Brevet FR3140115A1 — publié le 20240329

La présente invention concerne notamment une pièce (3) d'amortissement des déformations d'un carter (2) de récupération d'huile d'une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend : une tôle métallique (30) de forme générale annulaire et d'axe longitudinal (X-X'), qui comporte une fente (31) qui s'étend parallèlement à ses génératrices et définit deux bords (300, 301) de fente longitudinaux, cette tôle (30) étant déformable entre deux positions extrêmes, à savoir première position extrême dite "position d'état libre" dans laquelle lesdits bords (300, 301) de fente (31) sont distants l'un de l'autre et une "position d'état bridé" dans laquelle lesdits bords (300, 301) de fente (31) sont jointifs ou quasiment jointifs, ce qui confère audit anneau une forme axisymétrique. Figure pour l’abrégé : figure 5 Pièce d'amortissement des déformations d'un carter de récupération d'huile, ensemble qui le comporte et turbomachine ainsi équipée DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une pièce d'amortissement des déformations d'un carter de récupération d'huile, un ensemble qui comporte cette pièce ainsi qu'un carter, et turbomachine ainsi équipée. ETAT DE LA TECHNIQUE Pour mémoire, on rappelle ci-après brièvement la structure d’une turbomachine à double flux, en faisant référence à la annexée. Sur celle-ci, on peut voir une turbomachine 1 à double flux et à double corps avec successivement, dans le sens de circulation de l’air, c’est-à-dire de l’amont (à gauche sur la figure) vers l’aval (à droite sur la figure), une entrée d’air 10 et une soufflante 11, qui débite l’air d’une part dans une veine primaire 12 et d’autre part dans une veine secondaire 13. Par « veine », on entend le volume au travers duquel circule un flux d’air. L’axe longitudinal de la turbomachine est référencé X-X’. Le flux d’air circulant dans la veine primaire 12 traverse successivement un compresseur basse pression 14a, un compresseur haute pression 14b, une chambre de combustion 15, une turbine haute pression 16a et une turbine basse pression 16b, avant d'être éjecté. La présente invention s'intéresse à un carter de récupération d'huile qui est une pièce membre de la turbine basse pression 16b précitée, et dont les principales fonctions sont d'assurer une étanchéité huile / air, et le drainage de l’huile contenue dans une enceinte vers l’aval de la turbomachine. Plus précisément, en référence à la précitée et à la également annexée, la soufflante 11 et le compresseur basse pression 14b sont solidaires de la turbine basse pression 16b destinée à les faire tourner, via deux pièces cylindriques appelées arbre de compresseur basse pression (ou "Arbre Fan") et arbre de turbine basse pression. Au sein d’une turbomachine, l'arbre de turbine basse pression (non représenté à la ) est supporté par un roulement R lui-même lubrifié par un brouillard d’huile dans une chambre de lubrification CL entourant ce roulement R. Cette chambre de lubrification est définie entre un carter d'échappement (qui est une partie fixe) et une partie tournante constituée par l’extrémité aval de l'arbre de turbine basse pression. En pratique, l’étanchéité dans cette zone est garantie par un premier joint tournant. Cette chambre de lubrification CL est, en général, entourée radialement vers l’extérieur par deux chambres, à savoir une chambre de pressurisation CP et une chambre de récupération CR, également dénommée en termes du métier cavité « Sump Flooding ». L'étanchéité de la chambre CP par rapport à ses deux voisines est assurée par des léchettes L et des cartouches de matériau abradable AB. Comme son nom l'indique, la chambre de pressurisation CP présente un différentiel de pression par rapport à la chambre de lubrification CL, qui s'oppose à des fuites éventuelles d'huile. Ces chambres sont donc prévues pour prévenir des infiltrations d’éventuelles fuites d’huile dans des compartiments moteur non conçus pour les supporter. Ce phénomène pourrait notamment se produire dans le rotor