Brevet FR3093130A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Eléments de maintien pour une tubulure. Domaine technique [0001] Le présent exposé concerne le domaine des turbomachines dans le domaine de l'aviation, et concerne plus précisément la structure de conduites pour une telle turbomachine. Technique antérieure [0002] Le fonctionnement d'une turbomachine conventionnelle implique notamment le passage de câbles électriques et la circulation de divers fluides à travers la turbomachine. A titre d'exemple, ces fluides peuvent être de fair, de l'huile, ou de l'air huilé. Afin d'acheminer ces fluides, il est connu de disposer des canalisations dans la structure même de la turbomachine. Certaines de ces canalisations, appelées tubes de servitude, doivent relier des parties radialement externes de la turbomachine à des parties radialement internes, et ainsi traverser les flux d'air primaires et secondaires. Il est connu de faire passer des éléments de servitudes tels que les tubes dc servitudes au sein de bras creux de carter tels que les bras creux d'un carter. Les bras creux du carter d'échappement permettent ainsi le passage d'éléments de servitudes, tels que les tubes de servitude, sans perturber l'écoulement du flux à l'intérieur de la veine grâce à leur cavité interne. [0003] Sur la figure 1 est illustré un exemple d'une partie d'un carter d'échappement 101 d'une turbomachine comprenant un élément de servitudes sous la forme d'un tube 102 disposé à l'intérieur d'une cavité longitudinale 103 pourvue à l'intérieur d'un bras 104 creux reliant un moyeu interne 105 à une virole externe 106 du carter d'échappement 101. Le tube 102 est généralement introduit au sein de la cavité longitudinale 103 de bras 104 creux au niveau de la jonction entre le bras 104 creux et la virole externe 106. Le tube 102 est ensuite glissé à l'intérieur de la cavité 3 jusqu'à s'y étendre totalement. Le tube 102 présente deux extrémités 108 et 109 qui sont fixées respectivement au moyeu interne 105 et/ou à la virole externe 106 afin dc solidariser le tube 102 au moyeu interne 105 et à la virole externe 106. Les extrémités 108 et 109 de tube sont ensuite assemblées à des tubes compris dans des circuits hydrauliques ou pneumatiques disposés dans des parties radialement externes ou internes, de sorte à assurer une communication fluidique entre des parties radialement externes de la turbomachine et des parties radialement internes. [0004] Comme cela est illustré sur la figure 1, généralement, sur la majorité de la longueur du tube 102, la surface externe du tube n'est pas en contact avec la paroi de cavité longitudinale 103. Le tube 102 ainsi disposé est donc libre de vibrer. 2 100051 Or, le tube 102 présente des fréquences propres de vibration. Le tube 102 vibre le plus violemment lorsqu'il est excité à ces fréquences. Ceci induit une fatigue rapide pouvant aller jusqu'à une rupture. Ces fréquences dépendent de la longueur du tube 102, mais aussi du matériau qui le constitue, de son épaisseur, de sa forme, ou de sa température. Plus le tube 102 est long, plus la fréquence propre la plus faible est basse, et proche des fréquences de rotation des corps basse et haute pression de la turbomachine. Ces vibrations entraînent des problèmes de robustesse et de sécurité au sein des turbomachines. Ceci est particulièrement vrai dans le cas de moteurs de grande taille. [0006] Sur les moteurs de forte puissance, un élément de servitudes tel que le tube 102 comporte en général un corps longitudinal définissant un axe d'allongement et au 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]] est ainsi connu d'adjoindre des raidisseurs aux canalisations destinées à être insérées dans des cavités de turbomachines, sous la forme de lamelles ressort s'étendant de part et d'autre autour des canalisations, comme présenté par exemple dans le document FR 3064302. Ces solutions posent toutefois des problématiques liées notamment au montage des canalisations et à leur insertion dans les cavités de turbomachine, et également pour ce qui est d'assurer la mise au contact des lamelles ressort avec les parois internes de la cavité concernée, ce qui peut nécessiter des lamelles ressort ayant une longueur importante, ce qui complique d'autant le montage. En outre, l'emploi de lamelles ressort entraine des