RETAINING STRUCTURE FOR THE COMPRESSOR HOUSING OF A TURBO ENGINE

Abstract: 1. Retaining structure for the casing of the compressor of a turbo machine with twin flow intended to provide : - the connection between an air inlet duct disposed upstream and an intermediate casing disposed downstream ; - the retention of fragments following a fracture of the rotating part ; - sealing at the blade tips, and comprising a sealing ring and sandwich type of structure composed of a central core constituted by a honeycomb lying between two skins, characterized in this that successively in the radial direction, from the interior outwardly : - the sealing ring (11) is constituted by a monobloc support (12) coated with a separate wear layer (13), the said support (12) being detachable ; - in the sandwich type structure (6), the internal skin (71) is made of impregnated foil and is provided, substantially opposite to the tips of the blades (4), in order to accommodate the fluidtight seal (11), the external skin (90) is of metal and has a reinforcement constituted by at least one rib (15) disposed between the two skins (71, 90) in a radial location, in the zone swept by the rotor blades and extended from the inside by a sleeve (15a) forming a cylindrical ring, connecting flanges (2, 3) at the junction with the inlet duct and at the junction with the intermediate casing being provided at the ends in association with the outer metal skin (90), - an external layer (5) of reinforcement of a fibrous composite material is added constituted by a synthetic resin in which is embedded a winding of polyimide fibres.

Description: Structure de rétention pour carter de compresseur d'une turbomachine. L'invention concerne une structure de rétention pour carter de compresseur d'une turbomachine à double flux comprenant une manche d'entrée d'air, le compresseur et son carter, l'ensemble moteur et son carter, la structure de rétention entourant le compresseur. Les règlements de sécurité concernant les turbomachines exigent que l'avionneur se prémunisse contre l'éclatement des disques de rotors ou les ruptures d'aubes pour éviter les accidents catastrophiques. Cette protection est assurée par la mise en place de boucliers dont la masse grève les performances de l'avion. Les caractéristiques que doit présenter le carter d'une turbomachine dans la zone des éléments tournants sont les suivantes aucun fragment ne doit traverser le carter qui doit en outre résister à l'érosion des débris entraînés par le rotor ; la structure de rétention doit avoir une inertie suffisante pour ne pas subir de déformations importantes ou être le siège de résonances vibratoires dangereuses, et elle doit s'inscrire dans les limites dimensionnelles normales de la nacelle. Afin de répondre à ces considérations de perforation, tron çonnage, rigidité et encombrement, de nombreuses solutions ont été proposées. C'est ainsi que le brevet francais 2 282 537 décrit un carter de turbomachine comportant une paroi interne annulaire qui comprend, alternées axialement, des parties destinées à maintenir les aubes de stator et des parties entourant les extrémités d'aubes de rotor. Cette paroi est entourée par une couche extérieure de matériau composite renforcé par des fibres de carbone continues enroulées autour de la paroi et noyées dans de la résine. Les aubes de stator sont maintenues dans des évidements tournés vers l'intérieur et qui alternent avec les parties entourant les extrémités des aubes de rotor et présentant des évidements tournés vers e,e l'extérieur. L'extérieur du carter est ainsi formé de sections de diamètre différent, ce qui rend difficile l'enroulement de la couche extérieure de rétention. Afin d'obtenir une surface régulière sans variation brusque de diamètre, les évidements tournés vers l'extérieur sont remplis d'un matériau en nid d'abeilles. Les anneaux de retenue d'aubes de stator, en acier laminé, sont séparés par des entretoises annulaires formées dans un matériau plastique. L'ensemble est maintenu et renforcé par l'enrou- lement de fibres de carbone noyé dans la résine. Dans ce dispositif, l'aube ou la partie d'aube cassée est maintenue par les anneaux métalliques,mais celle-ci n'est pas évacuée rapidement du carter et la seule possibilité d'extraction consiste en sa fragmentation par les autres aubes et son évacuation par le flux d'air. Le brevet français 1 429 834 montre une réalisation permettant d'éviter quelques-uns des inconvénients du dispositif ci-dessus décrit. Le carter du compresseur est constitué d'une enveloppe cylindrique intérieure et d'une enveloppe cylindrique extérieure entre lesquelles est intercalée une structure en nid d'abeilles. L'enveloppe intérieure est ellemême formée d'un treillis métallique compris entre deux couches de résine. Les aubes du stator forment une couronne cylindrique et chaque aube traverse la structure nid d'abeilles dans laquelle elle est maintenue par de la résine synthétique. La structure nid d'abeilles a pour fonction d'assurer la liaison entre les enveloppes extérieure et in térieure et d'assurer le montage des aubes, tandis que l'enveloppe intérieure s'oppose, par sa