Brevet FR3068383A1 — publié le 20190104

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le raccordement de bras radiaux à une virole circulaire, notamment dans les turbomachines employées dans l'aéronautique, au moyen d'une imbrication de pièces rapportées. ETAT DE LA TECHNIQUE Certains agencements de turbomachines comprennent une virole extérieure concentrique à une virole d'un moyeu intérieur et jointe à elle par des bras radiaux et délimitant une chambre annulaire ou une portion de veine d'écoulement des gaz, elle aussi annulaire mais ouverte à ses extrémités axiales. Un tel agencement est illustré sur la figure 1, qui illustre de façon partielle et schématique une turbomachine comprenant classiquement, entre un stator 1 et un rotor 2, successivement des compresseurs à basse pression 3 et haute pression 4, une chambre de combustion 5, et des turbines à haute pression 6 et basse pression 7 ; le stator 1 peut se trouver divisé en deux parties séparées par un carter inter- turbine disposé entre les turbines 6 et 7, et ce carter inter-turbine comprend un moyeu intérieur 8 fixe qui s'étend entre ces deux parties pour maintenir une forme lisse d'une veine 9 d'écoulement des gaz dans la turbomachine. Le moyeu intérieur 8 est soutenu par des bras 10 essentiellement radiaux qui joignent sa virole (circulaire intérieure) à une virole extérieure 11 concentrique appartenant au stator 1 et qui délimite aussi la veine 9 d'écoulement des gaz, du côté extérieur opposé. Les bras 10 sont des profilés de section simple, généralement de forme sensiblement rectangulaire. Ils sont soumis aux températures élevées atteintes par les gaz de combustion, tout en influant sur leur écoulement. Il est nécessaire de les entourer de carénages 12 séparés d'eux d'un jeu suffisant, pour les protéger au mieux de l'échauffement et pour offrir un profil de contournement de bonne qualité aérodynamique aux gaz. Comme ils sont aussi des bras structuraux de la machine, des efforts importants passent par eux et obligent à leur donner une résistance suffisante ainsi qu'à leurs raccordements. La figure 2 illustre un assemblage de la virole extérieure 11, des bras 12 et du moyeu intérieur 8 du carter inter-turbine à l'état isolé ; pour des raisons de clarté, 2 les brides d'assemblage (non référencées) au stator 1 et au rotor 2 sont illustrées sur cette figure. Des difficultés apparaissent pour faire l'assemblage des bras 10 à la virole extérieure 11, que les bras 10 soient d'une pièce avec le moyeu intérieur 8 ou aient 5 été assemblés auparavant à lui, puisque les carénages 12, enfilés autour des bras 10, ne laissent que peu de jeu jusqu'à la virole extérieure 11. Le mouvement d'accostage des bras 10 aux emplacements d'assemblage de la virole extérieure 11 est donc délicat à réaliser, de même que l'introduction des outils nécessaires à l'assemblage à travers le jeu des carénages 12. Le raccordement 10 entre les bras 10 et la virole extérieure 11 doit être conçu pour satisfaire à ces contraintes, mais aussi pour tenir aux efforts importants exercés sur les bras en service et aux échauffements importants qu'ils subissent malgré les carénages 12. PRESENTATION DE L'INVENTION 15 Un but de l'invention est de proposer un ensemble permettant de relier une virole au moyen de bras ayant une bonne tenue aux efforts et qui permet d'être logé dans un environnement réduit. A ce titre, l'invention concerne un ensemble de raccordement adapté pour fixer un bras de carter à une virole externe, le bras de carter s'étendant à partir d'un 20 moyeu intérieur fixe concentrique à la virole, ledit bras étant essentiellement radial et comprend à son extrémité radiale une platine qui fait saillie autour de cette extrémité radiale de façon à définir une collerette, l'ensemble de raccordement comprenant deux pièces rapportées identiques disposées symétriquement de façon à s'imbriquer à la platine par complémentarité de forme au niveau de la collerette et 25 formant ensemble un logement pour la platine, chaque pièce comprenant une plaque plane et formant un plan avec la platine, la plaque comprenant des perçages de manière à fixer les pièces rapportées à la virole par l'intermédiaire de premiers boulons, chaque pièce comprenant en outre deux oreilles disposées le long d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du bras et sont disposées de part et d'autre de la 30 platine, chaque oreille comprenant un perçage de fixation disposé au centre l'oreille de manière à fixer les pièces rapportées entre elles en épousant la platine au moyen de deuxièmes boulons. 