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BE1026460B1 - Carter structural pour turbomachine axiale - Google Patents

Carter structural pour turbomachine axiale Download PDF

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Publication number
BE1026460B1
BE1026460B1 BE20185482A BE201805482A BE1026460B1 BE 1026460 B1 BE1026460 B1 BE 1026460B1 BE 20185482 A BE20185482 A BE 20185482A BE 201805482 A BE201805482 A BE 201805482A BE 1026460 B1 BE1026460 B1 BE 1026460B1
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BE
Belgium
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covers
hub
housing
casing
external surface
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BE20185482A
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Inventor
Stéphane Hiernaux
Original Assignee
Safran Aero Boosters Sa
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Publication date
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Publication of BE1026460A1 publication Critical patent/BE1026460A1/fr
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Abstract

L'invention porte sur un carter structural (5) pour turbomachine axiale (2), notamment pour turboréacteur d'aéronef, le carter (5) comprenant un anneau (50) présentant une surface interne (51), un moyeu (52) présentant une surface externe (53), coaxial et emmanché dans l'anneau (50), et une pluralité de bras (54) s'étendant radialement de la surface externe (53) du moyeu (52) à la surface interne (51) de l'anneau (50), le carter (5) étant remarquable en ce qu'il comprend en outre, une rangée annulaire de capots (60) en matériau composite recouvrant au moins partiellement la surface externe (53) du moyeu (52). L'invention porte également sur une turbomachine munie d'un tel carter (5) et sur un procède de fabrication d'un tel carter (5).

Description

Description
CARTER STRUCTURAL POUR TURBOMACHINE AXIALE
Domaine technique
L’invention a trait à un ensemble pour turbomachine axiale. Plus précisément, l’invention a trait à un carter de turbomachine et en particulier un carter de compresseur.
Technique antérieure
Un carter de compresseur de turbomachine axiale peut comprendre un tronçon structurel composé essentiellement d’un anneau externe, d’un moyeu central et de bras, dits « struts », s’étendant radialement entre le moyeu et l’anneau. Le carter structurel se présente généralement sous la forme d’une pièce monobloc obtenue par fonderie. L’état de surface et notamment la rugosité des pièces de fonderie n’est pas suffisamment bon pour assurer un guidage du flux d’air optimal.
Alternativement, le document WO 2013/095211 A1 décrit un exemple de stator de turbomachine fait par un assemblage de multiples éléments. Ce n’est qu’en assemblant deux secteurs angulaires adjacents que les struts prennent forme. Ce carter est donc particulièrement complexe à assembler et les ajustements des différents secteurs angulaires sont à maîtriser parfaitement pour ne pas perturber le flux d’air. Aussi, le poids général de l’ensemble est augmenté par la présence de nombreux éléments d’assemblage, par exemple sous la forme de soudures ou d’éléments de visserie.
Résumé de l'invention
Problème technique
L’invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour objectif d’améliorer l’écoulement du flux d’air dans un compresseur, sans complexifier son procédé d’assemblage ni compromettre son poids.
2018/5482
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Solution technique
L’invention a trait à un carter structural pour turbomachine axiale, notamment pour turboréacteur d’aéronef, le carter comprenant : un anneau présentant une surface interne, un moyeu préférablement obtenu par fonderie et présentant une surface externe, le moyeu étant coaxial et emmanché dans l’anneau, et une pluralité de bras s’étendant radialement de la surface externe du moyeu à la surface interne de l’anneau, le carter étant remarquable en ce qu’il comprend en outre, une rangée annulaire de capots en matériau composite recouvrant au moins partiellement la surface externe du moyeu.
Les bras radiaux sont aussi parfois appelés « struts ». Ils peuvent être creux.
Le carter structural peut former une structure portante du réacteur.
La surface externe est préférablement sensiblement conique ou de sorte à former un col de cygne, c’est-à-dire un profil avec un point d’inflexion destiné à relier un compresseur basse-pression à un compresseur haute-pression d’un turboréacteur.
Par « rangée annulaire de capots », on entend au moins deux capots de position axiale et radiale identique mais positionnés angulairement différemment autour de la surface externe du moyeu.
Selon un mode avantageux de l’invention, les capots ont une surface externe ayant une rugosité arithmétique très inférieure à 0.5 μm.
Selon un mode avantageux de l’invention, les capots sont faits de composite injecté de matrice PEI avec fibres courtes de carbone.