constitution particulière, à l'abrasion par les débris et à sa fracturation au cas où une aube se détacherait. La réalisation ci-dessus décrite est plus particulièrement adaptée à un compresseur pour réacteur de petite puissance et de petit diamètre. La structure résine grille métallique ne peut supporter sans dommage important l'impact d'une aube ou d'un débris à très grande vitesse tangentielle. L'invention vise à l'obtention d'une structure de rétention présentant une masse minimale, une rigidité suffisante pour assurer la liaison entre la manche d'entrée d'air et le reste du carter moteur, et un pouvoir de rétention maximal pour des débris à grande vitesse tangentielle. La structure de rétention, suivant l'invention, comporte successivement, dans la direction radiale, de l'intérieur vers l'extérieur - un anneau d'étanchéité éventuellement amovible constitué d'un support monobloc revêtu d'une couche d'usure - une structure du type sandwich composée d'un nid d'abeilles entre deux peaux, dont une au moins est réalisée en tissu imprégné et dont celle située à l'intérieur est prévue, sensiblement en regard des extrémités des aubes, pour recevoir l'anneau d'étanchéité et comporte au moins en partie, en regard des extrémités d'aubes, une surface métallique, des brides de jonction à la manche d'entrée et au carter intermédiaire étant ménagées aux extrémités en liaison avec l'une au moins des peaux, la bride amont étant liée à une surface métallique - une couche externe de renforcement en matériau composite fibreux. Ainsi, la structure selon l'invention associe une couche en matériau composite fibreux qui assure une fonction de réten tion et une structure sandwich qui assure la rigidité pour un bon comportement statique et dynamique. La description et les figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un exemple de réalisation de la structure de rétention vue en demi-coupe longitudinale. La figure 2 est un second exemple de réalisation de la structure. La figure 3 est un exemple d'utilisation de la structure de rétention comme élément structurel du carter. La structure de rétention 1, représentée figure 1, est fixée à ses extrémités par l'intermédiaire des brides 2 et 3 à la manche à air et au carter moteur (non représentés). Cette structure dépasse en avant et en arrière la zone L balayée par les aubes du rotor 4. Face aux aubes du rotor, un anneau d'étanchéité 11 est fixé sur la structure. Cet anneau est constitué d'un support 12 revetu d'une couche d'usure 13 et il peut etre amovible, le support 12 étant monobloc. La structure de rétention comporte, selon cet exemple de réalisation, une couche extérieure 5 et une couche intérieure 6. La couche intérieure est constituée d'une structure sandwich, formée d'une peau intérieure 7, métallique, collée sur une structure en nid d'abeilles 6, recouverte sur l'extérieur par une peau 9 en résine synthétique éventuellement armée d'un tissu de fibres de verre ou autres. La structure en nid d'abeilles est renforcée par la couche extérieure 5 en maté riau composite fibreux, constituée par exemple de couches de fibres suivant la désignation commerciale Kevlar ou d'un bobinage de fibres polyimide immobilisé dans une résine synthétique. La peau métallique 7 est renforcée en 14 dans le plan de l'aubage 4 de manière à pouvoir supporter l'effet de tron çonnage. Cette partie renforcée permet également le maintien des tôles intérieures 10 définissant le profil aérodynamique du conduit. La structure en nid d'abeilles 8 peut être remplacée en équivalence par une structure en fibres jouant le même rôle. Dans les figures suivantes, les éléments semblables portent les mêmes références. La figure 2 montre un deuxième exemple de réalisation de la structure. Cette réalisation diffère de la précédente par une peau intérieure 71 en matériau composite et une partie renforcée, portée par une peau extérieure 90 et constituée par une nervure métallique 15 dont une extrémité est prolongée par une aile et se trouve en face de l'aubage. La peau extérieure 90 métallique porte à ses extrémités les brides 2 et 3. Dans la figure 3, 13 fonction structure 6 est assurée par un matériau sandwich constitué par deux peaux 91 et 72 en matériau composite collées sur une âme du type nid d'abeilles 8. Des brides métalliques 21 et 31 collées à chaque extrémité de la structure assurent les liaisons manche à air-structure de rétention et structure de rétention-carter. La bride avant 21 est prolongée à sa partie intérieure 16 et protège la structure contre l'effet de tronçonnage. Ce prolongement intérieur est renforcé en 14 dans le plan de l'aubage 4 et permet, en outre, le centrage de l'anneau d'étancheité 11. Comme le montre la figure, le prolongement intérieur de la bride s'étend au-delà de 1' aubade, afin de constituer une protection contre les fragments éjectés dans un plan non parallèle au plan de rotation de 1' aubade, et de permettre une fixation particulièrement rigide du support d'accessoires 17 au moyen de tirants 18. Cette troisième forme de réalisation de structure de rétention présente l'avantage d'être auto-portante et de constituer un segment indépendant.