de la turbine basse pression ce qui aurait pour effet de créer un balourd endommageant le rotor. En pratique et en tout état de cause, même si de l'huile vient à s'écouler dans la chambre de récupération CR, celle-ci est délimitée radialement vers l'extérieur par un carter de récupération d'huile 2 qui a pour fonction de recevoir l'huile et la diriger vers un tuyau de récupération T. Le cheminement de l'huile est représenté à la par une flèche en traits interrompus. Cette architecture assurant l’étanchéité de l’enceinte CL du roulement R ainsi que la récupération de l’huile utilisée est efficace. Cependant, elle peut présenter des limites d’un point de vue de l’intégrité mécanique de certaines pièces. C'est particulièrement le cas du carter de récupération d'huile 2 qui est non seulement soumis à des efforts aérodynamiques induits par les pressions des cavités entourant ce carter, mais également à des sollicitations mécaniques sur la cartouche de matériau abradable AB qui l'équipe, conduisant à des déplacements radiaux de cette partie du carter. Aux figures 3 et 4 est représenté schématiquement un tel type de carter 2 sur lesquelles on identifie son fût cylindrique 20 d'axe X-X', sa bride de fixation périphérique 21 qui s'étend circonférentiellement vers l'extérieur à une extrémité du fût et perpendiculairement audit axe, ainsi que son anneau périphérique 22 qui équipe l'extrémité opposée du fût 20 et qui est garni d'un matériau abradable 23 sur sa face radialement interne. Les deux sollicitations précitées peuvent se coupler et conduire à l’instabilité du labyrinthe (constitué de l’anneau 22 et de l’abradable en vis-à-vis) du carter 2. Ainsi, la déflexion d’une partie du carter fait varier le jeu du labyrinthe. Cette variation du jeu perturbe alors les champs de pression des cavités associées. La variation alternative des champs de pression peut animer le carter d’un mouvement vibratoire aléatoire, ce qui excite ce dernier sur un ou plusieurs de ses modes de vibration propres. Ces déformations modales induisent alors une fluctuation des champs de pression déphasée par rapport aux déplacements du carter. Une des composantes des champs de pression est homogène à une force d’amortissement, de sorte que si la valeur de cette composante est positive alors, l’amortissement atténuera le mouvement. Le mode vibratoire correspondant est dit stable. Si l’amortissement est négatif, le mouvement diverge, ce qui conduira à l’endommagement de la structure. Le mode vibratoire est dit instable. Au pire, cela peut conduire à des criques ou micro fissures dans la zone de raccordement du fût 20 à la bride 21. Dans de telles circonstances et pour solutionner un tel problème, il n’existe pas à ce jour d'autre solution que de concevoir un nouveau carter. Malheureusement, de telles "re-conceptions" sont longues et très couteuses. En effet, cela nécessite de réaliser des essais moteurs, de valider les nouveaux designs et de faire les adaptations correspondantes sur les pièces en exploitations concernées, c'est-à-dire en cours d'utilisation. La présente invention a justement pour but de solutionner, au moins en partie, ces difficultés. A cet effet, un premier aspect de l'invention se rapporte à une pièce d'amortissement des déformations d'un carter de récupération d'huile d'une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend : une tôle métallique de forme générale annulaire et d'axe longitudinal, qui comporte une fente qui s'étend parallèlement à ses génératrices et définit deux bords de fente longitudinaux, cette tôle étant déformable entre deux positions extrêmes, à savoir première position extrême dite "position d'état libre" dans laquelle lesdits bords de fente sont distants l'un de l'autre et une "position d'état bridé" dans laquelle lesdits bords de fente sont jointifs ou quasiment jointifs, ce qui confère audit anneau une forme axisymétrique. Grâce à ces caractéristiques et comme on le verra plus en détail dans la description, lorsque cette pièce est insérée dans le fût du carter de récupération d'huile, elle participe activement à la dissipation de l'énergie vibratoire de ce dernier et contribue à prolonger de manière notable la "durée de vie" de ce carter. