Brevet FR3084397A1 — publié le 20200131

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine des turbomachines et notamment celui des carters de turbomachine et encore plus particulièrement celui des carters de turbine basse pression et d'échappement de ladite turbomachine. ETAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine présente classiquement une direction principale d'écoulement du flux des gaz s'étendant d'amont en aval selon un axe longitudinal autour duquel s'étend la turbomachine, et comporte typiquement d'amont en aval dans le sens d'écoulement du flux, une soufflante, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine, la turbine comprenant à son aval un carter d'échappement et une tuyère. Le carter d'échappement est fixé classiquement à un carter d'une turbine basse pression situé en amont du carter d'échappement pris dans le sens d'écoulement du flux selon un axe longitudinal. Le carter d'échappement et le carter de turbomachine sont des pièces annulaires centrées sur l'axe longitudinal de la turbomachine. On a illustré sur la figure 1, un carter d'échappement 10 fixé à une turbine basse pression 20 d'une turbomachine. Le carter d'échappement comprend un moyeu central (non représenté) annulaire centré sur l'axe longitudinal de la turbomachine, une virole 11 externe qui est aussi une pièce annulaire centrée sur cet axe et des bras 12 qui relient le moyeu central à la virole 11 externe en étant répartis circonférentiellement autour du moyeu central. Afin de fixer le carter 10 d'échappement, des chapes 13 en saillie sur la virole 11 externe forment des points d'attache de la virole externe. Ces chapes possèdent des oreilles qui s'étendent radialement vers l'extérieur de la virole externe. En particulier sur au moins une de ces chapes est fixé un palonnier 30. Un tel palonnier 30 est par exemple connu du document FR 2 883839 et sert de pièce intermédiaire de fixation entre le carter d'échappement et une structure de la turbomachine telle qu'un pylône de l'aéronef auquel est fixé la turbomachine. Le palonnier 30 est donc fixé d'une part sur toutes les chapes et d'autre part au pylône de l'aéronef pour avoir une transmission des efforts symétriques entre le carter d'échappement et le pylône. La figure 2 illustre un palonnier 30 fixé à une chape 13 et à une structure de la turbomachine. 2 Comme visible sur la figure 2 la virole 11 externe du carter d'échappement comprend une bride 14 de fixation comprenant une pluralité de perçages 211 pour la fixation au carter 20 de turbine basse pression. Le carter 20 de turbine pression comprend à ce titre, une bride 21 aval de 5 fixation comprenant une pluralité de perçages (non visibles sur les figures) destinés à venir en face des perçages (non visibles sur les figures) de la bride de fixation du carter d'échappement afin de fixer au moyen de boulons 50 le carter 10 d'échappement au carter 20 de turbine basse pression. La bride 21 aval de la turbine basse pression vient recouvrir la bride 14 de fixation du carter d'échappement en 10 formant un épaulement sur cette bride de fixation. A ce titre, la bride 21 aval comprenant une partie 212 radiale et une partie 212 axiale, l'épaulement étant constitué par la partie axiale. La bride 21 aval s'étend quant à elle depuis une virole 22 externe du carter 20 de turbine basse pression. Un problème est que lors de la dépose de la turbomachine le palonnier 15 bascule vers l'amont du carter d'échappement de sorte qu'il vient toucher la bride aval du carter de turbine basse pression. En particulier, une pièce 31 en saillie peut venir toucher la bride aval du carter de turbine basse pression. Les figures 3 et 4 illustre le contact d'une pièce 31 du palonnier 30 avec la bride 21 aval du carter de turbine basse pression. Sur cette figure, la zone de contact 20 potentiel est matérialisée par le cercle en pointillés. Un tel contact détériore la bride aval du carter de turbine basse pression. Ceci est préjudiciable car au fur et à mesure des déposes de la turbomachine, le carter de turbine basse pression est endommagé à un point tel qu'il devient non utilisable de sorte qu'il doit être impérativement changé. Or, un tel carter présente un certain coût 25 auquel le coût de la maintenance doit être ajouté. