EP4251857A1 - Carter comprenant des raidisseurs internes et/ou externes - Google Patents
Carter comprenant des raidisseurs internes et/ou externesInfo
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- F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction
Definitions
- the invention relates to a turbomachine casing and in particular to a turbomachine exhaust casing.
- stiffeners avoids providing additional thicknesses in the areas concerned and therefore limits the increase in the mass of the structure.
- these internal ribs can take the form of rods 93, 94 provided with complementary heads 93a, 93b, 94a, 94b of circular or square section and of complementary shape (a male part and a female part).
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Abstract
L'invention concerne un carter (1) de turbomachine, s'étendant autour d'un axe, ledit carter (1) comprenant : un moyeu comprenant une paroi externe (21) et une paroi interne (22) entre lesquelles s'étend un flasque (23) annulaire; une virole externe (3); une pluralité de bras (4) qui s'étendent chacun entre le moyeu et la virole externe (3); le carter (1) comprenant en outre une pluralité de raidisseurs principaux (5), chacun étant disposé dans le prolongement d'un bras (4) entre la paroi externe (21) et la paroi interne (22) en saillie du flasque (23), chaque raidisseur principal (5) comprenant deux nervures (51, 52) disposées en regard et qui s'écartent l'une de l'autre en s'éloignant de la paroi externe (21) vers la paroi interne (22).
Description
DESCRIPTION
TITRE : Carter comprenant des raidisseurs internes et/ou externes
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L’invention concerne un carter de turbomachine et notamment un carter d’échappement de turbomachine.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Le carter d’échappement est une pièce structurale d’une turbomachine disposée en sortie d’une turbine, la sortie comprenant une tuyère d’éjection des gaz.
Le carter comprend classiquement un moyeu, une virole extérieure et des bras radiaux disposés de manière circonférentielle entre le moyeu et la virole externe.
Afin de fixer le carter d’échappement à un support de turbomachine (un pylône par exemple), des chapes sont prévues en saillie de la virole externe.
Le carter d’échappement est donc soumis à des efforts de traction et de compression qui peuvent endommager le carter ainsi que les bras du carter. C’est en particulier à la jonction entre le moyeu et les bras que les contraintes sont les plus importantes et que les efforts sont importants.
Pour permettre au carter de supporter ces contraintes, il est habituel de prévoir des surépaisseurs dans les zones à fortes contraintes ce qui conduit à une augmentation de la masse de la structure.
PRESENTATION DE L’INVENTION
L’invention propose d’améliorer la résistance aux efforts d’un carter de turbomachine.
A cet effet, l’invention propose, selon un premier aspect, un carter de turbomachine, s’étendant autour d’un axe, ledit carter comprenant :
- un moyeu comprenant une paroi externe et une paroi interne entre lesquelles s’étend un flasque annulaire ;
- une virole externe ;
- une pluralité de bras qui s’étendent chacun entre le moyeu et la virole externe ; le carter comprenant en outre une pluralité de raidisseurs principaux, chacun étant disposé dans le prolongement d’un bras entre la paroi externe et la paroi interne en saillie du flasque, chaque raidisseur comprenant deux nervures disposées en regard et qui s’écartent l’une de l’autre en s’éloignant de la paroi externe vers la paroi interne.
L’invention, selon le premier aspect, est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible.
Chaque nervure comprend une tige disposée dans le prolongement d’un bras.
Les deux nervures de chaque raidisseur principal s’étendent l’une par rapport à l’autre en s’écartant circonférentiellement de part et d’autre d’un bras.
Le carter comprend en outre des raidisseurs secondaires comprenant chacun deux plaques rapportées en vis-à-vis sur les nervures de chaque raidisseur principal en laissant un écart entre elles, ledit écart constituant un jeu adapté pour être consommé en cas de déformation d’une ou des nervures.