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de cette pièce, prises seules ou selon une combinaison techniquement compatible d'au moins deux d'entre elles : - ladite tôle est crénelée, de sorte que sa section, selon un plan de coupe longitudinal, présente, alternativement et en position d'état bridé, des secteurs angulaires d'un premier et d'un deuxième diamètre ; - la périphérie de l'une des extrémités de ladite tôle est pourvue d'une pluralité de pattes dirigées radialement vers l'extérieur ; - lesdites pattes sont réparties selon deux groupes de pattes qui se font face angulairement ; - dans ladite position d'état libre, lesdits bords de fente sont distants angulairement d'un angle compris entre 10 et 15° ; - ladite tôle est en un métal à base de nickel ; - ladite tôle est multi perforée ; - ladite tôle présente une épaisseur comprise entre 0.4mm et un millimètre. La présente invention se rapporte également à un ensemble de turbine basse pression d’une turbomachine comprenant, d'une part, un carter de récupération d'huile agencé entre, radialement à l’intérieur, une chambre de récupération d’huile et radialement à l’extérieur, une cavité de rotor de la turbine basse pression, la chambre de récupération d’huile étant elle-même agencée radialement à l’extérieur d’une chambre de pressurisation et d’une chambre de lubrification séparées radialement l’une de l’autre par un carter, le carter de récupération d’huile comprenant un fût cylindrique, une bride de fixation périphérique qui s'étend circonférentiellement vers l'extérieur à une extrémité dudit fût et perpendiculairement à l'axe de ce dernier, et un anneau périphérique qui équipe l'extrémité opposée dudit fût et est garni sur sa face radialement interne d'un matériau abradable agencé en vis-à-vis de léchettes annulaires d’un labyrinthe d’étanchéité, et d'autre part une pièce d'amortissement, ladite pièce d'amortissement étant au moins partiellement plaquée contre la paroi radialement interne dudit fût. Avantageusement, ladite pièce d’amortissement présente une longueur au plus égale à celle du fût du carter. L’invention concerne enfin une turbomachine équipée d'un tel ensemble. DESCRIPTION DES FIGURES 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 : est une vue simplifiée en coupe axiale d’une turbomachine à double flux de l’état de la technique ; est une vue simplifiée et en coupe d'une partie d'une turbomachine, cette vue étant destinée à illustrer l'architecture de chambres au voisinage de l'arbre de turbine basse pression de la turbomachine ; est une vue en perspective d'un carter de récupération d'huile qui équipe l'une de ces chambres ; est une vue de détail et en coupe d'une partie du carter de la ; est une première vue en perspective d'une forme de réalisation d'une pièce d'amortissement conforme à la présente invention ; est une deuxième vue en perspective de la pièce de la ; est une première vue en perspective d'un ensemble formé d'un carter conforme à la et d'une pièce d'amortissement conforme aux figures 5 et 6, cette dernière, vue par transparence, étant engagée dans le fût du carter ; est une deuxième vue en perspective de l'ensemble de la ; est une vue partielle, selon un plan de coupe longitudinal de l'ensemble des figures 7 et 8 ; est un schéma montrant symboliquement la pièce d'amortissement dans deux états différents ; est un schéma montrant symboliquement la pièce d'amortissement disposée à l'intérieur du carter ; est un schéma analogue à la qui montre les positions possibles du fût du carter et de la pièce d'amortissement en fonction d'alternances d'un premier mode de vibration ; est un schéma analogue à la qui montre les positions possibles du fût du carter et de la pièce d'amortissement en fonction d'alternance d'un deuxième mode de vibration ; est un schéma destiné à montrer symboliquement les modes de déformations de la pièce d'amortissement. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Comme indiqué précédemment, un premier aspect de l'invention se rapporte à une pièce d'amortissement des déformations d'un carter de récupération d'huile tel que décrit plus haut. Un exemple d'une telle pièce d'amortissement 3 est tout particulièrement visible aux figures 5 et 6. Elle comprend une tôle métallique 30 de forme générale annulaire et d'axe longitudinal X-X'. A la , sa dimension longitudinale (longueur) est référencée L et ses extrémités opposées (formant bords opposées circulaires) sont référencées 32 et 33. Cette tôle 30 comporte une fente 31 qui s'étend parallèlement à ses génératrices et définit deux bords 300 et 301 de fente 31 longitudinaux. Cette tôle 30 est déformable entre deux positions extrêmes, à savoir une première position extrême dite "position d'état libre" dans laquelle lesdits bords 300 et 301 de fente sont distants l'un de l'autre (c'est la position représentée sur les figures 5 et 6) et une "position d'état bridé" (non représentée sur les figures) dans laquelle lesdits bords 300 et 301) de fente sont jointifs ou quasiment jointifs, ce qui confère à l'anneau une forme axisymétrique. Bien entendu, la tôle est susceptible d'occuper des positions intermédiaires entre ces positions extrêmes, lesquelles peuvent toutefois être également qualifiées de positions d'état bridé. Selon un mode de réalisation possible, dans la position d'état libre des figures 5 et 6, les bords 300 et 301 de fente 31 sont distants angulairement d'un angle α compris entre 10 et 15°. Avantageusement et comme montré sur les figures annexées, la tôle 30 est crénelée, de sorte que sa section, selon un plan de coupe longitudinal passant par la fente 31, présente, alternativement et en position extrême d'état bridé, des secteurs angulaires 302 et 303 respectivement d'un premier diamètre et d'un deuxième diamètre, le deuxième diamètre étant inférieur au précédent. On expliquera plus loin dans la description l'intérêt d'une telle structure. Dans une variante non représentée ici, la surface de la tôle 30 pourrait être régulière, c'est-à-dire non crénelée. Selon le mode de réalisation représenté ici, la périphérie de l'une 32 des extrémités de la tôle 30 est pourvue d'une pluralité de quatre pattes 34 dirigées vers l'extérieur. Ces pattes 34 sont d'une pièce avec la tôle 30 et constituent autant d'appendices recourbés à 90°vers l'extérieur. On en expliquera plus loin la fonction. Dans le mode de réalisation représenté ici, ces pattes 34, au nombre de huit, sont réparties selon deux groupes de pattes qui se font face angulairement. Bien entendu, on pourrait avoir affaire à un nombre différent, par exemple supérieur, et/ou à une répartition régulière de celles-ci tout autour de la périphérie de la tôle. Dans un mode de réalisation possible, la tôle 30 est en un métal à base de nickel, par exemple un alliage de type Inconel (marque déposée) afin de supporter les contraintes mécaniques et les fortes températures présentes au sein de la turbine dans laquelle une telle pièce 3 est destinée à être montée. Avantageusement, la tôle présente une épaisseur comprise entre 0,4mm et un millimètre. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, ladite tôle 30 comporte une multitude de perforations 35. Ceci permet de limiter sa masse et de diminuer l’impact masse lié à l’installation de cette pièce dans son environnement. Cette pièce 3 vise à coopérer avec le carter 2 décrit plus haut pour former un ensemble E, afin d'absorber les vibrations de ce carter. Pour ce faire, la longueur L de la tôle 30 est au plus égale à celle du fût 20 du carter 2. En position d'état libre visible à la et en considérant que la pièce 3 est axisymétrique, celle-ci présente un diamètre D2 supérieur au diamètre D1 du fût 20 du carter 2. En refermant mécaniquement la fente 31, c'est-à-dire en rapprochant les bords 300 et 301 de cette fente 31 grâce à un outillage adapté, la tôle 30 se referme, devient axisymétrique, de sorte que son