Selon un mode avantageux de l’invention, les capots comprennent chacun une bride permettant l’assemblage des capots au moyeu par des éléments de visserie. La bride peut être en amont ou en aval du capot. Le capot peut présenter un profil en L ou un profil en U, la bride se refermant vers l’intérieur.
Selon un mode avantageux de l’invention, les capots ont une épaisseur variable. Il est ainsi possible d’obtenir lors de la fabrication des capots des formes (notamment complexes, ou en contre-dépouille) qu’il serait contraignant d’obtenir par fonderie du moyeu. Ces formes peuvent minimiser le risque de
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BE2018/5482 décrochage du flux d’air, et ainsi limiter les pertes aérodynamiques pour un encombrement et un poids minimum.
Selon un mode avantageux de l’invention, les capots ont une épaisseur qui décroît d’amont vers l’aval.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’épaisseur des capots varie circonférentiellement.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’épaisseur des capots varie circonférentiellement, l’épaisseur maximale étant au voisinage des struts.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’épaisseur des capots varie circonférentiellement, l’épaisseur minimale étant au voisinage des struts.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’ensemble des capots forme une structure non axisymétrique.
Selon un mode avantageux de l’invention, le moyeu, les bras et l’anneau sont venus de matière en fonderie.
Selon un mode de réalisation alternatif, les bras sont soudés au moyeu et à l’anneau externe, l’anneau externe étant préférentiellement formé de plusieurs secteurs angulaires décrivant des angles différents. Ainsi, vu depuis l’axe de l’anneau, les angles balayés, ou les angles selon lesquels chaque secteur s’étend, peuvent être différents. Le moyeu peut être muni de logements pouvant accueillir une extrémité des bras.
Selon un mode avantageux de l’invention, au moins deux des secteurs angulaires sont fabriqués au moins en partie par deux procédés de fabrication différents, notamment fabrication additive ou fonderie.
Selon un mode avantageux de l’invention, au moins un des capots entoure au moins un des bras. Il est ainsi possible de prévoir moins de capots que de bras, les capots étant enfilés radialement vers l’intérieur autour du bras.
Selon un mode avantageux de l’invention, chaque bras radial est plus long axialement que haut radialement, préférentiellement au moins deux fois plus long axialement que haut radialement.
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L’invention porte également sur une turbomachine axiale avec un compresseur basse-pression, un compresseur haute-pression et une veine intermédiaire entre le compresseur basse-pression et le compresseur haute-pression, remarquable en ce que la veine intermédiaire comprend un carter structural selon l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus.
Selon un mode avantageux de l’invention, le compresseur basse-pression comprend une virole interne et les capots recouvrent partiellement la virole interne. Ainsi, les capots peuvent surplomber la virole et venir recouvrir la jonction entre la virole et le moyeu.
Selon un mode avantageux de l’invention, le compresseur basse-pression comprend un dernier étage de redresseur dont la virole interne est formée par les capots qui se prolongent depuis le carter structural. Dans ce cas, il n’y a pas de jonction entre une virole interne et le carter au niveau axial entre le dernier étage du compresseur et le moyeu.
L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un carter structural comprenant une étape de fonderie d’un moyeu avec éventuellement des bras et un anneau externe, le moyeu comprenant une surface externe, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend une étape de montage d’une pluralité de capots en matériau composite sur la surface externe du moyeu.
Selon un mode avantageux de l’invention, le carter est selon l’un des modes de réalisation décrits ci-dessus.
Selon un mode avantageux de l’invention, tous les bras sont assemblés au moyeu avant que les capots ne soient installés sur la surface externe du moyeu. Ainsi, les bras sont d’abords soudés au moyeu, puis les capots sont amenés sur la surface externe du moyeu. Enfin l’anneau externe est assemblé aux extrémités radiales des bras.
Selon un mode avantageux de l’invention, les capots sont déposés alors qu’ils sont dans un état malléable et se solidifient en épousant la forme de la surface externe du moyeu. Les capots en matériau composite peuvent être malléables lors de leur fabrication, par exemple, avant réticulation. La surface externe du moyeu peut donc servir de moule sur lequel les capots vont prendre forme.
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Selon un mode avantageux de l’invention, les struts, le moyeu et l’anneau sont soit monoblocs soit assemblés par soudage, par exemple laser ou electron beam welding.
L’invention a également trait à un procédé d’assemblage d’une turbomachine, le procédé comprenant un procédé de fabrication tel que décrit ci-dessus, le moyeu étant assemblé à la virole interne de compresseur, puis les capots étant amenés sur la surface externe du moyeu, recouvrant au moins partiellement la virole interne du compresseur.