rayures sur les parois internes de la cavité lors du positionnement et du retrait des canalisations. Exposé de l'invention [0007] Le présent exposé vise ainsi à répondre au moins partiellement à ces problématiques, et propose ainsi un dispositif comprenant une tubulure pour la circulation d'un fluide s'étendant selon une direction longitudinale, et des éléments de maintien de ladite tubulure au sein d'une cavité, caractérisé en ce que lesdits éléments de maintien comprennent au moins une paire de bras de maintien s'étendant de part et d'autre de la tubulure selon la direction longitudinale, chaque bras de maintien comprenant un fourreau s'étendant radialement par rapport à la direction longitudinale, présentant une extrémité proximale solidarisée à la tubulure, et une extrémité distale opposée ouverte, un moyen de rappel élastique positionné dans ledit fourreau, et dont la longueur à l'état non comprimé est supérieure à la longueur du fourreau selon la dimension radiale, une coiffe recouvrant l'extrémité distale libre du fourreau, présentant une extrémité proximale ouverte par laquelle ladite coiffe est insérée sur l'extrémité distale libre du 3 fourreau, et une extrémité distale fermée adaptée pour venir au contact de la paroi interne d'une cavité. [0008] Selon un exemple, le fourreau et la coiffe présentent des moyens de retenue complé- mentaires, adaptés pour, en fonction de l'orientation relative de la coiffe par rapport au fourreau, limiter le coulissement selon la direction radiale de la coiffe par rapport au fourreau. [0009] Selon un exemple, lesdits moyens de retenue comprennent des nervures formées sur la périphérie externe de la tubulure, et des gorges formées dans une collerette radiale interne s'étendant à partir de l'extrémité proximale de la coiffe. [0010] Selon un exemple, l'extrémité distalc de la coiffe présente une forme incurvée. [0011] Selon un exemple, le moyen de rappel élastique est un ressort à spires non jointives, dont la longueur libre est supérieure à la longueur du fourreau selon la dimension radiale. [0012] Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant une cavité s'étendant selon une direction principale, et un dispositif tel que défini précédemment positionné dans ladite cavité, dans laquelle, pour chaque paire de bras de maintien dudit dispositif, la somme de la dimension radiale de la tubulure et de la longueur à l'état non comprimé des moyens de rappel élastique est strictement supérieure à la dimension radiale maximale de ladite conduite, et dans lequel pour chaque paire de bras de maintien dudit dispositif, la somme de la dimension radiale de la tubulure et de la longueur des fourreaux est strictement inférieure à la dimension radiale minimale de ladite conduite, la dimension radiale de la conduite étant mesurée radialement par rapport à la direction principale. [0013] Le présent exposé concerne en outre un procédé de montage d'une tubulure pour la réalisation d'une conduite de fluide dans une cavité de turbomachine, dans lequel on fournit un dispositif tel que défini précédemment, puis on insère ledit dispositif dans une cavité de turbomachine, l'insertion étant réalisée en comprimant les moyens de rappel élastiques, puis en les libérant une fois insérés dans la cavité. [0014] Selon un exemple, lors de son insertion dans la cavité de turbomachine, le dispositif est couplé à un outil de maintien adapté pour maintenir les moyens de rappel élastiques des bras de maintien dans une position comprimée, puis une fois le dispositif positionné dans la cavité de turbomachine, on retire l'outil de maintien, de manière à libérer les moyens de rappel élastiques, de sorte que les bras de maintien viennent au contact de parois internes de la cavité de turbomachine. Brève description des dessins [0015] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées listées ci-après. [0016] [fig.1] La figure 1, déjà présentée, illustre un exemple d'une partie d'un carter d'échappement d'une turbomachine comprenant des éléments de servitudes. [0017] [fig.2] La figure 2 est une première vue en coupe selon un premier plan de coupe d'un carter dune turbomachine selon un mode de réalisation de l'invention. [0018] [fig.3] La figure 3 présente une seconde vue en coupe selon un second plan de coupe du carter d'échappement de la figure 2. [0019] [fig.4] La