Brevet FR3079590A1 — publié le 20191004

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT POUR UN CIRCUIT D'AIR D'UN MOTEUR D'AERONEF Domaine technique : La présente invention concerne le domaine des moteurs d'aéronefs et plus particulièrement les circuits d'air auxiliaires nécessaires à son fonctionnement. Etat de l'art : Notamment, un moteur d'aéronef de type turbomachine comprend généralement un circuit d'air auxiliaire amenant de l'air prélevé au niveau d'un étage de compresseur pour activer ou réchauffer certains organes. Ce type de circuit a une forme complexe pour atteindre différentes parties du moteur. Il est composé de plusieurs branches qui doivent être raccordées entre elles. Par ailleurs, ces branches de circuit sont soumises à des contraintes différentes suivant les régimes de fonctionnement du moteur, ce qui sollicite fortement les éléments de jonction entre elles. Par exemple, le circuit d'air auxiliaire peut comporter une branche amenant de l'air au niveau du bec de séparation du capot entourant le compresseur basse pression pour servir au système antigivrage. L'exiguïté de l'espace au niveau du bec de séparation contraint fortement la conception du raccord entre cette branche du circuit d'air et le conduit qui l'alimente. D'une part, il y a peu de marges pour reprendre les défauts éventuels lors de la fabrication des pièces, d'autre part, les dilatations thermiques lors du fonctionnement du moteur impliquent des déplacements relatifs entre la branche insérée près du bec de séparation et le conduit amenant l'air du compresseur. Il est donc nécessaire, dans ce cas, de laisser un certain degré de liberté au déplacement relatif de ces deux éléments au niveau leur jonction. On constate aussi que des liaisons glissantes entre ces deux éléments, avec un contact assurant l'étanchéité, présentent une usure importante des parties frottant l'une sur l'autre après une certaine durée de fonctionnement du moteur. Ce phénomène peut entraîner des pertes d'étanchéité et être une cause de panne. L'invention a donc pour but de pouvoir effectuer un raccordement étanche entre deux éléments d'un circuit d'air dans un moteur d'aéronef en permettant un jeu entre 2 ces deux éléments, que ce soit pour rattraper des écarts au montage ou des déplacement relatifs lors du fonctionnement du moteur. Un second objectif de l'invention est de réaliser cela en perturbant le moins possible l'écoulement au raccordement. 5 Présentation de l'invention: L'invention concerne un dispositif de raccordement pour un circuit d'air d'un moteur d'aéronef, comportant deux embouts, respectivement mâle et femelle, configurés pour être engagés par translation axiale l'un dans l'autre, les embouts étant aptes à se 10 déplacer axialement voire radialement l'un par rapport à l'autre en fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un soufflet annulaire s'étendant autour desdits embouts et comportant une première extrémité axiale fixée de manière étanche sur l'embout mâle et une seconde extrémité axiale opposée fixée de manière étanche sur l'embout femelle, ledit soufflet annulaire étant apte à se déformer élastiquement 15 pour autoriser les déplacements relatifs desdits embouts. Ici, les directions axiales et radiales s'entendent par rapport à la direction d'engagement des embouts l'un dans l'autre, qui correspond aussi à la direction principale du flux d'air qui les traverse. Les embouts, pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre, au moins dans la 20 direction axiale, ils donnent un degré de liberté au dispositif de raccordement. D'autre part, le soufflet ferme de manière étanche l'espace autour des embouts, entre ses deux extrémités. Donc, cela permet de laisser des jeux entre les embouts pour permettre les déplacements relatifs en limitant l'usure par frottement. Avantageusement, chacune desdites première et seconde extrémités dudit soufflet 25 annulaire est fixée de manière étanche sur une nervure annulaire radialement externe de l'embout correspondant. Les nervures forment un motif géométrique facilitant l'accroche du soufflet. De plus, chaque nervure forme une butée pour le déplacement axial de l'extrémité correspondante du soufflet. 3 Avantageusement, ladite première extrémité du soufflet annulaire est montée serrée contre la nervure annulaire dudit embout mâle par un collier annulaire de serrage qui est monté au moins en partie autour de cette nervure. Avantageusement, ladite seconde extrémité du soufflet annulaire est montée frettée 5 ou en force sur la nervure annulaire de l'embout femelle. De préférence, ladite seconde extrémité du soufflet annulaire est montée serrée sur une surface tronconique de ladite nervure. Avantageusement, le soufflet annulaire a un diamètre interne inférieur ou égal au diamètre externe desdites nervures et un diamètre externe supérieur au diamètre 10 externe des nervures. Le fait que le diamètre interne du soufflet soit inférieur au diamètre externe des nervures permet de diminuer les contraintes de fixation de ses extrémités sur la nervure, qui en étant des butées axiales ne risquent pas de passer sous les extrémités lorsque le soufflet est comprimé. Par ailleurs, plus le diamètre externe du soufflet est 15 grand, notamment au niveau de ses oscillations longitudinales, plus cela permet de lui donner de la souplesse. Avantageusement, la première et/ou la deuxième extrémité du soufflet annulaire sont configurées de manière à serrer par élasticité une paroi extérieure de l'embout correspondant. 