3 L'ensemble selon l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : il comprend des orifices de mise en position disposés aux extrémités des 5 oreilles pour recevoir des pions de centrage configurés pour guider et maintenir en position les pièces rapportées au moyen de pions ; chaque pièce comprend une face en escalier pour épouser la platine ; l'escalier comprend une unique marche ; les plaques ont une largeur de dimension comprise entre deux et cinq fois le 10 diamètre des premiers boulons ; chaque pièce comprend des échancrures dans la direction axiale. L'invention concerne également un agencement comprenant une virole externe, un moyeu intérieur fixe concentrique à la virole, au moins un bras essentiellement radial reliant la virole au moyen intérieur, ledit bras comprenant, à 15 son extrémité radiale, une platine qui fait saillie autour de cette extrémité radiale de façon à définir une collerette, l'agencement comprenant en outre un ensemble de raccordement selon l'invention. L'agencement selon l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison 20 techniquement possible : la virole comprend un bossage configuré pour faciliter le placement de la platine contre ladite virole ; le bossage est tel qu'il procure, aux surfaces rapportées, une surface d'appui, le bossage présentant, de préférences, des dimensions sensiblement 25 identiques à celles des plaques ; la platine et le bras sont formés d'une seule pièce, la platine ayant de préférence une forme d'ellipse. PRESENTATION DES FIGURES 30 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, outre les figures 1 et 2 déjà discutées : 4 les figures 3 et 4 illustrent une platine d'un agencement selon l'invention ; la figure 5 illustre une pièce rapportée sur la platine d'un agencement selon l'invention ; la figure 6 illustre une pièce rapportée d'un agencement selon l'invention 5 la figure 7 illustre deux pièce rapportée sur la platine d'un agencement selon l'invention ; la figure 8 illustre un agencement selon l'invention. Sur l'ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. 10 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En relation avec les figures 3 à 8 pour relier au moyen d'un bras 10, le moyeu intérieur 8 fixe à la virole 11, une platine 21 est disposée sur le sommet ou extrémité radiale du bras 10 et est destinée à être contact avec la virole 11. 15 La platine 21 fait saillie du sommet du bras 10 et forme une collerette 22 autour du sommet. La platine est soit rapportée (vissée ou soudée) sur le sommet du bras, soit monobloc avec ce dernier. La platine est de préférence en forme d'ellipse. Pour relier le bras 10 à la virole 11 par l'intermédiaire de la platine 21, deux 20 pièces 31, 32 rapportées identiques sont disposées symétriquement de manière à s'imbriquer par complémentarité de forme avec la platine 21. Ainsi, les deux pièces rapportées forment un logement 40 dans lequel la platine est logé. Chaque pièce rapportée comprend une plaque 310, 320 plane qui forme un 25 plan avec la platine 21. La plaque comprend des perçages 311, 312, 313, 321, 322, 323 de manière à fixer les pièces rapportées à la virole 11 par l'intermédiaire de premiers boulons 51, 52, 53, 54 (par exemple sur la figure 8 on observe trois premiers boulons pour fixer une plaque et on note que pour fixer chaque plaque à la virole un même nombre de 30 premiers boulons est utilisé). De manière préférée, la largeur de chaque plaque est sensiblement supérieure au diamètre des premiers boulons, typiquement de deux, trois, quatre à cinq fois le 5 diamètre des premiers boulons. Une telle configuration permet de limiter les dimensions des plaques 310, 320. Ceci conduit à limiter le poids de l'ensemble et favorise l'aérodynamisme de l'ensemble tout en satisfaisant les contraintes de résistance nécessaires pour l'assemblage. Un nombre de trois perçages est avantageusement prévu. Bien entendu, il est possible de prévoir un autre nombre de trous selon le besoin. De manière avantageuse, la virole 11 comprend un bossage 111 qui permet de faciliter le placement de la platine 21 contre la virole 11. En effet, le bossage 111 offre une surface d'appui complémentaire et présente des dimensions adaptées aux 10 plaques 310, 320. En outre, le bossage confère une bonne tenue mécanique de l'ensemble et évite des pertes de performance aérodynamique. En particulier, si le bossage déborde, de l'air de la veine vient en contact avec celui-ci ce qui provoque des pertes aérodynamiques et génère du poids supplémentaire. On constatera avantageusement que ni le bras, ni la platine ne comprend de 15 perçages. Pour fixer ensemble les deux pièces rapportées 31, 32 autour de la platine 21 chaque pièce 31, 32 comprend en outre deux oreilles 314, 315, 324, 325 disposées le long d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du bras 10. Ces oreilles sont disposées de part et d'autre de la platine 21, et comprennent 20 un perçage 316, 317, 326, 327 de fixation qui est disposé au centre de l'oreille 314, 315, 324, 325 de manière à fixer les pièces 31, 32 rapportées entre elles en épousant la platine 21. Pour assurer la fixation des pièces 31, 32 des deuxièmes boulons 56, 57 viennent se loger dans les perçages des oreilles. En outre, chaque pièce comprend une face 320 en escalier, l'escalier ayant au 25 moins une marche, qui permet d'épouser la platine (voir la figure 6). Il s'agit en particulier d'une rainure formée sur la face en contact avec la platine et qui épouse donc par complémentarité de forme la collerette formée par la platine au sommet du bras 10. Le cas illustré à la figure 6 représente la réalisation préférentielle d'un tel escalier, cet escalier comprend une unique marche pour limiter l'encombrement de la 30 fixation (en utilisant un nombre réduit de marche) tout en garantissant la résistance de l'assemblage (grâce à la structure en escalier). 