Avantages apportés
La présence de capots permet notamment d’optimiser la dimension des pièces en fonction puisque les possibilités de design de la surface de guidage interne de la veine sont accrues.
Aussi, les capots permettent de « rattraper » des inexactitudes dans les dimensions fabriquées, sans mettre le carter au rebut. Le carter peut être une pièce de plusieurs dizaines de kilogrammes à haute valeur ajoutée et la présence des capots permet non seulement d’imposer une tolérance de fabrication plus souple sur la surface externe mais également de potentiellement réformer moins de pièces.
Brève description des dessins
La figure 1 représente une turbomachine axiale selon l’invention ;
La figure 2 est un schéma d’un compresseur de turbomachine ;
La figure 3 esquisse une vue isométrique partielle du carter selon l’invention ;
La figure 4 décrit une vue isométrique d’un capot ;
Les figures 5A et 5B illustrent une vue en coupe du carter ;
Les figures 6A à 6C montrent trois exemples de mode de réalisation du carter selon l’invention en vue en coupe axiale ;
La figure 7 montre un mode d’assemblage d’un capot sur le moyeu.
Description des modes de réalisation
Dans la description qui va suivre, les termes intérieur et extérieur renvoient à un positionnement par rapport à l’axe de rotation d’une turbomachine axiale. La
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BE2018/5482 6 direction axiale est selon l’axe de rotation, et la direction radiale est perpendiculaire à la direction axiale. La direction latérale est entendue selon la circonférence, et peut être perpendiculaire à l’axe.
La figure 1 représente un turboréacteur double-flux 2. Le turboréacteur 2 comprend un compresseur basse-pression 4, un compresseur haute-pression 6, une chambre de combustion 8 et une turbine 10. En fonctionnement, la puissance mécanique de la turbine 10 transmise via l’arbre central jusqu’au rotor 12 met en mouvement les deux compresseurs 4 et 6.
Les compresseurs comportent plusieurs rangées d’aubes de rotor associées à des rangées d’aubes de stators. La rotation du rotor autour de son axe de rotation 14 permet ainsi de générer un débit d’air progressivement comprimé jusqu’à la chambre de combustion 8.
Un fan 16 (aussi appelé soufflante) est couplé au rotor 12 via un réducteur 13 et génère un flux d’air qui se divise en un flux primaire 18 et un flux secondaire 20. Les flux primaire 18 et secondaire 20 sont des flux annulaires, ils sont canalisés à l’aide de cloisons cylindriques, ou viroles, qui peuvent être intérieures et/ou extérieures.
La figure 2 est une vue en coupe d’un compresseur d’une turbomachine axiale telle que celle de la figure 1. Le compresseur peut comprendre un compresseur basse-pression 4. On peut y observer une partie du fan 16 ainsi que le bec de séparation 22 des flux primaire 18 et secondaire 20. Le rotor 12 peut comprendre plusieurs rangées d’aubes rotoriques 24.
Le compresseur basse-pression 4 comprend plusieurs redresseurs qui contiennent chacun une rangée annulaire d’aubes statoriques 26. Chaque redresseur est associé au fan 16 ou à une rangée d’aubes rotoriques 24 pour en redresser le flux d’air.
Le compresseur basse-pression 4 comprend au moins un carter 28 de compresseur. Le carter 28 peut présenter une forme généralement circulaire ou tubulaire. Il peut être un carter externe de compresseur et peut être en matériaux composites. Le carter 28 peut comprendre des brides de fixation 30, par exemple des brides annulaires de fixation 30 pour la fixation du bec de
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BE2018/5482 séparation 22 et/ou pour se fixer à un carter intermédiaire 5 de soufflante de la turbomachine. Le carter du compresseur 4 assure alors une fonction de lien mécanique entre le bec de séparation 22 et le carter intermédiaire 5. Le carter assure également une fonction de centrage du bec de séparation 22 par rapport au carter intermédiaire 5, par exemple à l’aide de ses brides annulaires 30. Les brides annulaires 30 peuvent être en composite et comprendre des orifices de fixation (non représentés) pour permettre une fixation par boulons.