20 De préférence, le soufflet annulaire est métallique, de manière à résister aux contraintes de son environnement. L'invention concerne également un moteur d'aéronef, comportant un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, comprenant un tel dispositif de raccordement qui est situé dans un espace annulaire s'étendant autour du compresseur 25 basse pression ou entre les compresseurs basse pression et haute pression. Dans ce cas, l'un des embouts peut être raccordé à une canalisation fixée à un carter amont de compresseur, et l'autre des embouts peut être raccordé à une conduite reliée à un carter aval de compresseur. 30 4 Brève description des figures : La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : 5 La figure 1 représente une coupe axiale d'un élément de turbomachine au niveau du bec de séparation entre le circuit primaire et le circuit secondaire, intégrant un dispositif selon l'invention. La figure 2 représente une vue détaillée de l'installation du dispositif selon l'invention présent sur la figure 1, avec une coupe selon un plan axial. 10 La figure 3 représente un agrandissement de la figure 2 au niveau du dispositif selon l'invention. La figure 4 représente une vue de dessus en perspective du dispositif des figures 2 et 3. 15 Description d'un mode de réalisation de l'invention : En référence à la figure 1, un exemple de mise en oeuvre de l'invention est décrit sur un dispositif de raccordement dans un circuit d'air de dégivrage pour un bec de séparation entre l'écoulement primaire et l'écoulement secondaire d'une turbomachine. La figure 1 représente la portion de la turbomachine comprenant les éléments stator la 20 et rotor 1 b du compresseur basse pression installé à l'entrée du circuit primaire, avec le carter extérieur 2 du compresseur formant une paroi de la veine de l'écoulement primaire et le capot externe 3 formant la paroi interne de la veine d'écoulement secondaire. Le circuit d'air de dégivrage comporte une rampe 4a-4b alimentant en air chaud une 25 cavité annulaire 5 en contact avec les parois du bec de séparation, en vue de prévenir le givrage de ce dernier. Pour contrôler la répartition de l'air chaud dans la cavité annulaire 5, la rampe comporte ici une tubulure annulaire 4a, entourant le carter 2 du compresseur basse pression, reliée à la cavité 5 par au moins une dérivation axiale 6. L'alimentation en air chaud de la rampe anti-givrage est faite, ici sur le point haut, par 30 une entrée tubulaire axiale 4b de cette dernière. Les deux extrémités de la tubulure 5 annulaire 4a se rejoignent au niveau de l'entrée axiale 4b et sont reliées à cette dernière par une séparation en Y. Cette forme est plus visible sur la figure 4. L'entrée axiale 4b de la rampe anti-givrage est reliée par le dispositif de raccordement 7 à un tube d'alimentation 8, amenant de l'air chaud prélevé dans le 5 moteur par des moyens non figurés car ils ne sont pas concernés par l'invention. La rampe 4a-4b est maintenue en position par des moyens de fixation 9 sur le carter 2 du compresseur basse pression. Ces moyens de fixation 9 sont plus explicitement représentés sur la figure 4, sous la forme d'une bague de maintien. On notera ici que l'espace annulaire proche du bec de séparation, où se situent la 10 rampe anti-givrage 4a-4b et le dispositif de raccordement 7, est très restreint. Le dispositif de raccordement 7 se trouve en amont dans l'espace annulaire délimité par le carter 2 du compresseur basse pression et le capot 3. Le tube d'alimentation 8 est maintenu sur un carter 10 situé en aval du compresseur basse pression, par des moyens qui ne sont pas représentés. Le dispositif de raccordement 7 est positionné de 15 manière à ce que l'extrémité du tube d'alimentation 8 qui lui est fixée traverse sans contact un anneau de commande 11 (mieux visible sur la figure 2) de portes de décharge 12 installées en sortie du compresseur basse pression ou au niveau de l'entrée du compresseur haute pression (non représenté). Comme indiqué en introduction, cette configuration induit pour les deux éléments raccordés, 4b et 8, des 20 contraintes de déformation, au montage, et de déplacements différentiels, lors du fonctionnement, que le dispositif de raccordement 7 doit absorber. En référence aux figures 2, 3 et 4, le dispositif de raccordement 7 selon l'invention comporte un premier embout 13, solidaire de l'entrée axiale 4b de la rampe antigivrage, et un deuxième embout 14, solidaire de l'extrémité du tube d'alimentation 8. 