Brevet FR3137406A1 — publié le 20240105

Carter (1)de turbomachine, comportant une paroi de révolution (2) équipée de tubes (11) pour souffler de l’air sur cette paroi(2) afin de la refroidir, ces tubes (11) étant portés par des barrettes (12) équipant le carter (1) en s’étendant parallèlement à sa paroi de révolution 2), chaque tube (11) étant solidarisé à une barrette (12) par un dispositif de fixation (13), dans lequel au moins un dispositif de fixation (13) comporte un collier (14) solidarisé à la barrette (12) par un boulon (16), le collier (14) enserrant un tube (11) en étant terminé par deux pattes (18, 19) s’étendant parallèlement l’une à l’autre, chaque patte (18, 19) comportant un premier trou (21), le boulon (16) traversant les premiers trous des deux pattes (18, 19) et un deuxième trou (22) de la barrette (12), , le dispositif de fixation (13) comprenant un dispositif bloqueur du serrage du boulon (16) et un dispositif d’application d’un effort d’appui (30) entre la barrette (12) et le collier (14). Figure 3 CARTER DE TURBINE DE TURBOREACTEUR EQUIPE DE DISPOSITIFS MOBILES DE FIXATION DE TUBES DE REFROIDISSEMENT L’invention concerne le refroidissement d’un carter de turbine de turboréacteur, qui est assuré par des tubes entourant ce carter et diffusant de l’air vers la face externe de ce carter pour le maintenir à une température souhaitée. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un carter 1 de turbine basse pression de turboréacteur dont une partie est représentée sur la comporte une paroi de révolution 2, qui entoure une turbine comprenant un rotor non visible portant des pales mobiles par rapport à ce carter 1. Le jeu radial existant entre les extrémités des pales mobiles et la face interne du carter conditionne fortement le rendement du moteur, car la quantité de pertes est d’autant plus limitée que ce jeu est faible, attendu que ces pertes correspondent à du fluide qui est propulsé dans le moteur sans entraîner les aubes. En fonctionnement, les fluctuations thermiques auxquelles les composants du turboréacteur sont soumis provoquent des dilatations différentielles de ces composants se traduisant entre autres par une modification du jeu radial existant entre les extrémités des pales mobiles et le carter de turbine. Pour cette raison, le carter est refroidi, de façon à limiter sa dilatation radiale, afin d’assurer que le jeu radial reste minimal aux différentes conditions de fonctionnement du moteur. Ce refroidissement est assuré par des tubes 3 fixés à la face externe de la paroi de révolution 2, ces tubes étant alimentés en air frais qu’ils soufflent à la face externe de la paroi 2 pour la refroidir, l’air frais alimentant ces tubes étant prélevé au niveau d’un compresseur du moteur. Comme visible plus clairement sur la , ces tubes 3 sont portés par des barrettes 4 auxquelles ils sont fixés par des colliers 6. Ces barrettes 4 s’étendent longitudinalement et sont elles-mêmes fixées à des nervures circonférentielles situées aux extrémités de la paroi de révolution 2. Chaque collier 6 entoure le tube 3 qu’il porte et est fixé à la barrette 4 par un boulon 7. Complémentairement, chaque barrette 4 est fixée aux nervures de la paroi de révolution 2 par au moins deux boulons situés à ses extrémités. Compte tenu des dilatations différentielles intervenant dans un tel assemblage soumis à des cycles de variations de températures, il est nécessaire que les tubes 3 glissent dans les colliers 6 qui les portent. En pratique, ces glissements conduisent à une usure de la face externe des tubes au niveau des colliers qui les enserrent, et cette usure peut conduire à la rupture des tubes. Il est alors nécessaire de remplacer l’ensemble de l’agencement de refroidissement, ce qui correspond à un coût de maintenance significatif. Une possibilité pour limiter ce phénomène consiste à équiper les colliers de gaines en matériau antifriction incluant du PTFE (polytetrafluoroéthylène) pour réduire les efforts de frottements du tube par rapport au collier afin de diminuer