figure 4 présente une vue d'un tronçon de dispositif selon un aspect de l' invention. [0020] [fig.5] La figure 5 est une vue en coupe d'un bras de maintien d'un dispositif selon un aspect de l'invention. [0021] [fig.6] La figure 6 est une vue d'un élément d'un bras de maintien d'un dispositif selon un aspect de l'invention. [0022] [fig.7] La figure 7 est une vue d'un élément d'un bras de maintien d'un dispositif selon un aspect de l'invention. [0023] [fig.8] La figure 8 est une vue illustrant le fonctionnement d'un bras de maintien d'un dispositif selon un aspect de l'invention. [0024] [fig.9] La figure 9 est une vue illustrant le fonctionnement d'un bras de maintien d'un dispositif selon un aspect de l'invention. [0025] [fig.10] La figure 10 est une vue illustrant le fonctionnement d'un bras de maintien d'un dispositif selon un aspect de l'invention. [0026] [fig.11] La figure 11 illustre une étape du montage d'un dispositif selon un aspect de l'invention. [0027] [fig.12] La figure 12 illustre une étape du montage d'un dispositif selon un aspect de l'invention. 100281 Sur l'ensemble des figures, les éléments en commun sont repérés par des références numériques identiques. Description des modes de réalisation [0029] On décrit à présent un dispositif selon un aspect de l'invention en référence aux figures 2 à 12. [0030] Sur la figure 2 est représenté une première vue en coupe selon un premier plan de coupe d'un carter 110 d'une turbomachine Ill à double flux, le carter 110 comprenant un carter d'échappement 112 situé entre une turbine basse pression 113 et une tuyère 114 d'éjection des gaz de combustion issus de la turbine 113. [0031] Sur la figure 3 est représenté une seconde vue en coupe selon un second plan de coupe du carter 110 de la turbomachine de la figure 2, le second plan de coupe se situant dans l'espace libre entre la turbine basse pression 113 et le carter d'échappement 112. [0032] Comme cela est représenté sur les figures 2 et 3, le carter d'échappement 112 comprend une virole intérieure 115 et une virole extérieure 116 s'étendant autour de la virole intérieure 115. La virole extérieure 116 est configurée pour définir avec la virole intérieure 115 une veine 117 annulaire d'écoulement d'un flux de gaz de combustion F. Le carter d'échappement 112 comprend en outre des bras 118 reliant rigidement la virole extérieure 116 à la virole intérieure 115. Les bras 118 s'étendent sensiblement dans la direction radiale par rapport à l'axe de révolution X de la turbomachine 111. [0033] Le mode de réalisation illustré n'est en rien limitatif, la turbomachine III peut comprendre d'autres carters présentant une structure similaire, et ainsi le carter d'échappement 112 pourrait être par exemple un carter intermédiaire situé entre un compresseur basse pression et un compresseur haute pression (non visible sur la figure 2). [0034] Dans le mode dc réalisation illustré sur les figures 2 et 3, le carter d'échappement 112 comprend une pluralité dc bras 118 tubulaires creux permettant chacun le passage d'un élément de servitudes 121. [0035] Le passage des éléments de servitudes 121 dans les bras 118 présente notamment l'avantage dc ne pas perturber l'écoulement du flux de gaz F à l'intérieur dc la veine 117, c'est-à-dire d'éviter les pertes de charge. Un élément de servitudes 121 relie au moins un premier équipement situé radialement à l'intérieur de la veine 117 à au moins un deuxième équipement situé radialement à l'extérieur de la veine 117. Un tel élément 121 peut comprendre par exemple un ou plusieurs conduits d'air et/ou un ou plusieurs conduits d'huile et/ou un ou plusieurs câbles électriques, etc. [0036] On représente sur la figure 4 un tronçon d'un dispositif 1 comprenant une tubulure 2 pour la circulation d'un fluide ou pour le passage d'éléments de servitude, et des 6 éléments de maintien 3 dc la tubulure 2 adaptés pour réaliser le maintien de la tubulure 2 au sein d'une cavité, typiquement un bras 118 tubulaire tel que présenté précédemment en référence à la figure 3. [0037] La tubulure 2 présente une forme allongée, s'étendant généralement selon une direction longitudinale définie par un axe Z-Z. La tubulure 2 peut présenter une section quelconque, par exemple une section circulaire ou elliptique selon l'axe Z-Z. [0038] Les éléments de maintien 3 