FR3126023A1 - Carter d’échappement d’une turbomachine - Google Patents

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FR3126023A1
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Sylvain Yves Jean Duval
Arnaud Lasantha GENILIER
Fabien Stéphane GARNIER
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Safran Aircraft Engines SAS
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Safran Aircraft Engines SAS
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Abstract

La présente invention concerne un carter (1) d’échappement d’une turbomachine comprenant : - un moyeu (2) centré sur un axe (XX’) du carter (1) ; - une virole (3) s’étendant autour du moyeu (2) ; - une pluralité de bras (4) qui s’étendent du moyeu (2) à la virole (3), chaque bras (4) comprenant une paroi interne (41) délimitant un logement (40) s’étendant entre le moyeu (2) et la virole (3) ; et - au moins une nervure (5) fixée sur la paroi interne (41) d’au moins un bras (4), ladite nervure (5) s’étendant en saillie de la paroi interne (41) du bras (4) entre le moyeu (2) et la virole (3), l’au moins une nervure (5) s’étendant jusqu’au moyeu (2) de sorte à former un pont thermique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Carter d’échappement d’une turbomachine
DOMAINE DE L'INVENTION
L’invention concerne de manière générale le domaine des turbomachines, et plus particulièrement des carters d’échappement de turbomachines.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une turbomachine présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal et comporte typiquement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, et une turbine basse pression comprenant notamment un carter d’échappement. Le carter d’échappement contribue à délimiter la veine primaire du fluide (ou flux primaire des gaz) traversant la turbomachine et assure, par l’intermédiaire du support de paliers, la concentricité entre le rotor et le stator de la turbomachine, ainsi que l’accrochage de l’aval du moteur à la nacelle.
Ce carter d’échappement comprend conventionnellement un moyeu, centré sur l’axe de la turbomachine, une virole externe, coaxiale avec le moyeu, et un ensemble de bras reliant le moyeu et la virole externe.
Les bras se trouvent dans le flux primaire et sont par conséquents plus chauds que la virole externe et le moyeu. Les bras du carter d’échappement sont donc soumis à des gradients thermiques importants qui génèrent des contraintes mécaniques dans les bras ayant un impact sur la durée de vie du carter d’échappement.
Un carter d’échappement est donc soumis à un chargement d’origine thermique mais il est également soumis à un chargement d’origine mécanique. La gestion de ces deux chargements est toutefois antagoniste : réduire les contraintes d’origine thermique nécessite généralement de réduire la souplesse du carter alors que la réduction des contraintes d’origine mécanique demande une augmentation des épaisseurs avec pour conséquence une augmentation de la raideur du carter.
Un but de l’invention est de remédier aux inconvénients précités, en proposant un carter d’échappement dont la durée de vie est améliorée en comparaison avec les carters d’échappement de l’art antérieur, et dans lequel les gradients thermiques sont réduits. En outre, la solution apportée ne doit pas dégrader la résistance mécanique du carter.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention un carter d’échappement d’une turbomachine, le carter comprenant :
- un moyeu centré un axe du carter ;
- une virole s’étendant autour du moyeu ;
- une pluralité de bras qui s’étendent du moyeu à la virole, chaque bras comprenant une paroi interne délimitant un logement s’étendant entre le moyeu et la virole ; et
- au moins une nervure fixée sur la paroi interne d’au moins un bras, ladite nervure s’étendant en saillie de la paroi interne du bras entre le moyeu et la virole, l’au moins une nervure s’étendant jusqu’au moyeu de sorte à former un pont thermique.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du carter d’échappement selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :
- le carter comprend au moins deux nervures, la paroi des bras comprenant une première paroi interne et une deuxième paroi interne, une première nervure étant fixée sur la première paroi interne et une deuxième nervure étant fixée sur la deuxième paroi interne ;
- le carter comprend au moins trois nervures ;
- chaque bras comprend au moins une nervure ;
- l’au moins une nervure s’étend au-delà du moyeu suivant une direction radiale à l’axe ;
- l’au moins une nervure s’étend également jusqu’à la virole, et peut s’étendre au-delà de la virole suivant une direction radiale à l’axe ;
- une conductivité thermique d’un matériau de l’au moins une nervure est supérieure à une conductivité thermique d’un matériau constitutif des bras ;
- l’au moins une nervure est rapportée et fixée sur la paroi interne d’un bras, par exemple par soudure ou brasage ;
- l’au moins une nervure est formée intégralement et en une seule pièce avec le bras correspondant, par exemple par fabrication additive ; et/ou
- une section de l’au moins une nervure est variable entre le moyeu et la virole externe.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un procédé de fabrication d’un carter d’échappement selon le premier aspect comprenant les étapes suivantes :
S2 : réaliser au moins une nervure dans un matériau dont la conductivité thermique est supérieure à la conductivité thermique du matériau constitutif du bras ; et
S3 : fixer l’au moins une nervure sur la paroi interne d’un bras de sorte que l’au moins une nervure s’étend jusqu’au moyeu et le cas échéant jusqu’à la virole.
Le procédé peut en outre comprendre, préalablement à l’étape S2, une étape S1 de fabrication de deux demi-coquilles correspondant respectivement à une paroi intrados et une paroi extrados du bras, l’étape S3 comprenant la fixation par brasage ou soudage de l’au moins une nervure sur la paroi interne des demi-coquilles, les demi-coquilles étant ensuite assemblées pour former le bras.
En variante, les étapes S2 et S3 sont réalisées simultanément par fabrication additive.
Selon un troisième aspect, l’invention propose une turbomachine, comprenant un carter d’échappement selon le premier aspect et un aéronef comprenant une telle turbomachine.
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 :
La illustre une vue d’ensemble d’un carter d’échappement ;
La illustre un bras d’un carter d’échappement selon un mode de réalisation de l’invention ;
La illustre une moitié d’un bras d’un carter d’échappement selon un mode de réalisation de l’invention ; et
La est un organigramme d’un exemple de procédé de fabrication d’un bras de carter d’échappement conforme à un mode de réalisation de l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.