Le carter comprend en outre des raidisseurs internes disposés en s’étendant en regard l’un de l’autre dans chacun des bras et s’étendant chacun entre deux parois opposées du bras.
Les raidisseurs internes sont disposés dans la partie du bras qui présente une épaisseur la plus importante selon la direction transversale dudit bras.
Chaque raidisseur interne comprend une tige prolongée par une tête, les têtes desdites tiges étant disposées en vis-à-vis en laissant un écart entre elles, ledit écart constituant un jeu adapté pour être consommé en cas de déformation du bras.
Les têtes disposées en vis-à-vis présentent des formes complémentaires et présentent de préférence une section circulaire ou rectangulaire formant une partie mâle et femelle complémentaires.
Chaque bras présente une direction d’extension principale chaque raidisseur internes de chaque bras s’étendent principalement dans le bras selon la direction d’extension principale du bras.
L’invention propose selon un deuxième aspect une turbomachine comprenant un carter selon le premier aspect de l’invention.
L’invention propose selon un troisième aspect un aéronef comprenant une turbomachine selon le deuxième aspect de l’invention.
La disposition de raidisseurs principaux couplés éventuellement avec des raidisseurs secondaires et/ou internes conduit à un raidissement du carter lorsqu’il est soumis à de fortes contraintes ce qui lui permet de mieux les supporter.
En outre, l’ajout des raidisseurs évite de prévoir des surépaisseurs dans les zones concernées et limite donc l’augmentation de la masse de la structure.
Le carter qui en découle est donc à la fois plus résistant et plus léger qu’un carter connu qui présenterait des surépaisseurs pour la résistance aux contraintes.
PRESENTATION 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 : la figure 1 illustre une vue d’ensemble d’un carter d’échappement selon un mode de réalisation de l’invention la figure 2 illustre un détail d’une partie du carter d’échappement selon un mode de réalisation de l’invention ; les figures 3 et 4 illustrent un détail d’une nervure d’un carter d’échappement selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 5 illustre un bras comprenant des nervures internes selon un mode de réalisation de l’invention ; les figures 6 à 8 illustrent un bras comprenant des nervures internes selon un mode de réalisation de l’invention.
Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 1 illustre un carter 1 de turbomachine comprenant un moyeu 2 qui s’étend autour d’un axe longitudinal XX’.
Dans ce qui suit on localise les termes « interne », « externe », « radial », « axial » par rapport à cet axe, étant entendu qu’un élément interne est plus proche de l’axe qu’un élément externe.
En revenant à la figure 1 , le moyeu 2 comprend une paroi externe 21 et une paroi annulaire interne 22 entre lesquelles s’étend un flasque 23 annulaire.
Des bras 4 radiaux sont disposés de manière circonférentielle entre le moyeu 2 et une virole externe 3 du carter 1. Les bras 4 sont régulièrement répartis autour du moyeu 2.
Des chapes 6 de liaison à un pylône (non représenté) de la turbomachine sont disposées sur la virole externe 3. Sur la figure 1 , trois chapes 6 de liaison sont présentes.
En relation avec les figures 2 et 3, pour renforcer le carter au niveau des bras, ce dernier comprend des raidisseurs principaux 5 radiaux qui prolongent chaque bras. Ces raidisseurs principaux 5 sont en particulier disposés à l’intérieur du moyeu 2 et font saillie du flasque 23 annulaire. Comme c’est visible sur la figure 2, chaque raidisseur principal 5 présente une forme générale sensiblement en forme de V.
En particulier, les raidisseurs principaux 5 s’étendent en s’écartant circonférentiellement de part et d’autre de chaque bras 4. A ce titre et de manière avantageuse, chaque raidisseur principal comprend deux nervures
51 , 52 en vis-à-vis qui s’étendent en s’écartant depuis une tige 53 en aval qui est directement disposée dans le prolongement d’un bras 4. Les deux nervures 51 , 52 sont constituées par des parois qui s’écartent en s’étendant depuis la tige 53 vers le flasque 23 jusqu’à la paroi interne 22.