Le carter 28 peut comprendre une paroi 32 généralement circulaire ou en arc de cercle, dont les bords axiaux peuvent être délimités par les brides 30. La paroi 32 peut présenter un profil de révolution autour de l’axe de rotation 14. La paroi 32 peut être en matériau composite, avec une matrice et un renfort. La paroi 32 peut présenter une forme d’ogive, avec une variation de rayon le long de l’axe 14.
Les aubes statoriques 26 s’étendent essentiellement radialement depuis la paroi 32, au niveau de zones annulaires de réception d’aubes. Les aubes statoriques 26 comprennent chacune une plateforme 34 de fixation, et éventuellement des axes de fixation 36 tels des tiges filetées. La paroi peut comprendre des couches annulaires de matériau abradable 38 entre les plateformes 34 des aubes.
Grâce à l’utilisation de matériaux composites, le carter 28 peut mesurer entre 3 et 5 mm d’épaisseur pour un diamètre supérieur à 1 mètre.
Les aubes statoriques 26 sont supportées sur leur extrémité radiale interne par une virole 40.
En aval du compresseur basse-pression 4 se trouve un compresseur hautepression 6. Le fonctionnement du compresseur haute-pression 6 est similaire au compresseur basse-pression 4.
Entre les deux compresseurs 4, 6 est prévue une structure porteuse ou carter structural 5. Ce carter 5 comprend un anneau externe 50, un moyeu central 52 et des bras radiaux 54. Les bras radiaux 54 s’étendent dans le flux d’air alors que l’anneau externe 50 et le moyeu central 52 présentent respectivement une surface interne 51 et externe 53.
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Le carter 5 peut être muni d’une bride amont et/ou aval pour la connexion avec les compresseurs.
Dans l’exemple illustré sur la figure 2, les aubes statoriques des compresseurs 4 et 6 sont à orientation variable et la bride aval du carter 5 s’étend en superposition axiale des aubes statoriques à orientation variable du compresseur 6 pour porter ainsi l’actionnement et les paliers desdites aubes. Comme décrit sur la figure 2, une rangée annulaire d’aubes rotoriques du compresseur 6 peut éventuellement être intercalée axialement entre les bras radiaux et une telle rangée d’aubes statorique à orientation variable.
Alternativement, les brides du carter peuvent être plus rapprochées de l’anneau 50.
Conformément à l’invention, le carter structural 5 dispose de capots 60 qui recouvrent au moins partiellement la surface externe 53 du moyeu central.
Chaque capot peut être muni d’une bride 62 facilitant sa fixation au carter. La bride 62 peut être prévue sur le côté amont du carter, sur le côté aval, ou le deux. D’autres moyens d’assemblage sont naturellement possibles.
Les capots 60 présentent respectivement une surface externe 61 qui guide le flux d’air et une surface interne 63 en regard de la surface externe 53 du moyeu. En un point donné du capot 60, l’épaisseur notée « e » est la distance entre les deux surfaces 61 et 63.
La figure 3 décrit une vue isométrique partielle du carter structural 5, vue depuis l’aval. Le moyeu 52 est habillé de capots 60 sur toute sa périphérie. Dans cet exemple, chaque capot 60 dispose d’une bride 62 sur son côté aval pour son assemblage au moyeu 52. Les surfaces externes 61 des capots 60 forment la surface interne de la veine du flux. Dans ce mode de réalisation, chaque capot 60 se termine circonférentiellement par une échancrure 64 qui permet de coopérer avec une moitié circonférentielle de l’extrémité interne du bras 54.
Le nombre de bras 54 peut être compris entre 2 et 20. Ils sont préférablement au nombre de 8, distribués régulièrement angulairement autour du moyeu.
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La figure 4 montre un capot 60 avec ses deux échancrures 64 circonférentielles qui viennent épouser la forme des struts et sa bride 62.
La figure 5A est une vue en coupe selon la direction V:V définie sur la figure 2. Cet exemple montre que l’anneau externe peut être réalisé à partir de plusieurs secteurs angulaires 50.1, 50.2, 50.3, 50.4. Selon d’autres modes de réalisation, l’anneau est fait d’un seul tenant, et éventuellement l’anneau, les bras et le moyeu sont monoblocs, issus de fonderie.
Chacune des pièces peut être faite d’un matériau différent et l’homme du métier saurait adapter le type de technologie de soudage en fonction des matériaux en présence.