25 Les deux embouts 13, 14, sont engagés l'un dans l'autre suivant une direction principale X qui est ici sensiblement la direction axiale de la turbomachine. Sur l'exemple, l'embout 14 solidaire du tube d'alimentation 8 est l'embout mâle et l'embout 13 solidaire de l'entrée 4b de la rampe anti-givrage est l'embout femelle, mais l'inverse est envisageable dans une variante de réalisation. 30 Sur l'exemple, les parois des deux embouts 13, 14 sont sensiblement circulaires et ont un jeu minimum sur toute leur circonférence, assurant ainsi une fuite minimale entre 6 les deux parois tout en permettant un coulissement axial entre les embouts. Cette configuration contraint par contre des déplacements relatifs dans le sens radial. Dans une variante non représentée, la section des embouts n'est pas circulaire mais, par exemple rectangulaire. Il est alors possible de laisser un jeu plus important 5 entre les faces perpendiculaires à une même direction transverse, permettant ainsi des déplacements relatifs des embouts suivant cette direction transverse. Dans une telle variante, ont peut ainsi permettre des petits déplacements relatifs des embouts dans la direction radiale par rapport à la turbomachine, par exemple pour tenir compte des dilatations thermiques en fonctionnement. 10 Ici, la paroi externe de l'embout mâle 14 comprend une partie cylindrique pour pouvoir coulisser à l'intérieur de l'embout femelle 13. Sur l'exemple considéré, l'embout mâle 14 comprend une nervure annulaire 15 radialement externe, située axialement à l'extrémité de ladite partie cylindrique du côté du tube d'alimentation 8. Ici le diamètre maximal de la nervure 15 est plus grand que le diamètre intérieur de l'embout femelle 15 13, formant ainsi une butée axiale. Une portion de la partie cylindrique de l'embout mâle 14, située contre la nervure 15, dépasse de l'embout femelle 13 pour permettre les déplacements axiaux. La nervure annulaire 15 est insérée dans un collier annulaire de serrage 16 dont la forme interne s'emboîte autour de celle de ladite nervure. 20 La paroi externe de l'embout femelle 13 comprend une partie cylindrique entre son extrémité libre et l'entrée 4b de la rampe anti-givrage. Une nervure annulaire 17 radialement externe est placée à l'extrémité axiale de cette partie cylindrique du côté de la rampe, formant également une butée axiale. La nervure 17 comporte ici une surface tronconique 18 sur son côté orienté vers la partie cylindrique, visible plus 25 particulièrement sur la figure 3. Ici, le dispositif de raccordement est prévu pour le passage d'un flux d'air alimentant la rampe anti-givrage 4a-4b, donc allant de l'embout mâle 14 vers l'embout femelle 13, comme indiqué par la flèche sur la figure 3. La paroi interne de l'embout femelle 13 forme un logement pour le déplacement de l'embout mâle 14, qui ouvre sur un tronçon 30 de transition avec l'entrée 4b de la rampe anti-givrage. L'ensemble est configuré de manière à guider le flux d'air en le perturbant au minimum et à éviter les pertes de 7 charge, notamment en faisant en sorte que la paroi interne dudit tronçon de transition sur l'embout femelle 13 soit en continuité avec la paroi interne de l'embout mâle 14. Suivant les procédés de fabrication, l'embout mâle 14 et l'embout femelle 13 peuvent être mécaniquement montés, respectivement, sur le tube d'alimentation 8 et 5 sur l'entrée 4b de la rampe, ou bien venir de matière avec eux. Le dispositif de raccordement 7 est complété par un soufflet annulaire 19, monté autour des embouts 13, 14 entre les nervures 15, 17 précédemment décrites, afin d'assurer l'étanchéité. Le profil longitudinal du soufflet annulaire 19 comporte un nombre approprié d'ondulations pour lui donner une grande souplesse de déformation 10 axiale mais aussi latérale. Le matériau du soufflet 19 est de préférence métallique pour résister aux contraintes de son environnement. Le diamètre intérieur du soufflet 19 est inférieur au diamètre extérieur des nervures 15, 17, présentes aux extrémités des embouts 13, 14, de sorte qu'il puisse être emprisonné axialement entre les deux nervures. Le diamètre extérieur du soufflet 19, à 15 l'extrémité des ondulations, est ici nettement supérieur à celui des nervures 15, 17, pour lui donner une grande flexibilité. Ce diamètre extérieur est cependant contraint par la place disponible entre le carter 2 du compresseur basse pression et le capot extérieur 3. Avantageusement, la longueur hors contraintes du soufflet 19 est supérieure à la 20 distance séparant les nervures 15, 17, présentes sur les embouts 13, 14, pour les déplacements axiaux maxima prévus entre ces derniers, de manière à ce que les extrémités du soufflet 19 appuient naturellement contre ces nervures. Avantageusement le diamètre intérieur du soufflet est légèrement inférieur au diamètre de la paroi extérieure de la portion cylindrique de