Comme c’est notamment visible sur la figure 2 3, un côté 51a, 52a de chaque nervure est en contact avec le flasque 23 tandis qu’un autre côté 51b, 52b de chaque nervure est en contact avec la paroi interne 22.
Ces raidisseurs principaux 5 sont disposés régulièrement à l’intérieur du moyeu 2 comme cela est visible sur la figure 1 .
Cette disposition des raidisseurs principaux 5 permet de renforcer la tenue mécanique du carter au niveau des bras 4.
De manière complémentaire, en relation avec la figure 4, des raidisseurs secondaires 7 sont rapportés sur les raidisseurs principaux 5 : un raidisseur secondaire 7 par raidisseur principal 5. En particulier, ces raidisseurs secondaires 7 sont formés par deux plaques 71 , 72 en vis-à-vis vis rapportées sur les nervures 51 , 52 des raidisseurs principaux 5 en laissant un écart entre elles, ledit écart (noté « e » sur la figure) constituant un jeu adapté pour être consommé en cas de déformation des raidisseurs principaux 5. En effet, lorsque les raidisseurs principaux 5 vont se déformer les deux plaques 71 , 72 des raidisseurs secondaires 7 vont se rapprocher grâce au jeu et venir en contact. Ce contact a pour effet de reprendre les efforts, de rigidifier globalement le moyeu et d’empêcher de trop fortes déformations à ce niveau.
En complément des raidisseurs principaux et/ou secondaires positionnée dans le moyeu, le carter peut comprendre des raidisseurs internes disposés dans la structure du bras.
Selon un mode de réalisation, illustré sur la figure 5, un raidisseur 8 interne est disposé perpendiculairement à l’axe Y du bras (définissant une direction principale du bras). Un tel raidisseur 8 interne comprend deux nervures internes 81 , 82 en vis-à-vis à l’intérieur du bra et disposées avec un écart e’ de sorte à constituer un jeu adapté pour être consommé en cas de déformation du bras. En particulier, les nervures 81 , 82 s’étendent depuis deux
parois 41 , 42 opposées du bras 4. Les nervures internes 81 , 82 remplissent le bras en laissant le jeu e’ au milieu. Les nervures internes 81 , 82 sont donc en vis-à-vis. La forme de chaque nervure interne 81 , 82 peut être assimilée à une plateforme interne remplissant la section avec une fente en son milieu.
Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 6, un raidisseur interne 9, est disposé dans l’axe du bras. Un tel raidisseur 9 comprend deux nervures 91 , 92 internes en vis-à-vis sur une partie de la longueur du bras disposées avec un écart entre elles de sorte à constituer un jeu adapté pour être consommé en cas de déformation du bras. En particulier, ces nervures 91 , 92 sont disposées sur des parois 41 , 42 du bras 4 en vis-à-vis.
Comme illustré sur les figures 7 et 8 ces nervures internes peuvent prendre la forme de tiges 93, 94 pourvues de têtes complémentaires 93a, 93b, 94a, 94b de section circulaire ou carré et de forme complémentaire (une partie male et une partie femelle).
Sur la figure 7, la partie male (en forme de O) est à section sphérique ou cylindrique pleine tandis que la partie femelle (en forme de C) est à section sphérique ou cylindrique comprenant une ouverture pour accueillir la partie male.
Sur la figure 8, la partie male (en forme de T) est à section rectangulaire pleine tandis que la partie femelle (en forme de C) est à section rectangulaire comprenant une ouverture pour accueillir la partie male.
Comme cela est visible sur la figure 7 et 8 ces deux parties sont disposées l’une par rapport à l’autre en laissant un écart dans plusieurs directions afin de constituer un jeu correspondant qui peut être consommé en cas de déformations des bras.