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. 30 A cet effet, l'invention, concerne selon un premier aspect un ensemble de protection d'un carter de turbine basse pression, ledit carter comprenant une bride aval, ladite bride aval étant destinée à être fixée à une bride d'un carter d'échappement, l'ensemble de protection étant destiné à être fixé à la bride aval et à être disposé radialement à l'extérieur de la bride aval, ledit ensemble de protection 3 comprenant un élément de protection et un élément d'absorption de choc disposé entre l'élément de protection et la bride aval, l'élément d'absorption de choc étant configuré pour amortir un choc d'une pièce sur l'élément de protection. L'invention, selon le premier aspect, est avantageusement complétée par les 5 caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : il comprend une plateforme fixée à la bride aval du carter de turbine basse pression, la plateforme comprenant une portion radiale et une portion axiale destinée à recouvrir la bride aval, l'élément de protection étant 10 disposé radialement à l'extérieur de la plateforme, et l'élément d'absorption de choc étant disposé entre la plateforme et l'élément de protection ; - la plateforme et l'élément de protection sont chacun un secteur d'anneau, la plateforme et l'élément de protection ayant chacun une longueur 15 d'extension circonférentielle définissant une zone de protection souhaitée pour le carter ; - la portion radiale de la plateforme comprend une pluralité de perçages pour la fixation de la plateforme à la bride aval du carter de turbine basse pression au moyen de boulons de fixation, la bride aval du carter de turbine 20 basse pression comprenant également des perçages ; - l'élément de protection est fixé à la portion axiale de la plateforme par l'intermédiaire de deux boulons de fixation s'étendant respectivement dans des gorges ménagées dans l'élément de protection, chaque boulon étant disposé entre le fond d'une gorge et la surface radialement externe 25 de l'élément de protection ; l'élément d'absorption de choc comprend deux ressorts, chacun disposé autour d'un boulon de fixation et entre la plateforme et l'élément de protection ; - chaque ressort présente une raideur comprise entre 10000N/m et 30 16000N/m ; - chaque ressort est en un matériau métallique résistant à des températures comprises entre 500°C et 700°C ; la plateforme et l'élément de protection sont chacun en un matériau identique à celui du carter de turbine basse pression. 4 Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un carter de turbine basse pression d'une turbomachine, comprenant : - une virole externe comprenant une bride aval fixée à une bride de fixation d'un carter d'échappement, 5 - un ensemble de protection selon le premier aspect de l'invention disposé radialement à l'extérieur de ladite bride aval. Selon un troisième aspect, l'invention concerne une turbomachine comprenant un carter de turbine basse pression selon le deuxième aspect de l'invention. 10 Les avantages de l'invention sont multiples. La bride aval du carter de turbine basse pression est donc protégé d'un choc. L'ensemble de fixation est fixé à la bride aval du carter de turbine basse pression au moyen de pièces habituelles. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des pièces additionnelles. 15 L'ensemble de fixation est facilement démontable ce qui facilite son remplacement. PRESENTATION DES FIGURES 20 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 à 4 déjà discutées, les figures 5a, 5b, 6 et 7 qui illustrent un ensemble de protection d'un carter de turbine basse pression selon un mode de réalisation de l'invention. 25 Sur l'ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 30 Les figures 5a et 5b illustrent un ensemble 40 de protection d'un carter de turbine basse pression selon un mode de réalisation de l'invention. Un tel ensemble est avantageusement fixé à la bride aval d'un carter de turbine basse pression. Sur la figure 5a, l'ensemble de protection est montré fixé à la bride 21 aval du carter de turbine basse pression. 