diamètre se réduit pour passer de D2 à D0. Dans cette position d'état bridé, le diamètre précité D0 est inférieur au diamètre D1 du fût 20 du carter 2, de sorte que la tôle 30 peut être installée à l’intérieur de ce carter. L'outillage peut alors être relâché. Préalablement à cette opération, on aura pris soin de positionner la pièce 3 de manière à ce que les pattes 34 viennent se positionner à la base de la bride 21 du carter 2. Ainsi, les pattes 34 forment des butées qui limitent le déplacement axial de la tôle au sein du carter, ainsi que cela est particulièrement visible à la . L'observation de la permet de bien comprendre comment la tôle 30 de la pièce 3 prend appui contre le fût 20 du carter 2 uniquement par les secteurs crénelés 302. Il apparaît de ce qui précède que l'intégration de la pièce 3 dans le carter est aisé et qu'elle est facilement accessible en cas de besoin. La fonction de la pièce 3 est de dissiper l’énergie vibratoire du carter 2 dans laquelle elle est installée. On a représenté schématiquement à la les positions E1et E2 respectivement d'état libre et d'état partiellement bridé de la pièce 3. La pièce 3 installée dans le carter 2, comme montré à la , est à l’état partiellement contraint ou bridé, et de fait, tend à vouloir retrouver son état naturel ou libre, ce qui la plaque contre la paroi interne du fût 20. En d’autres termes, la pièce 3 présente naturellement, c’est-à-dire à l’état libre, un diamètre D2 supérieur au diamètre de la pièce lorsque celle-ci est mise en place dans le fût 20. La pièce 3 insérée dans le fût est ainsi précontrainte de sorte à rester en contact avec le fût en étant plaquée contre la paroi radialement interne du fût 20. A la , le fût 20 est représenté en premier lieu dans son état statique ES, c'est-à-dire non soumis à des vibrations. Il est à nouveau représenté dans une autre position alors qu'il est soumis à un premier mode vibratoire EV. On constate ainsi que le fût 20 et la pièce 3 se déforment sensiblement de la même manière. La est analogue à la précédente, si ce n'est que les deux éléments sont soumis à un autre mode vibratoire. Conformément à l'invention, la dissipation de l'énergie vibratoire que subit le carter 2 se fait par frottement sec entre le fût 20 du carter 2 qui se déforme sous les sollicitations aéroélastiques et la tôle 30 de la pièce d'amortissement. Quand la surface de la tôle 30 est régulière, c'est-à-dire non crénelée, c'est normalement l'ensemble de cette surface qui participe à ce frottement sec. Quand elle est crénelée (comme représenté sur les figures), seules les zones 302 de plus grand diamètre en appui sur le fût 20 participent au frottement sec. En d’autres termes, les zones 301 de plus petit diamètre ne sont pas en contact avec la paroi radialement interne du fût 20. On observe donc une alternance de portions en contact ou non avec la paroi radialement interne du fût, tel qu’illustré à titre d’exemple à la , ce qui réduit la surface de contact de la tôle 30 avec le fût 20 et ainsi le frottement sec entre ces deux éléments, en comparaison avec une tôle régulière, c’est-à-dire sans créneaux ou ondulations. On notera néanmoins qu’en multipliant les zones de plus grand diamètre, on augmente la probabilité que la majorité d'entre elles soient en appui contre le fût (au contraire d'une seule surface régulière non crénelée qui risque d'être en appui seulement sur une région de celle-ci) de sorte à améliorer la fonction d’amortisseur de la tôle 30. Ainsi, la pièce 3 formant amortisseur plaquée à l’intérieur du fût 20, c’est-à-dire contre sa paroi radialement interne, amortit directement la majorité des modes de vibrations du carter 2 en le sollicitant par le frottement sec entre le fût et la pièce 3, qui dissipe une grande partie de l’énergie vibratoire en la convertissant en énergie calorifique. Il ressort de ce qui précède qu'à l'aide d'une simple pièce rapportée, on parvient à amortir les réponses vibratoires de la structure. Il s'agit d'une solution technique plus pérenne et corrective que les