l’usure. Cependant, compte tenu de la température élevée, combinée avec des efforts importants, ces matériaux à se détériorent trop rapidement, de sorte que cette solution ne s’avère pas satisfaisante. Le but de l’invention est d’apporter une solution permettant d’augmenter la longévité d’un tel agencement tout en limitant les opérations de maintenance nécessaires à son bon fonctionnement. A cet effet, l’invention a pour objet un carter de turbomachine, comportant une paroi de révolution équipée de tubes pour souffler de l’air sur cette paroi afin de la refroidir, ces tubes étant portés par des barrettes équipant le carter en s’étendant parallèlement à sa paroi de révolution, chaque tube étant solidarisé à une barrette par un dispositif de fixation, dans lequel au moins un dispositif de fixation comporte un collier solidarisé à la barrette par un boulon, le collier enserrant un tube en étant terminé par deux pattes s’étendant parallèlement l’une à l’autre, chaque patte comportant un premier trou, le boulon traversant les trous des deux pattes et un deuxième trou de la barrette,. Selon l’invention, le dispositif de fixation comprenant un dispositif bloqueur du serrage du boulon et un dispositif d’application d’un effort d’appui entre la barrette et le collier. Avec cet agencement, on obtient un serrage efficace du collier sur la barrette et un appui du collier sur la barrette dont l’intensité peut être ajustée pour autoriser un déplacement du collier par rapport à la barrette dans le deuxième perçage, lors des déplacements du tube par rapport à la barrette qui résultent des dilatations différentielles, sans que le tube ne glisse dans ce collier. L’invention concerne également un carter ainsi défini, dans lequel deuxième trou est un trou oblong, dans lequel le trou oblong peut présenter une longueur correspondant à la largeur des pattes du collier. L’invention concerne également un carter ainsi défini, dans lequel le dispositif bloqueur de serrage comporte une entretoise engagée sur une vis du boulon, l’entretoise ayant une longueur sensiblement supérieure à une épaisseur de la barrette considérée dans une zone dans laquelle est réalisé le deuxième trou. L’invention concerne également un carter ainsi défini, dans lequel le boulon comporte une vis recevant un écrou de type autobloquant. L’invention concerne également un carter ainsi défini, comportant une première rondelle entourant une vis du boulon en étant interposée entre une tête de cette vis et la barrette, et une seconde rondelle entourant la vis en étant interposée entre la barrette et les pattes du collier, et dans lequel au moins une rondelle porte un revêtement antifriction. L’invention concerne également un carter ainsi défini, dans lequel le dispositif d’application d’un effort d’appui vient en appui sur la première rondelle et la barrette. L’invention concerne également un carter ainsi défini, dans lequel le dispositif d’application d’un effort d’appui comprend un élément élastique engagé sur une vis du boulon, l’élément élastique pouvant comprendre une rondelle Belleville ou un ressort hélicoïdal. L’invention concerne également une turbomachine comportant un carter ainsi défini. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier non limitatif de l’invention. est une vue partielle en perspective d’une portion de carter selon l’Etat de la technique ; est une vue partielle en perspective d’un système de fixation de tubes selon l’Etat de la technique ; est une vue en perspective d’un agencement de fixation de tube selon l’invention ; est une vue en perspective montrant le collier et la barrette de l’agencement selon l’invention ; est une vue en perspective montrant le collier fixé à la barrette par boulonnage dans l’agencement selon l’invention. EXPOSÉ DES MODES DE RÉALISATION L’idée à la base de l’invention est d’assurer la fixation d’un tube à une barrette avec un collier qui enserre le tube sans permettre son glissement, mais qui est solidarisé à la barrette avec une mobilité en translation selon la direction longitudinale du