échapper, avec des risques de sécurité. 3063117 2 Il a donc été recherché un agencement de raccordement amélioré par rapport à celui du document précédent, et dont un but important est d'obtenir un support plus léger du joint ; les autres inconvénients, déjà cités, des conceptions antérieures sont eux aussi absents. 5 L'invention concerne généralement un agencement de raccordement entre une virole circulaire et un bras radial de structure d'une turbomachine, le bras comprenant une extrémité pourvue d'un rebord adjacent à la virole, l'agencement comprenant en outre une plate-forme concentrique à la virole et fixée à la virole en laissant un espace annulaire contenant le rebord, et un joint d'étanchéité présent dans 10 l'espace annulaire, posé sur la virole et plaqué contre le rebord en obturant ainsi un jeu entre le rebord et la virole, l'agencement étant caractérisé en ce qu'il comprend un support du joint qui est distinct de la plate-forme et retenu par des moyens de fixation servant aussi à fixer la plate-forme à la virole. Distinct de la plate-forme, le support du joint peut être construit avec 15 une grande liberté et notamment être petit et léger ; il n'est pas exposé à disparaître et à laisser le joint se perdre si la plate-forme est endommagée ; et l'utilisation de moyens de fixation déjà existants pour fixer la plate-forme à la virole évite de compliquer plus l'agencement. Sous une forme particulièrement favorable à la légèreté du support, le 20 support comprend une armature de forme semblable à un contour extérieur du rebord et sur laquelle le joint est adossé, et des pattes de fixation reliées à l'armature, séparées les unes des autres et aboutissant respectivement auxdites vis. Une construction encore optimisée en cela, et qui autorise encore un montage facile, est caractérisée en ce que les pattes de fixation sont élastiques et ont une 25 extension en ligne brisée, et lesdites pattes viennent de matière avec le support, qui est métallique. Enfin, la permanence du montage en cas d'avarie de la plate-forme est affirmée si l'agencement comprend des inserts autour des moyens de fixation, sur lesquels la plate-forme est encliquetée, le support est comprimé entre la plate-forme et 3063117 3 les inserts, et les inserts sont comprimés entre le support et des têtes des moyens de fixation. Les différents aspects, caractéristiques et avantages de l'invention seront maintenant explicités plus en détail au moyen des figures suivantes, qui en 5 représentent une réalisation détaillée non exclusive d'autres : -la figure 1 représente partiellement, en coupe axiale, une turbomachine et l'emplacement possible de l'invention ; -la figure 2 est une coupe transversale de la turbomachine ; -la figure 3 représente l'agencement de raccordement, sans le joint, 10 entre le bras et la virole, en coupe transversale ; -la figure 4 représente cet agencement en perspective, vue de la veine d'écoulement ; -la figure 5 représente l'agencement conforme à l'invention en coupe transversale ; 15 -et les figures 6 et 7 représentent le joint et son support selon deux directions opposées de perspective. La figure 1 représente une région de turbomachine sur laquelle l'invention peut trouver emploi, entre une virole de carter intermédiaire (VCI), ci-après simplement virole 1, qui entoure un moyeu 2. Des aubes fixes 3 (« outlet guide vanes » ou 20 OGV) et des bras 4 d'extension radiale dans la turbomachine relient la virole 1 au moyeu 2. Les aubes fixes 3 appartiennent ici à une veine extérieure 5 d'un moteur à double flux, ce qui n'est toutefois pas obligatoire pour l'invention. La réalisation décrite comprend deux bras 4 opposés, représentés à la figure 2, dont l'un est à la position angulaire de six heures et finit devant une boîte 6 de 25 transfert de mouvement (« transfer gearbox » ou TGB). Le bras 4 est creux et ouvert, et il peut être traversé par un arbre radial non représenté pour faire démarrer la turbomachine en transmettant à son rotor l'énergie d'un moteur électrique par la boîte 6 et d'autres transmissions. L'huile de la boîte 6 peut toutefois fuir et se répandre dans le bras 4, avec des risques d'incendie qui justifient le confinement du volume interne au 30 bras 4. 3063117 4 L'agencement de raccordement du bras 4 à la virole 1 est représenté aux figures 3 et 4. L'extrémité du bras 4 est conformée en un élargissement appelé cloche 7 et qui comprend un rebord 8 cylindrique s'étendant radialement à l'axe X-X de la turbomachine dont le bout est séparé de la virole 1 par un jeu 9 où l'étanchéité doit être 5 sauvegardée. Une plate-forme 10 concentrique à la virole 1 est assemblée à elle par des moyens de fixation tels que des vis 11 pour délimiter avec elle un espace annulaire 12 où la cloche de chaque bras 4, de même que les extrémités des aubes fixes 3, sont contenues, et limiter ainsi la veine 5 par une surface régulière et continue. L'agencement est complété par un joint 13 et son support 14, qu'on 10 représente aux figures 5 et 6. Le joint 13 est deformable et élastique, posé sur la virole 1 et comprimé contre le rebord 8 afin d'obturer le jeu 9. Sa face opposée est adossée au support 14 et munie de picots 15 pour l'y retenir. Et le support 14 est de forme circulaire, monobloc et comprend une armature 16, de forme semblable à un