tels que présentés comprennent une paire de bras de maintien 4 s'étendant de part et d'autre de la tubulure 2 selon l'axe Z-Z. Les bras de maintien 4 présentent typiquement des structures identiques, mais peuvent présenter des dimensions différentes notamment afin de positionner la tubulure plus ou moins proche d'une paroi d'intrados ou d'extrados d'une cavité. On décrit par la suite l'un de ces bras de maintien 4. [0039] Les bras de maintien 4 tels que présentés comprennent un fourreau 5, un moyen de rappel élastique 6, et une coiffe 7. [0040] Le fourreau 5 présente une forme générale tubulaire, avec une section cylindrique de révolution s'étendant radialement par rapport à l'axe Z-Z. Le fourreau 5 est solidarisé à la tubulure 2 par tout moyen adapté via une extrémité proximale 51, son extrémité distale 52 opposée étant ouverte. [0041] Le fourreau 5 présente un évidement interne, dans lequel est logé le moyen de rappel élastique 6, qui est typiquement un ressort à spires non jointives. Le moyen de rappel élastique 6 est dimensionné de manière à ce que sa longueur à l'état non comprimé, c'est-à-dire sa longueur selon la direction radiale en l'absence d'un effort de compression appliqué sur ledit moyen de rappel élastique 6, soit strictement supérieure à la longueur de l'évidement interne du fourreau 5 selon la direction radiale, c'est à dire typiquement à la longueur du fourreau 5 selon la direction radiale. Ainsi, lorsque le moyen de rappel élastique 6 est positionné dans le fourreau 5, le moyen de rappel élastique 6 fait saillie du fourreau 5 par son extrémité distale 52 ouverte. Le moyen de rappel élastique 6 est par ailleurs typiquement dimensionné de manière à pouvoir être comprimé afin d'être entièrement logé dans le fourreau 5. [0042] Dans le cas où le moyen de rappel élastique 6 est un ressort hélicoïdal, sa longueur libre est donc strictement supérieure à la longueur du fourreau 5 mesurée selon la direction radiale, et sa longueur à bloc est strictement inférieure à la longueur du fourreau 5 mesurée selon la direction radiale. [0043] Le fourreau 5 est surmonté d'une coiffe? qui recouvre l'extrémité distale 52 ouverte du fourreau 5. La coiffe 7 présente une extrémité proximale 71 ouverte par laquelle elle est insérée sur l'extrémité distale 52 du fourreau 2, et une extrémité distale 72 opposée fermée. La coiffe 7 présente un volume interne dans lequel sont insérés le fourreau 5 et le moyen de rappel élastique 6. 7 [0044] La coiffe 7 surmonte l'extrémité distale 52 du fourreau 5. En fonction de l'élongation ou non du moyen de rappel élastique 6, la coiffe 7 peut être plus ou moins enfoncée sur le fourreau 5. et donc plus ou moins le recouvrir. Plus précisément, le moyen de rappel élastique 6 vient exercer un effort de poussée tendant à éloigner la coiffe 7 du fourreau 5 et de la tubulure 2. [0045] Le fourreau 5 et la coiffe 7 présentent typiquement des moyens de retenue complé- mentaires, assurant un maintien en position de la coiffe 7 sur le fourreau 5. Dans l'exemple illustré, le fourreau 5 présente deux ergots 53 s'étendant radialement par rapport au fourreau 5, tandis que la coiffe 7 présente sur son extrémité proximale 71 une collerette radiale interne 74 munie de deux rainures 73. On comprend que le nombre d'ergots et de rainures peut varier. Pour l'assemblage du dispositif, le moyen de rappel élastique 6 est inséré dans le fourreau 5. La coiffe 7 est ensuite positionnée sur l'extrémité distale 52 du fourreau 5, en faisant passer les ergots 53 par les rainures 73. On fait ensuite pivoter la coiffe 7 par rapport au fourreau 5, par exemple d'un quart de tour, afin de désaligner les ergots 53 par rapport aux rainures 73, ce qui assure ainsi un maintien de la coiffe 7 sur le fourreau 5, les ergots 53 formant une butée coopérant avec la collerette radiale interne 72 de la coiffe 7 selon un système de baïonnette. [0046] La coiffe 7 est adaptée pour venir au contact des parois internes d'une cavité dans laquelle le dispositif 1 est positionné. Afin d'améliorer le contact entre la coiffe 7 et les parois internes de la cavité, l'extrémité distale 72 de la coiffe 7 présente typiquement une forme incurvée, par exemple une forme de dôme ou une portion de sphère. [0047] Les figures 8 et 9 illustrent schématiquement le dispositif 1 positionné dans une cavité 10 