tube. Sur la , un tube 11 est fixé à une barrette 12 par un dispositif de fixation 13 comprenant un collier 14 enserrant le tube 11. Le dispositif de fixation 13 est porté par une face 15.1 de la barrette 12 et comprend un boulon 16 de solidarisation à la barrette 12. Comme il sera détaillé plus loin, le dispositif de fixation 13 comprend également un ressort 30 et une entretoise 40 montés sur le boulon 16. Le tube 11 est ici sensiblement rectiligne au niveau du dispositif 13, et s’étend selon une direction circonférentielle notée DC. Cette direction circonférentielle s’étend à distance de la paroi externe cylindrique du carter en étant centrée sur l’axe de cette paroi cylindrique. Ce collier 14 est formé d’une bande pouvant être métallique qui est repliée sur elle-même pour constituer un corps 17 en forme de portion de cylindre qui enserre le tube 11, et qui présente deux extrémités constituant deux pattes 18 et 19 apparaissant plus clairement sur la . Ces deux pattes qui sont rabattues l’une contre l’autre comportent chacune un premier trou 21, et le collier 14 est solidarisé à la barrette 12 au moyen d’un boulon 16 traversant les trous des pattes et un deuxième trou oblong 22 formé dans la barrette 12. Ce trou oblong 22 qui apparaît sur la s’étend selon la direction DC du tube. Il présente un diamètre correspondant au diamètre des trous des pattes, et une longueur correspondant sensiblement à la largeur des pattes 18 et 19 le long de l’axe AX. Comme visible sur les figures 3 et 5, la solidarisation du collier 14 à la barrette 12 est assurée par un boulon 16 comprenant une vis 23 engagée dans le trou oblong 22 et dans les trous des pattes 18 et 19. La tête 24 de la vis 23 est située face à une face 15.2 de la barrette 12 qui est opposée à la face 15.1 portant le collier 14. Une première rondelle 26 est engagée sur de la vis 23.et fait face à la barrette 22. Un ressort hélicoïdal 30 de compression est également engagé sur la vis 23 et possède une première extrémité 31 en appui sur la rondelle 26 et une deuxième extrémité 32 en appui sur la barrette 12. Une entretoise 40 tubulaire est également engagée sur la vis 23 et possède un diamètre externe sensiblement inférieur à celui du trou oblong 22. Ainsi, une troisième extrémité 41 de l’entretoise 40 vient en appui sur la rondelle 26 et une quatrième extrémité 42 de l’entretoise 40 vient en appui sur une seconde rondelle 27 qui est engagée autour de la vis 23 pour être en appui sur la face 15.1 de la barrette 12, de manière à être interposée entre cette face 15.1 et la patte 19 du collier 14. L’entretoise 40 possède une longueur L40 sensiblement supérieure à une épaisseur e12 de la barrette 12 considérée dans une zone dans laquelle est réalisé le trou oblong 22 de la barrette 12.Les rondelles 26 et 27 sont des rondelles de type antifriction, c’est-à-dire présentant un coefficient de frottements le plus faible possible avec le matériau de la barrette 12, de manière à permettre un glissement aisé de ces rondelles sur les faces de la barrette 12 contre lesquelles elles sont appliquées. Avantageusement, les faces de la barrette 12 sont elles-mêmes couvertes d’un revêtement antifriction pour diminuer encore les efforts de friction lorsque ces rondelles glissent sur les faces de la barrette 12. Ce revêtement antifriction peut être apporté avec un procédé de dépôt physique par phase vapeur, généralement désigné par l’acronyme PVD (« Physical Vapor Deposition ») qui est un procédé de métallisation permettant de déposer sous vide des minces couches de matière grâce à la vapeur sur une surface. Comme visible en , le ressort 30 s’étend autour de l’entretoise 40. Le montage du collier 14 est réalisé en engageant la vis 23 portant la première rondelle 26, le ressort 30 et l’entretoise 40dans le trou oblong 22. L’extrémité 32 du ressort 30 vient alors en appui contre la barrette 12 et l’entretoise 40 s’étend à travers le trou oblong 22. On engage ensuite la seconde rondelle 27 sur la vis 23 en la mettant au contact de la face 15.1 de la barrette 12, avant