contour extérieur du rebord 8, et donc ici en plaque incurvée en arc de cercle et disposée concentriquement au 15 rebord 8, et des pattes de fixation 17 venues de matière avec lui, partant du bord extérieur de l'armature 16 dans des directions divergentes et s'étendant jusqu'à certaines des vis 11 de fixation de la plate-forme 10. L'armature 16 est à une distance uniforme du rebord 8 et percée à pas régulier pour recevoir les picots 15. Les pattes de fixation 17 sont composées de portions successives dessinant une ligne brisée, à savoir une portion 18 20 reliée à un bord intérieur (éloigné de la virole 1) de l'armature 16 et sans inclinaison radiale, une portion intermédiaire 19 pourvue d'une inclinaison radiale et une extrémité 20 sans inclinaison radiale, posée sur la virole 1 et pourvue d'un perçage 21 que traverse la vis 11. Le support 14 étant avantageusement métallique, en titane par exemple, les pattes de fixation ont une élasticité élevée et une capacité de déformation qui facilite leur 25 montage tout en maintenant une compression bien déterminée du joint 13 entre l'armature 16 et le rebord 8. Les figures 6 et 7 montrent que le joint 13 et le support 14 sont usuellement composés de secteurs de cercle successifs pour permettre facilement le montage autour du rebord 8. Les secteurs 25 du joint 13 peuvent être pourvus de 30 portions de recouvrement 22 incurvées vers l'extérieur de l'armature 16 par rapport à 3063117 5 une partie principale du secteur et qui viennent en appui sur une extrémité complémentaire d'un secteur voisin (25' sur la figure 6) de manière à assurer une bonne continuité du joint 13. Plusieurs pattes de fixation 17 seront en général prévues pour une meilleure fixation du joint 13, par exemple deux fois deux si le joint 13 et le support 14 5 sont composés, comme ici, de deux portions semi-circulaires. La plate-forme 10 est retenue en place par les vis 11 indirectement, en étant encliquetée autour d'inserts 23 métalliques enfilés autour de chaque vis 11, et que des têtes 24 des vis 11 repoussent vers la virole 1 en comprimant les pattes de fixation 17 autour des perçages 21. Cette disposition permet de maintenir la fixation du support 14 10 et du joint 13 par les vis 11 et les inserts 23 même si la plate-forme 10, exposée à des dommages et souvent en matériau moins résistant (polymère par exemple) que celui des vis 11 et des inserts 23, venait à disparaître à cet endroit. REVENDICATIONS1. Agencement de raccordement entre une virole (1) circulaire et un bras (4) radial de structure d'une turbomachine, le bras comprenant une extrémité (7) pourvue d'un rebord (8) adjacent à la virole (1) et d'extension radiale dans la turbomachine, l'agencement comprenant une plate-forme (10) concentrique à la virole et fixée en outre à la virole en laissant un espace annulaire (12) contenant le rebord (8), et un joint (13) d'étanchéité présent dans l'espace annulaire, posé sur la virole et plaqué contre le rebord en obturant ainsi un jeu (9) entre le rebord et la virole, l'agencement étant caractérisé en ce qu'il comprend un support (14) du joint (13) qui est distinct de la plate-forme (10) et retenu par des moyens de fixation (11) servant à fixer la plate-forme à la virole (1). 2. Agencement de raccordement entre une virole circulaire et un bras radial de structure d'une turbomachine selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (14) comprend une armature (16) de forme semblable à un contour extérieur du rebord et sur laquelle le joint (13) est adossé, et des pattes de fixation (17) reliées à l'armature, séparées les unes des autres et aboutissant respectivement auxdits moyens de fixation (11). 3. Agencement de raccordement entre une virole circulaire et un bras radial de structure d'une turbomachine selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pattes de fixation sont élastiques et ont une extension en ligne brisée, et lesdites pattes viennent de matière avec le support, qui est métallique. 4. Agencement de raccordement entre une virole circulaire et un bras radial de structure d'une turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des inserts (23) autour des moyens de fixation (11), sur lesquels la plate-forme (10) est encliquetée, le support (14) est serré entre la plate-forme 3063117 7 et les inserts, et les inserts sont comprimés entre le support et des têtes (24) des moyens de fixation. 5. Agencement de raccordement entre une virole circulaire et un bras 5 radial de structure d'une turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de fixation (11) sont des vis. 6. Agencement de raccordement entre une virole circulaire et un bras radial de structure d'une turbomachine selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, 10 caractérisé en ce que la forme de l'armature est un arc de cercle concentrique à un contour extérieur du rebord de forme circulaire. 7. Agencement de raccordement entre une virole circulaire et un bras radial de structure d'une turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 15 caractérisé en ce que le joint (13) et le support sont composés de secteurs successifs, les secteurs du joint comprenant une portion de recouvrement (22) à une extrémité, incurvée par rapport à une partie principale du secteur et en appui sur un secteur voisin du joint.