Ces nervures permettent après déformation du bras de venir consommer le jeu existant entre la partie male et la partie femelle et ainsi venir en contact entre les parties 93a et 93b ou entre les parties 94a et 94b. Ce contact a pour effet de reprendre les efforts, de rigidifier globalement le bras et d’empêcher de trop fortes déformations à ce niveau.
En outre, comme c’est visible sur les figures 5, 7 et 8, les raidisseurs internes sont avantageusement disposés dans la partie du bras qui comporte l’épaisseur transversale la plus importante (la direction transversale étant une direction perpendiculaire la direction Y du bras). C’est en effet dans cette zone que des contraintes fortes sont susceptibles d’être appliquées au bras.
De manière complémentaire, les nervures internes ou externes sont obtenues par un procédé de fabrication additive qui permet de prévoir des formes complexes dans des zones difficiles d’accès.
De manière alternative, les nervures internes peuvent être réalisées au cours de la fabrication des bras qui pourraient être en deux parties assemblées ensemble par soudure.
Claims
1. Carter (1) de turbomachine, s’étendant autour d’un axe (X), ledit carter (1) comprenant :
- un moyeu (2) comprenant une paroi externe (21 ) et une paroi interne (22) entre lesquelles s’étend un flasque (23) annulaire ;
- une virole externe (3) ;
- une pluralité de bras (4) qui s’étendent chacun entre le moyeu (2) et la virole externe (3) ; le carter (1 ) comprenant en outre une pluralité de raidisseurs principaux (5), chacun étant disposé dans le prolongement d’un bras (4) entre la paroi externe (21 ) et la paroi interne (22) en saillie du flasque (23), chaque raidisseur principal (5) comprenant deux nervures (51 , 52) disposées en regard et qui s’écartent l’une de l’autre en s’éloignant de la paroi externe (21 ) vers la paroi interne (22).
2. Carter selon la revendication 1 , dans lequel chaque nervure (51 , 52) comprend une tige (53) disposée dans le prolongement d’un bras (4).
3. Carter selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les deux nervures (51 , 52) de chaque raidisseur principal (5) s’étendent l’une par rapport à l’autre en s’écartant circonférentiellement de part et d’autre d’un bras
(4).
4. Carter selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre des raidisseurs secondaires (7) comprenant chacun deux plaques (71 , 72) rapportées en vis-à-vis sur les nervures (51 , 52) de chaque raidisseur principal
(5) en laissant un écart entre elles, ledit écart constituant un jeu adapté pour être consommé en cas de déformation d’une ou des nervures (51 , 52).
5. Carter selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre des raidisseurs internes (8, 9) disposés en s’étendant en regard l’un de l’autre dans chacun des bras (4) et s’étendant chacun entre deux parois (41 , 42) opposées du bras (4).
6. Carter selon la revendication 5, dans lequel les raidisseurs internes (8, 9) sont disposés dans la partie du bras (4) qui présente une épaisseur la plus importante selon la direction transversale dudit bras (4).
7. Carter selon l’une des revendications 5 à 6, dans lequel chaque raidisseur interne (9) comprend une tige (91 , 92) prolongée par une tête (93a, 93b, 94a, 94b), les têtes desdites tiges étant disposées en vis-à-vis en laissant un écart entre elles, ledit écart constituant un jeu adapté pour être consommé en cas de déformation du bras (4).
8. Carter selon la revendication précédente, dans lequel les têtes (93a, 93b, 94a, 94b) disposées en vis-à-vis présentent des formes complémentaires et présentent de préférence une section circulaire ou rectangulaire formant une partie mâle et femelle complémentaires.
9. Carter selon l’une des revendications 5 à 8, dans lequel chaque bras (4) présente une direction d’extension principale (Y), chaque raidisseur internes (9) de chaque bras (4) s’étendent principalement dans le bras (4) selon la direction d’extension principale (Y) du bras (4).
10. Turbomachine comprenant un carter (1 ) selon l’une des revendications précédentes.
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