de turbomachine. On représente sur ces deux figures respectivement le dispositif 1 avec les bras de maintien 4 dans leur position rétractée (figure 8) et déployée (figure 9), c'est-à-dire respectivement avec la coiffe 7 dans sa position la plus enfoncée sur le fourreau 5 et la plus proche de la tubulure 2, et avec la coiffe 7 dans sa position la plus éloignée du fourreau 5 et de la tubulure 2. Ces deux configurations définissent ainsi la dimension minimale et la dimension maximale de la cavité dans laquelle le dispositif 1 peut être inséré tout en assurant un contact entre les bras de maintien 4 et les parois internes de ladite cavité. On voit sur ces figures que les bras de maintien 4 viennent au contact des parois internes de la cavité, ce qui permet de réaliser un maintien de la tubulure 2 dans la cavité, et ainsi former des appuis pour la tubulure permettant de modifier les fréquences propres du dispositif 1 et ainsi de prévenir les phénomènes de résonance avec la structure de la turbomachine. [0048] Comme on le voit sur la figure 10, la coiffe 7 est typiquement réalisée de manière à présenter un débattement angulaire du type rotule, ce qui améliore le contact avec les parois internes de la cavité dans laquelle le dispositif est inséré. [0049] Pour le montage du dispositif, on fournit dans un premier temps le dispositif 1 ty- 8 piqucment associé avec un outil qui maintient les bras de maintien dans une position comprimée, de sorte que la dimension radiale du dispositif 1 est minimisée, comme par exemple représenté sur la figure 8. On insère ensuite le dispositif 1 dans la cavité concernée, par exemple un bras de carter structural de turbomachine. Une fois le dispositif en position, on extrait alors l'outil, de manière à libérer les moyens de rappel élastiques 6. Ces derniers vont alors venir plaquer les coiffes 7 contre les parois internes de la cavité, de sorte que les éléments de maintien forment des supports pour la tubulure 2. En fonction de la longueur de la tubulure 2, le dispositif peut présenter un ou plusieurs ensembles de bras de maintien, typiquement répartis sur la longueur de la tubulure 2. [0050] A titre d'exemple, on peut employer un outil tel qu'une tige traversant la coiffe 7 et le fourreau 5 selon une direction perpendiculaire à la direction radiale de manière à immobiliser la coiffe 7 par rapport au fourreau 5. Une fois le dispositif positionné dans une cavité, la tige est ensuite retirée, par exemple en la tirant au moyen d'un câble, ce qui permet de libérer les bras de maintien qui viennent alors au contact des parois internes de la cavité. [0051] On peut également employer un outil du type pince, qui va venir enserrer les coiffes 7 de chaque paire de bras de maintien 4. Les figures 11 et 12 illustrent schématiquement un tel mode de réalisation. Dans cet exemple, un dispositif tel que présenté est inséré dans une cavité 10. Un outil 20 présentant une forme de fourche est positionné au préalable de manière à comprimer les bras de maintien 4, typiquement en comprimant les moyens de rappel élastiques 6. Le dispositif 1 est inséré dans la cavité 10 avec cet outil 20 en position par une première extrémité de la cavité 10, comme représenté sur la figure 11. Une fois le dispositif 1 en position dans la cavité 10, l'outil 20 est extrait, typiquement par l'extrémité opposée de la cavité 10 par traction sur un câble 22, ce qui permet ainsi de libérer les bras de maintien 4 qui viennent alors au contact des paros internes de la cavité 10. [0052] L'emploi d'un tel outil 20 permet de faciliter le positionnement du dispositif 1 dans une cavité 10, et également de prévenir la formation de rayures dans la cavité 10 lors de l'insertion du dispositif 1. [0053] Le dispositif 1 tel que proposé permet donc de former des appuis répartis le long d'une tubulure destinée à être insérée dans une cavité. Le dispositif tel que proposé est avantageux en ce qu'il n'impose pas de contraintes quant à la forme de la tubulure, et permet également de compenser les éventuelles tolérances de fabrication de la cavité. [0054] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réa- lisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des 9 différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif [0055] -11 est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]