solutions existantes qui consistent à remplacer les carters existants. La solution proposée a la spécificité de s’attaquer à la source des endommagements à savoir les forts niveaux de réponse vibratoire des modes propres de la structure. On notera par ailleurs que si un endommagement quelconque apparaît sur la pièce 3, il est aisé d’y accéder et de la remplacer. Enfin, sur le plan financier et comparativement au remplacement d'un carter, la pièce 3 est facile à produire et très peu chère. Pièce (3) d'amortissement des déformations d'un carter (2) de récupération d'huile d'une turbomachine (1), caractérisée en ce qu'elle comprend : une tôle métallique (30) de forme générale annulaire et d'axe longitudinal (X-X'), qui comporte une fente (31) qui s'étend parallèlement à ses génératrices et définit deux bords (300, 301) de fente longitudinaux, cette tôle (30) étant déformable entre deux positions extrêmes, à savoir première position extrême dite "position d'état libre" dans laquelle lesdits bords (300, 301) de fente (31) sont distants l'un de l'autre et une "position d'état bridé" dans laquelle lesdits bords (300, 301) de fente (31) sont jointifs ou quasiment jointifs, ce qui confère audit anneau une forme axisymétrique. Pièce (3) d'amortissement selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite tôle (30) est crénelée, de sorte que sa section, selon un plan de coupe longitudinal, présente, alternativement et en position d'état bridé, des secteurs angulaires d'un premier (302) et d'un deuxième (303) diamètre. Pièce (3) d'amortissement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la périphérie de l'une des extrémités (32) de ladite tôle (30) est pourvue d'une pluralité de pattes (34) dirigées radialement vers l'extérieur. Pièce (3) d'amortissement selon la revendication 3, caractérisée par le fait que lesdites pattes (34) sont réparties selon deux groupes de pattes qui se font face angulairement. Pièce (3) d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que dans ladite position d'état libre, lesdits bords (300, 301) de fente (31) sont distants angulairement d'un angle compris entre 10 et 15°. Pièce (3) d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ladite tôle (30) est en un métal à base de nickel. Pièce (3) d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que ladite tôle (30) est multi perforée. Pièce (3) d'amortissement selon l'un des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que ladite tôle (30) présente une épaisseur comprise entre 0.4mm et un millimètre. Ensemble (E) de turbine basse pression d’une turbomachine (1) comprenant, d'une part, un carter (2) de récupération d'huile agencé entre, radialement à l’intérieur, une chambre de récupération d’huile (CR) et, radialement à l’extérieur, une cavité de rotor de la turbine basse pression, la chambre de récupération d’huile (CR) étant elle-même agencée radialement à l’extérieur d’une chambre de pressurisation (CP) et d’une chambre de lubrification (CL) séparées radialement l’une de l’autre par un carter, le carter (2) de récupération d’huile comprenant un fût cylindrique (20), une bride de fixation périphérique (21) qui s'étend circonférentiellement vers l'extérieur à une extrémité dudit fût (20) et perpendiculairement à l'axe de ce dernier, et un anneau périphérique (22) qui équipe l'extrémité opposée dudit fût (20) et est garni sur sa face radialement interne d'un matériau abradable (23) agencé en vis-à-vis de léchettes annulaires (L) d’un labyrinthe d’étanchéité, et d'autre part une pièce d'amortissement (3) conforme à l'une des revendications précédente, ladite pièce d'amortissement (3) étant au moins partiellement plaquée contre la paroi radialement interne dudit fût (20). Ensemble (E) selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite pièce d’amortissement (3) présente une longueur au plus égale à celle du fût (20) du carter (2). Turbomachine à double flux, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble (E) conforme à la revendication 9 ou à la revendication 10.