La figure 5A illustre les variations de l’épaisseur e selon la direction circonférentielle. Les dimensions sont ici exagérées afin de rendre visible les variations d’épaisseur e des capots 60. La forme issue de l’ensemble des capots n’est pas nécessairement axisymétrique. Dans certains cas il peut en effet être avantageux de ne pas avoir une surface de guidage interne de la veine qui soit axisymétrique afin de contrôler les zones sur lesquelles s’appliquent les plus grandes pressions statiques ou dynamiques. Tous les espaces inter-struts ne sont pas nécessairement recouverts de capots.
La figure 5B est identique à la figure 5A mais montre une autre alternative pour la forme des capots 60. Ici, les épaisseurs sont plus importantes entre deux struts afin de guider le flux vers les pieds des struts 54. L’inverse est également possible avec des surépaisseurs au voisinage des struts et un creux en milieu circonférentiel de chaque capot 60.
Selon un mode de réalisation non illustré, certains capots 60 peuvent être selon l’exemple de la figure 5A alors que d’autres sont selon l’exemple de la figure 5B.
Les figures 5A et 5B montrent des exemples avec 4 bras radiaux 54. L’invention n’est naturellement pas limitée en termes de nombre de bras.
La figure 6A illustre une vue en coupe axiale du carter 5 selon un autre mode de réalisation. Le capot 60 s’étend en amont au-delà du carter afin de recouvrir
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BE2018/5482 en partie la virole 40. La jonction entre la virole 40 et le carter 5 est donc recouverte par le capot 60 qui peut, à cet endroit avoir un profil en forme de T. La figure 6A illustre aussi une configuration d’un carter où la bride aval ne s’étend pas au-delà du carter, contrairement à la figure 2.
La figure 6B illustre un autre aspect que peut prendre l’invention. Dans cet exemple, le capot 60 a une épaisseur variable dans le sens axial. Il est par exemple possible de prévoir une épaisseur amont plus grande que l’épaisseur aval. L’inverse peut être concevable également.
L’épaisseur amont peut être 1.5 à 20 fois supérieur à l’épaisseur aval, préférentiellement 2 à 6 fois. De telles variations dans l’épaisseur des capots permet d’obtenir la concentration radiale du flux sur une plus courte distance.
La figure 6C illustre encore un autre aspect des capots 60 dont la bride 62 peut se refermer en forme de U ou de crochet 65 pour faciliter le centrage des capots sur le moyeu 52. Encore une fois, cette bride peut être indifféremment disposée en amont ou en aval du carter.
La figure 7 décrit schématiquement une méthode de dépôt d’un capot 60 sur le moyeu dans un autre mode de réalisation des capots 60. Un capot 60 est ici partiellement dessiné. Celui-ci dispose d’un orifice qui coopère avec le strut. Le capot 60 est déposé alors qu’il est malléable, par exemple avant réticulation ou avant solidification. Le capot 60 peut donc venir au contact de la surface externe 53 du moyeu 52, en étant inséré selon l’orientation de la flèche. Une fois déposé sur le moyeu, la solidification du capot 60 assurera le maintien du capot 60 et son adhérence au plus proche de la surface 53.
Selon un mode de réalisation de l’invention qui n’est pas illustré, le carter structural 5 est un carter intermédiaire entre une turbine haute-pression et d’une turbine basse-pression. Un carter de conception sensiblement similaire, avec les bras radiaux orientés aérodynamiquement à l’opposé de ce qui est décrit sur la figure 3, peut être utilisé. Les matériaux seront choisis de manière appropriée afin de supporter les températures plus élevées dans cette partie de la turbomachine.
Les différents détails des différents modes de réalisation exposés dans la présente demande peuvent être combinés à moins qu’il ne soit explicitement
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BE2018/5482 11 décrit comme alternatives et qu’une telle combinaison soit rendue mécaniquement impossible. Par exemple, les différentes variations d’épaisseurs des capots dans les directions circonférentielle et axiale peuvent être combinées.

Claims (21)

  1. Revendications
    1. Carter structural (5) pour turbomachine axiale (2), notamment pour turboréacteur d’aéronef, le carter (5) comprenant :
    - un anneau (50) présentant une surface interne (51),
    - un moyeu (52) préférablement obtenu par fonderie et présentant une surface externe (53), le moyeu (52) étant coaxial et emmanché dans l’anneau (50), et
    - une pluralité de bras (54) s’étendant radialement de la surface externe (53) du moyeu (52) à la surface interne (51) de l’anneau (50), le carter (5) étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre, une rangée annulaire de capots (60) en matériau composite recouvrant au moins partiellement la surface externe (53) du moyeu (52).