l'embout femelle 13, de manière à ce 25 que le soufflet 19 se plaque, par élasticité, contre la paroi extérieure de la portion cylindrique de l'embout femelle 13. Avantageusement également, le soufflet 19 comporte, à l'extrémité située du côté de la nervure 15, une partie ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la partie cylindrique de l'embout mâle 14, de manière à se plaquer par élasticité contre la partie cylindrique dudit embout. Le soufflet 30 19 forme alors un manchon étanche qui appuie, entre les deux nervures 15, 17, sur la 8 portion cylindrique de l'embout femelle 13 et sur la portion découverte de la partie cylindrique de l'embout mâle 14. Cependant, l'étanchéité est renforcée ici par des moyens illustrés plus précisément sur la figure 3, pour éviter les fuites lors des déplacements relatifs des embouts 13, 14. 5 Du côté de la nervure 15 de l'embout mâle 14, l'extrémité du soufflet 19 comprend une partie cylindrique qui vient s'insérer entre le collier annulaire 16 de serrage et la paroi externe de l'embout 14, tout en butant axialement contre la nervure 15. Lors du montage cette partie cylindrique est pincée contre la nervure 15 de l'embout 14 par le collier de serrage 16, fermant ainsi l'espace entre le soufflet 19 et l'embout mâle 14, 10 quels que soient les déplacements de ce dernier. Du côté de la nervure 17 de l'embout femelle 13, l'extrémité axiale du soufflet 19 est montée frettée sur la surface tronconique 18 de la nervure 17, ce qui permet aussi de les solidariser quels que soient les déplacements de l'embout femelle 13. Dans une variante, l'extrémité du soufflet 19 peut être montée en force sur la nervure 17. 15 La collaboration du soufflet 19 et des deux embouts 13, 14 permet ainsi au dispositif 7 d'assurer à son niveau l'étanchéité du circuit d'air tout en permettant des déplacements relatifs des deux éléments, 4b et 8, qu'il REVENDICATIONS1. Dispositif de raccordement (7) pour un circuit d'air d'un moteur d'aéronef, comportant deux embouts, respectivement mâle (14) et femelle (13), configurés pour être engagés par translation axiale l'un dans l'autre, les embouts étant aptes à se déplacer axialement voire radialement l'un par rapport à l'autre en fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un soufflet annulaire (19) s'étendant autour desdits embouts (13, 14) et comportant une première extrémité axiale fixée de manière étanche sur l'embout mâle (14) et une seconde extrémité axiale opposée fixée de manière étanche sur l'embout femelle (13), ledit soufflet annulaire (19) étant apte à se déformer élastiquement pour autoriser les déplacements relatifs desdits embouts. 2. Dispositif de raccordement (7) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacune desdites première et seconde extrémités dudit soufflet annulaire (19) est fixée de manière étanche sur une nervure annulaire (15, 17) radialement externe de l'embout (13, 14) correspondant. 3. Dispositif de raccordement (7) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première extrémité du soufflet annulaire (19) est montée serrée contre la nervure annulaire 17 dudit embout mâle (14) par un collier annulaire (16) de serrage qui est monté au moins en partie autour de cette nervure.. 4. Dispositif de raccordement (7) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite seconde extrémité du soufflet annulaire (19) est montée frettée ou en force sur la nervure annulaire (17) de l'embout femelle (13). 5. Dispositif de raccordement (7) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite seconde extrémité du soufflet annulaire (19) est montée serrée sur une surface tronconique (18) de ladite nervure (17). 6. Dispositif de raccordement (7) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le soufflet annulaire (19) a un diamètre interne inférieur ou égal au diamètre 10 externe desdites nervures (15, 17) et un diamètre externe supérieur au diamètre externe des nervures. 7. Dispositif de raccordement (7) selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que la première et/ou la deuxième extrémité du soufflet sont configurées de manière à serrer par élasticité une paroi extérieure de l'embout correspondant. 8. Dispositif de raccordement (7) selon l'une des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce que le soufflet annulaire (19) est métallique. 9. Moteur d'aéronef, comportant un compresseur basse pression (1a-1 b) et un compresseur haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (7) selon l'une des revendications précédentes qui est situé dans un espace annulaire s'étendant 15 autour du compresseur basse pression ou entre les compresseurs basse pression et haute pression. 10. Moteur d'aéronef selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'un des embouts (13) est raccordé à une canalisation (4b) fixée à un carter amont (2) de 20 compresseur, et l'autre (14) des embouts est raccordé à une conduite (8) reliée à un carter aval (10) de compresseur.