Claims (12)

  1. Carter (1) d’échappement d’une turbomachine comprenant :
    - un moyeu (2) centré sur un axe (XX’) du carter (1) ;
    - une virole (3) s’étendant autour du moyeu (2) ;
    - une pluralité de bras (4) qui s’étendent du moyeu (2) à la virole (3), chaque bras (4) comprenant une paroi interne (41) délimitant un logement (40) s’étendant entre le moyeu (2) et la virole (3) ; et
    - au moins une nervure (5) fixée sur la paroi interne (41) d’au moins un bras (4), ladite nervure (5) s’étendant en saillie de la paroi interne (41) du bras (4) entre le moyeu (2) et la virole (3), l’au moins une nervure (5) s’étendant jusqu’au moyeu (2) de sorte à former un pont thermique.
  2. Carter (1) d’échappement selon la revendication 1, comprenant au moins deux nervures, de préférence au moins trois nervures (5), la paroi (41) des bras (4) comprenant une première paroi interne (41a) et une deuxième paroi interne (41b), une première nervure (5) étant fixée sur la première paroi interne (41a) et une deuxième nervure (5) étant fixée sur la deuxième paroi interne (41b).
  3. Carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel l’au moins une nervure (5) s’étend également jusqu’à la virole (3).
  4. Carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’au moins une nervure s’étend au-delà du moyeu suivant une direction radiale à l’axe (XX’).
  5. Carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel une conductivité thermique d’un matériau de l’au moins une nervure (5) est supérieure à une conductivité thermique d’un matériau constitutif des bras (4).
  6. Carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’au moins une nervure (5) est rapportée et fixée sur la paroi interne (41) d’un bras (4), par exemple par soudure ou brasage.
  7. Carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’au moins une nervure (5) est formée intégralement et en une seule pièce avec le bras correspondant, par exemple par fabrication additive.
  8. Carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel une section de l’au moins une nervure (5) est variable entre le moyeu (2) et la virole externe (3).
  9. Procédé de fabrication d’un carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 à 8 comprenant les étapes suivantes :
    S2 : réaliser au moins une nervure (5) ; et
    S3 : fixer l’au moins une nervure (5) sur la paroi interne (41) d’un bras (4) de sorte que l’au moins une nervure (5) s’étend jusqu’au moyeu (2) et le cas échéant jusqu’à la virole (3).
  10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, comprenant en outre, préalablement à l’étape S2, une étape S1 de fabrication de deux demi-coquilles correspondant respectivement à une paroi intrados et une paroi extrados du bras (4), l’étape S3 comprenant la fixation par brasage ou soudage de l’au moins une nervure (5) sur la paroi interne des demi-coquilles, les demi-coquilles étant ensuite assemblées pour former le bras (4).
  11. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel les étapes S2 et S3 sont réalisées simultanément par fabrication additive.
  12. Turbomachine, comprenant un carter (1) d’échappement selon l’une des revendications 1 à 8.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1895109A2 (fr) * 2006-09-01 2008-03-05 United Technologies Corporation Aube de guidage d'une turbine à gaz
US7632064B2 (en) * 2006-09-01 2009-12-15 United Technologies Corporation Variable geometry guide vane for a gas turbine engine
US20180171810A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-21 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd Gas turbine

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