  2. 2. Carter (5) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capots (60) ont une surface externe (61) ayant une rugosité arithmétique très inférieure à 0.5 μm.
  3. 3. Carter (5) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les capots (60) sont faits de matériau composite à matrice PEI injecté de fibres courtes de carbone.
  4. 4. Carter (5) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les capots (60) comprennent chacun une bride (62) permettant l’assemblage des capots (60) au moyeu (52) par des éléments de visserie.
  5. 5. Carter (5) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les capots (60) ont une épaisseur (e) variable.
  6. 6. Carter (5) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les capots (60) ont une épaisseur (e) qui décroît d’amont vers l’aval.
  7. 7. Carter (5) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’épaisseur (e) est 1.5 à 20 fois supérieur à l’amont des capots qu’à l’aval, préférentiellement 2 à 6 fois.
    2018/5482
    BE2018/5482
  8. 8. Carter (5) selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l’épaisseur (e) des capots (60) varie circonférentiellement, l’épaisseur maximale étant au voisinage des struts.
  9. 9. Carter (5) selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l’épaisseur (e) des capots (60) varie circonférentiellement, l’épaisseur minimale étant au voisinage des struts.
  10. 10. Carter (5) selon l’une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l’ensemble des capots (60) forme une structure non axisymétrique.
  11. 11. Carter (5) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’anneau (50), le moyeu (52) et les bras (54) sont venus de matière en fonderie.
  12. 12. Carter (5) selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les bras (54) sont soudés au moyeu (52) et à l’anneau (50), l’anneau (50) étant préférentiellement formé de plusieurs secteurs angulaires (50.1, 50.2, 50.3, 50.4) décrivant des angles différents.
  13. 13. Carter (5) selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’au moins un des capots (60) entoure au moins un des bras (54).
  14. 14. Turbomachine axiale (2) avec un compresseur basse-pression (4), un compresseur haute-pression (6) et une veine intermédiaire (5) entre le compresseur basse-pression (4) et le compresseur haute-pression (6), caractérisée en ce que la veine intermédiaire comprend un carter structural (5) selon l’une des revendications 1 à 13.
  15. 15. Turbomachine (2) selon la revendication 14, caractérisée en ce que le compresseur basse pression (4) comprend une virole interne (40) et les capots (60) recouvrent partiellement la virole interne (40).
  16. 16. Turbomachine (2) selon la revendication 14, caractérisée en ce que la virole interne (40) du compresseur basse pression (4) est formée par les capots (60).
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  17. 17. Procédé de fabrication d’un carter structural (5) comprenant une étape de fonderie d’un moyeu (52) avec éventuellement des bras (54) et un anneau (50), le moyeu (52) comprenant une surface externe (53), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend une étape de montage d’une pluralité de capots (60) en matériau composite sur la surface externe (53) du moyeu.
  18. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le carter est selon l’une des revendications 1 à 13.
  19. 19. Procédé selon l’une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que tous les bras (54) sont assemblés au moyeu (52) avant que les capots (60) ne soient installés sur la surface externe (53) du moyeu (52).
  20. 20. Procédé selon l’une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que les capots (60) sont déposés sur la surface externe (53) alors qu’ils sont dans un état malléable et se solidifient en épousant la forme de la surface externe (53) du moyeu (52).
  21. 21. Procédé d’assemblage d’une turbomachine (2) selon la revendication 15, comprenant un procédé de fabrication selon l’une des revendications 17 à 20, le moyeu (52) étant assemblé à la virole interne (40) de compresseur (4), puis les capots (60) étant amenés sur la surface externe (53) du moyeu (52), recouvrant au moins partiellement la virole interne (40) du compresseur (4).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017039607A1 (fr) * 2015-08-31 2017-03-09 Siemens Energy, Inc. Insert de pale de turbine
EP3205829A1 (fr) * 2016-02-12 2017-08-16 General Electric Company Façonnement d'une passage
FR3048719A1 (fr) * 2016-03-14 2017-09-15 Snecma Redresseur de flux pour turbomachine avec plateformes integrees et rapportees

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017039607A1 (fr) * 2015-08-31 2017-03-09 Siemens Energy, Inc. Insert de pale de turbine
EP3205829A1 (fr) * 2016-02-12 2017-08-16 General Electric Company Façonnement d'une passage
FR3048719A1 (fr) * 2016-03-14 2017-09-15 Snecma Redresseur de flux pour turbomachine avec plateformes integrees et rapportees

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