6 De manière complémentaire, chaque pièce comprend des orifices 318, 319, 328, 329 de mise en position disposés aux extrémités axiales des oreilles de manière à pouvoir positionner correctement les pièces rapportées au moyen de pions (non représentés) qui viennent se loger dans les orifices 318, 319, 328, 329. 5 On note que les deuxièmes boulons 56, 57 sont placés au centre des oreilles afin de garantir les meilleures performances en termes de résistance mécanique. Les pièces 31, 32 présentent des échancrures 61 (uniquement représentées pour la pièce 31) dans la direction axiale pour un gain de masse et d'aérodynamisme. L'assemblage du bras 10 à la virole 11 s'effectue en positionnant les pièces 10 rapportées 31, 32 autour de la platine 21 au sommet du bras 10 au niveau de la collerette 22. Ainsi, les pièces 31, 32 rapportées épousent parfaitement la platine 21. Les pièces rapportées sont alors fixées entre elles au moyen des deuxièmes boulons 56, 57 introduits dans les perçage 316, 317, 326, 327 des oreilles 314, 315, 324, 325. 15 Facultativement, des pions de centrage sont disposées dans des orifices 318, 319, 328, 329 de mise en position disposées aux extrémités axiales des oreilles. Ensuite, le bras 10 ainsi que les pièces 31, 32 rapportées sont amenés à la virole 11 au niveau du bossage 111 qui facilite le positionnement du bras 10. Le bras 10 ainsi que les pièces 31, 32 sont alors fixés à la virole 11 au moyen 20 des deuxièmes boulons 51, 52, 53, 54 introduits dans les perçages 311, 312, 313, 321, 322, 323 situés sur les plaques 310, 320 des pièces 31, 32 rapportées. L'ordre d'assemblage des différents éléments n'est REVENDICATIONS1. Ensemble de raccordement adapté pour fixer un bras (10) de carter à une virole (11) externe, le bras (10) de carter s'étendant à partir d'un moyeu intérieur (8) fixe concentrique à la virole (11), ledit bras (10) étant essentiellement radial et comprend à son extrémité radiale une platine (21) qui fait saillie autour de cette extrémité radiale de façon à définir une collerette (22), l'ensemble de raccordement comprenant deux pièces (31, 32) rapportées identiques disposées symétriquement de façon à s'imbriquer à la platine (21) par complémentarité de forme au niveau de la collerette (22) et formant ensemble un logement (40) pour la platine (21), chaque pièce comprenant une plaque (310, 320) plane et formant un plan avec la platine, la plaque comprenant des perçages (311, 312, 313, 321, 322, 323) de manière à fixer les pièces rapportées à la virole (11) par l'intermédiaire de premiers boulons (51, 52, 53, 54), chaque pièce (31, 32) comprenant en outre deux oreilles (314, 315, 324, 325) disposées le long d'un axe (BB') perpendiculaire à l'axe (AA') longitudinal du bras (10) et sont disposées de part et d'autre de la platine (21), chaque oreille (314, 315, 324, 325) comprenant un perçage (316, 317, 326, 327) de fixation disposé au centre l'oreille (314, 315, 324, 325) de manière à fixer les pièces (31, 32) rapportées entre elles en épousant la platine (21) au moyen de deuxièmes boulons (56, 57). 2. Ensemble de raccordement selon la revendication 1, comprenant des orifices (318, 319, 328, 329) de mise en position disposés aux extrémités des oreilles pour recevoir des pions de centrage configurés pour guider et maintenir en position les pièces (31, 32) rapportées au moyen de pions. 3. Ensemble de raccordement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque pièce (31, 32) comprend une face en escalier pour épouser la platine. 7 4. Ensemble de raccordement selon la revendication 3, dans lequel l'escalier comprend une unique marche. 5. Ensemble de raccordement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les plaques ont une largeur de dimension comprise entre deux et cinq fois le diamètre des premiers boulons. 5 6. Ensemble de raccordement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque pièce (31, 32) comprend des échancrures dans la direction axiale. 7. Agencement comprenant une virole (11) externe, un moyeu intérieur fixe concentrique à la virole (11), au moins un bras (10) essentiellement radial reliant la 10 virole (11) au moyeu intérieur (8), ledit bras (10) comprenant, à son extrémité radiale, une platine (21) qui fait saillie autour de cette extrémité radiale de façon à définir une collerette (22), l'agencement comprenant en outre un ensemble de raccordement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15 8. Agencement selon la revendication précédente, dans lequel la virole (11) comprend un bossage (111) configuré pour faciliter le placement de la platine (21) contre ladite virole (11). 9. Agencement selon la revendication 8, dans lequel le bossage est tel qu'il procure, 20 aux surfaces rapportées, une surface d'appui, le bossage présentant, de préférences, des dimensions sensiblement identiques à celles des plaques. 10. Agencement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la platine (21) et le bras (10) sont formés d'une seule pièce, la platine (21) ayant de 25 préférence une forme d'ellipse.