5 Les figures 6 et 7 illustrent un ensemble 40 de protection d'un carter de turbine basse pression fixé à la bride aval d'un carter de turbine basse pression. Un tel ensemble 40 de protection comprend un élément d'absorption de choc 41 tel qu'un ressort ou un amortisseur permettant d'amortir un choc d'une pièce sur 5 l'ensemble de protection. En particulier, selon une application préférée et comme vu en introduction, l'ensemble 40 de protection permet de protéger la bride 21 aval du carter de turbine basse pression en cas de choc d'une pièce 31 d'un palonnier 30 sur ce dernier. En particulier, cet ensemble de protection permettra, lors de l'impact de la pièce 31 du palonnier 30 sur l'ensemble 40 de protection, d'amortir le choc. 10 Pour fixer l'ensemble 40 de protection à la bride 21 aval du carter de turbine basse pression, ce dernier comprend une plateforme 42 fixée à la bride 21 aval du carter de turbine basse pression. De manière avantageuse la plateforme 42 comprend plusieurs perçages 421 positionnés en face des perçages de la bride 21 aval du carter de la turbine basse 15 pression. La plateforme 42 s'étendant à l'extérieur de la bride aval 21. Pour fixer le tout, les boulons 50 utilisés pour fixer seulement la bride 14 de fixation du carter 10 d'échappement à la bride 21 aval du carter 20 de turbine basse pression sont utilisés. On constatera donc que la fixation de l'ensemble 40 de protection ne nécessite pas de modifications d'architecture au niveau de la zone de fixation. 20 La plateforme 42 comprend une portion 422 radiale et une portion 423 axiale s'étendant perpendiculairement à la portion 422 radiale de manière à recouvrir la bride 21 aval. La portion 423 axiale de la plateforme s'étend dans une direction parallèle à la direction de l'axe longitudinal de la turbomachine et présente une longueur, dans 25 cette direction, supérieure à la partie 212 radiale de la bride 21 aval du carter 20 de turbine basse pression. La portion 422 radiale présente une hauteur (dimension radiale) typiquement comprise entre 20mm et 30mm et la portion 423 axiale présente une longueur (dimension axiale) typiquement comprise entre 25mm et 75mm. 30 La hauteur de la portion 422 radiale sera choisie de façon à limiter l'encombrement de l'ensemble de protection tout en fournissant une structure suffisamment rigide pour résister à un impact d'un palonnier sur l'ensemble de protection. 6 La longueur de la portion axiale sera choisie de façon à ce que l'élément 43 de protection recouvre la bride 21 aval du carter 20 de turbine basse pression. La plateforme 42 présente une épaisseur comprise entre 1 mm et 5mm. Radialement à l'extérieur de la plateforme 42 de l'ensemble de protection est 5 disposé un élément de protection 43 tel qu'un capot fixé à cette plateforme 42. L'élément d'absorption de choc 41 est quant à lui disposé entre l'élément de protection 43 supérieure et la plateforme 42. L'élément de protection 43 est notamment fixée à la plateforme 42 au niveau de la portion 423 axiale par l'intermédiaire de deux boulons 44 de fixation s'étendant 10 dans des gorges 45 ménagées dans l'élément de protection 43. Ces gorges 45 sont conçues de sorte que les têtes 441 des vis 442 de chaque boulon 44 ne dépassent pas hors de la surface 431 radialement externe de l'élément 43 de protection ce qui pourrait créer des obstacles au niveau de cette surface. Les gorges 45 sont en formes U ménagés dans l'épaisseur de l'élément 43 de protection. L'épaisseur de l'élément 15 43 de protection étant définie entre la surface radialement externe 431 et une surface radialement interne opposée de l'élément de protection 43. Les vis 442 de chaque boulon sont donc placées tête 441 radialement vers l'extérieur afin de faciliter l'assemblage et le démontage de l'ensemble 40 de protection. 20 Comme cela est visible sur les figures 6 et 7 l'élément de protection 43 peut avoir une forme en U au niveau de la zone de contact éventuel avec un élément du palonnier. La plateforme 42 et l'élément de protection 43 sont chacun un secteur d'anneau et présentent des longueurs définies par une zone de protection souhaitée 25 pour l'ensemble 40 de protection. Cette zone de protection est bien sûr fortement liée à la géométrie du palonnier susceptible de venir en collision avec l'ensemble de protection. De manière préférentielle, l'élément de protection 43 et la plateforme 42 sont chacun en un matériau identique au matériau du carter 20 de turbine basse pression 30 pour éviter la corrosion. De manière avantageuse, l'élément d'absorption de choc 41 comprend deux ressorts 411, 412 analogues chacun disposé autour d'une vis 442 d'un boulon 44 de fixation et entre la plateforme 42 à l'élément de protection 43. 