d’engager les pattes 18, 19 autour de la vis 23, à travers les trous 21 en plaquant la patte 19 sur la seconde rondelle 27, après quoi un écrou 28 peut être vissé autour de la vis 23. Le collier 14 peut être rapporté sur la barrette 12 en entourant déjà le tube 11, ou bien le tube 11 peut aussi être engagé dans le collier une fois que le collier a été installé sur la barrette 12. Lorsque l’ensemble est en place, l’écrou 28 est serré, pour que le collier 14 enserre le tube 11 afin qu’il ne puisse pas glisser le long du collier selon la direction DC. Le serrage de l’écrou 28 peut se faire sans surveillance de couple de serrage car l’entretoise 40 agit comme bloqueur de serrage, en bloquant en position l’écrou 28 sur la vis 23 ce qui a pour effet d’autoriser le serrage des pattes 18 et 19 du collier 14 entre la rondelle 27 et l’écrou 28 mais empêche l’application d’un effort de serrage par la vis 23 entre la barrette 12 et le collier 14. L’effort F30 appliqué par le ressort 30 entre la tête 24 de la vis 23 et la barrette 12 applique un premier effort d’appui du collier 14 sur la barrette 12 par l’intermédiaire de de la vis 28. Le ressort 30 applique alors un premier effort d’appui entre la barrette 12 et le collier 14. L’écrou 28 est avantageusement du type autobloquant, encore connu sous le nom d’écrou autofreiné ou écrou frein. Il est également possible d’utiliser à la place de l’écrou 28 un écrou associé à un contre-écrou serrés l’un contre l’autre pour assurer leur blocage sur la vis. Dans cette configuration, le serrage de l’écrou 28 permet d’enserrer fermement le collier 14 autour du tube 11 sans que les rondelles 26 et 27 n’enserrent la barrette 12, ce qui assure que l’ensemble formé par le collier 14 et le boulon 16 est librement mobile selon la direction DC tout en restant solidarisé à la barrette 12. Le mode de fixation du collier 14 sur la barrette 12 ci-dessus apporte les avantages suivants : le ressort 30 supprime le jeu entre le boulon 16 et la barrette 12 : le phénomène de martelage de l’une des rondelles 26 ou 27 ou de l’entretoise 40 sur la barrette 12 ; le ressort 30 ajoute un amortissement aux modes de vibrations du collier 14 ; l’entretoise 40 permet d’exercer un deuxième effort de serrage aux pattes 18 et 19 qui est bien supérieur au premier effort d’appui du collier 14 sur la barrette 12. En fonctionnement, lorsque le moteur est mis en service, l’accroissement de sa température, et en particulier celle du carter se traduit par une augmentation du diamètre de carter qui est chaud. Les tubes 11 étant parcours par un flux d’air de refroidissement, ils subissent un accroissement de température beaucoup moins important que le carter. Compte tenu de la dilatation significative du carter par rapport aux tubes, ces tubes tendent à glisser par rapport au carter selon la direction circonférentielle. Grâce à l’invention, c’est chaque dispositif de fixation 13 qui glisse par rapport à la barrette 12 selon la direction DC le long du trou oblong 22, tout en restant rigidement solidaire du tube qu’il porte. Dans ces conditions, les dilatations différentielles ne détériorent pas les tubes puisque ceux-ci ne glissent pas par rapport aux colliers qui les portent, car ce sont uniquement les colliers qui glissent par rapport aux barrettes auxquelles ils sont solidarisés. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, -bien qu’ici la barrette comprenne un trou oblong, l’invention s‘applique également à d’autres formes de trous permettant un déplacement à minimum parallèle à la direction circonférentielle comme par exemple un trou cylindrique dont le diamètre est supérieur à celui de l’entretoise est inférieur à celui de la tête du boulon et/ou des rondelles. L’invention ne nécessite pas de nécessairement redimensionner les perçages déjà existant var les tolérances usuelles de passage d’une vis au travers d’un autre élément sont généralement suffisantes à l’obtention de l’effet technique de l’invention; - bien qu’ici le dispositif de fixation comprenne une entretoise, l’inventions ‘applique également à d’autres types de dispositifs bloqueur de serrage comme par exemple un épaulement sur la vis et contre lequel vient s’appuyer la deuxième rondelle, les deux rondelles disposent alors de diamètres intérieurs différents. Le dispositif bloqueur de serrage peut également comprendre une goupille engagée au travers de la vis et contre laquelle la deuxième rondelle vient s’appuyer ; - bien qu’ici le dispositif de fixation comprenne un ressort hélicoïdal, l’invention s’applique également à d’autres types d’éléments élastiques comme par exemple un empilement de rondelles Belleville ou un bloc d’élastomère ; - bien qu’ici le dispositif de fixation comprenne un ressort hélicoïdal, l’invention s’applique également à d’autres types de dispositifs d’application d’un effort comme par exemple deux rondelles magnétiques aux polarités opposées ; - bien qu’ici le ressort soit interposé entre la première rondelle e la barrette pour venir en appui sur la première rondelle et la barrette, l’invention s’applique également à d’autres configurations du dispositif d’application d’un effort d’appui entre la barrette et le collier comme par exemple un ressort en appui entre la tête de la vis et la barrette, entre l’écrou et la patte du collier, entre la patte et la barrette, entre une rondelle et la patte. Carter (1) de turbomachine, comportant une paroi de révolution (2) équipée de tubes (11) pour souffler de l’air sur cette paroi(2) afin de la refroidir, ces tubes (11) étant portés par des barrettes (12) équipant le carter (1) en s’étendant parallèlement à sa paroi de révolution (2), chaque tube (11) étant solidarisé à une barrette (12) par un dispositif de fixation (13), dans lequel au moins un dispositif de fixation (13) comporte un collier (14) solidarisé à la barrette (12) par un boulon (16), le collier (14) enserrant un tube (11) en étant terminé par deux pattes (18, 19) s’étendant parallèlement l’une à l’autre, chaque patte (18, 19) comportant un premier trou (21), le boulon (16) traversant les premiers trous des deux pattes (18, 19) et un deuxième trou (22) de la barrette (12), le dispositif de fixation (13) comprenant un dispositif bloqueur du serrage du boulon (16) et un dispositif d’application (30) d’un effort d’appui entre la barrette (12) et le collier (14). Carter (1) selon la revendication 1, dans lequel le deuxième trou (22) est un trou oblong s’étendant parallèlement au tube (11) Carter (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif bloqueur de serrage (40) comporte une entretoise (40) engagée sur une vis (23) du boulon (16), l’entretoise (40) ayant une longueur (L40) sensiblement supérieure à une épaisseur (e12) de la barrette (12) considérée dans une zone dans laquelle est réalisé le deuxième trou (22). Carter (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le boulon (16) comporte une vis (23) recevant un écrou (28) de type autobloquant. Carter (1) selon l’une des revendications 1 à 4, comportant une première rondelle (26) entourant une vis (23) du boulon (16) en étant interposée entre une tête (24) de cette vis (23) et la barrette (12), et une seconde rondelle (27) entourant la vis (23) en étant interposée entre la barrette (12) et les pattes (18, 19) du collier (14), et dans lequel au moins une rondelle (26, 27) porte un revêtement antifriction. Carter (1) selon la revendication 5, dans lequel le dispositif d’application d’un effort d’appui (30) vient en appui sur la première rondelle (26) et la barrette (12). Carter (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif d’application d’un effort d’appui (30) comprend un élément élastique (30) engagé sur une vis (23) du boulon (16). Carter (1) selon la revendication 7, dans lequel l’élément élastique (30) comprend une rondelle Belleville ou un ressort hélicoïdal. Carter 1) selon la revendication 2, dans lequel le trou oblong (22) présente une longueur correspondant à la largeur des pattes (18, 19) du collier (14). Turbomachine comportant un carter (1) selon l’une des revendications précédentes.