Claims: REVENDICATIONS 1. Structure de rétention pour carter de compresseur de turbomachine à double flux destinée à assurer - la liaison entre une manche d'entrée d'air située en amont et un carter intermédiaire situé en aval - la rétention des fragments consécutifs à une rupture de la partie tournante - l'étanchéité aux extrémités des aubes, caractérisée en ce qu'elle comporte successivement, dans la direction radiale, de l'intérieur vers l'extérieur - un anneau d'étanchéité (11) constitué d'un support monobloc (12) revêtu d'une couche d'usure (13) - une structure du type sandwich (6) composée d'une âme centrale (B) entre deux peaux (7,9 ; 71,90 ; 72,91), dont une au moins (9 ; 71 ; 91) est réalisée en tissu imprégné et dont celle située à l'intérieur (7 ; 71 72) est prévue, sensiblement en regard des extrémités des aubes (4), pour recevoir l'anneau d'étanchéité (11) et comporte au moins en partie, en regard des extrémités des aubes (4), une surface métallique (14 ; 15 ; 16), des brides (2,3 ; 21,31) de jonction à la manche d'entrée et au carter intermédiaire étant ménagées aux extrémités en liaison avec l'une au moins des peaux (7 ; 90 ; 72)la bride amont (2 ; 21) étant liée à une surface métallique (7 ; 90; 16); - une couche externe (5) de renforcement en matériau com posite fibreux. 2. Structure de rétention selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'amie centrale (B) de la structure du type sandwich (6) est constituée d'un nid d'abeilles. 3. Structure de rétention selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la structure sandwich (6) est constituée d'une peau métallique (7 ; 90) collée sur un côté de la structure nid d'abeilles (8) et d'une peau (9 ; 71) en résine synthétique formée sur l'autre côté du nid d'abeilles (B). 4. Structure de rétention selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la couche (5) de matériau composite fibreux est constituée d'une résine synthétique dans laquelle est noyé un enroulement de fibres polyimide. 5. Structure de rétention selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la peau métallique (7 ; 16) porte un renfort (14) au moins dans la zone balayée par les aubes du rotor. 6. Structure de rétention selon la revendication 5, caractérisée en ce que le renfort (14) est formé par un épaississement de la peau métallique (7 ; 16). 7. Structure de rétention selon la revendication 5, caractérisée en ce que le renfort est constitué par au moins une nervure (15) placée entre les deux peaux (71 , 90), dans le plan de symétrie du rotor du compresseur. 8. Structure de rétention selon la revendication 5, caractérisée en ce que le renfort est constitué au moins partiellement par un épaississement de la peau métallique et une nervure placée entre les deux peaux, dans le plan de symétrie du rotor du compresseur. 9. Structure de rétention selon l'une des revendications pré cédentes, caractérisée en ce qu'elle se prolonge en aval et en amont de la zone (L) balayée par les aubes (4) du compresseur d'une fois la longueur de ladite zone (L). 10. Structure de rétention selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure sandwich (6) porte à au moins une de ses extrémités une bride (2,3 ; 21,31) collée pour la fixation au carter voisin. 11. Structure de rétention selon l'une des revendications 1 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10 caractérisée en ce que la peau intérieure (72) de la structure sandwich (6) est doublée au moins en partie par une aile (16) prolongeant la partie intérieure de la bride amont (21). 12. Structure de rétention selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support monobloc (12) de l'anneau d'étanchéité (11) est amovible.

Inventors: BOUILLER, JEAN GEORGES, JOURDAIN, GERARD ERNEST ANDRE, SOLIGNY, MARCEL ROBERT, Jourdain, Gérard Ernest André
Applicants: SOCIETE NATIONALE D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D'AVIATION, "S.N.E.C.M.A."
Application year: 1980
Main classification: F01D21
IPC codes: F01D21, F04D29