7 Les ressorts 411, 412 sont de préférence identiques et présentent une raideur comprise entre 10000N/m et 16000N/m. De manière générale, les ressorts seront dimensionnés pour amortir des chocs de pièces massives. 5 En outre, les ressorts 411, REVENDICATIONS1. Ensemble de protection (40) d'un carter (20) de turbine basse pression, ledit carter (20) comprenant une bride aval (21), ladite bride aval (21) étant destinée à être fixée à une bride (14) d'un carter d'échappement (10), l'ensemble de protection (40) étant destiné à être fixé à la bride aval (21) et à être disposé radialement à l'extérieur de la bride aval (21), ledit ensemble de protection (40) comprenant un élément de protection (43) et un élément d'absorption de choc (41) disposé entre l'élément de protection (43) et la bride aval (21), l'élément d'absorption de choc (41) étant configuré pour amortir un choc d'une pièce sur l'élément de protection (43). 2. Ensemble de protection (40) selon la revendication 1, comprenant une plateforme (42) fixée à la bride (21) aval du carter (20) de turbine basse pression, la plateforme (42) comprenant une portion (422) radiale et une portion (423) axiale destinée à recouvrir la bride (21) aval, l'élément de protection (43) étant disposé radialement à l'extérieur de la plateforme (42), et l'élément d'absorption de choc (41) étant disposé entre la plateforme (42) et l'élément de protection (43). 3. Ensemble de protection (40) selon la revendication 2, dans lequel la plateforme (42) et l'élément de protection (43) sont chacun un secteur d'anneau, la plateforme (42) et l'élément de protection (43) ayant chacun une longueur d'extension circonférentielle définissant une zone de protection souhaitée pour le carter (20). 4. Ensemble de protection (40) selon l'une des revendications 2 à 3, dans laquelle la portion (422) radiale de la plateforme (42) comprend une pluralité de perçages (421) pour la fixation de la plateforme (42) à la bride (21) aval du carter de turbine basse pression au moyen de boulons de fixation, la bride (21) aval du carter de turbine basse pression comprenant également des perçages. 5. Ensemble de protection (40) selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'élément de protection (43) est fixé à la portion (423) axiale de la plateforme (42) par l'intermédiaire de deux boulons (44) de fixation s'étendant respectivement dans des gorges (45) ménagées dans l'élément de protection (43), chaque boulon (44) étant 8 9 disposé entre le fond d'une gorge (45) et la surface radialement externe de l'élément de protection (43). 6. Ensemble de protection (40) selon la revendication 5, dans lequel l'élément 5 d'absorption de choc (41) comprend deux ressorts (411, 412), chacun disposé autour d'un boulon (44) de fixation et entre la plateforme (42) et l'élément de protection (43). 7. Ensemble de protection (40) selon la revendication 6, dans lequel chaque ressort (411, 412) présente une raideur comprise entre 10000N/m et 16000N/m. 10 8. Ensemble de protection (40) selon la revendication 7, dans lequel chaque ressort (411, 412) est en un matériau métallique résistant à des températures comprises entre 500°C et 700°C. 15 9. Ensemble de protection (40) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plateforme (42) et l'élément de protection (43) sont chacun en un matériau identique à celui du carter de turbine basse pression. 10. Carter (20) de turbine basse pression d'une turbomachine, comprenant : 20 - une virole externe comprenant une bride (21) aval fixée à une bride (14) de fixation d'un carter (10) d'échappement, - un ensemble de protection (40) selon l'une des revendications précédentes disposé radialement à l'extérieur de ladite bride (21) aval. 25 11. Turbomachine comprenant un carter (20) de turbine basse pression selon la revendication 10. 30