FR3044704A1 - Carter de turbomachine - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un carter de turbomachine s'étendant suivant un axe longitudinal et comprenant deux viroles annulaires coaxiales radialement interne (12) et externe (14) par rapport à l'axe longitudinal entre lesquelles s'étendent des bras sensiblement radiaux (20), au moins un harnais électrique étant agencé à l'intérieur d'un bras (20) et débouchant radialement à l'intérieur de la virole interne (12) et radialement à l'extérieur de la virole externe (14). Selon l'invention, le harnais électrique (18) comprend un conduit de passage de câbles électriques monté avec jeu dans une gaine (30) de manière à délimiter un espace annulaire (32) entre la gaine (30) et le conduit (18), l'extrémité radialement externe de du harnais (30) étant reliée à des moyens (58) d'alimentation en air de refroidissement dudit espace annulaire (32).

Description

CARTER DE TURBOMACHINE
La présente invention concerne un carter de turbomachine ainsi qu’une turbomachine comprenant un tel carter.
Classiquement, le flux d’air entrant se divise en un flux d’air annulaire primaire et un flux d’air annulaire secondaire, le flux d’air primaire circulant dans un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le flux d’air secondaire contourne le moteur et rejoint en sortie de la turbomachine le flux de gaz chauds éjectés par la turbine.
Une telle turbomachine présentant un axe longitudinal comprend un carter structural de turbine agencé en aval de la turbine basse pression. Ce carter comprend une virole annulaire externe, une virole annulaire interne et une virole annulaire intermédiaire agencée entre les viroles annulaires interne et externe. Les viroles annulaires interne, intermédiaire et externe comprennent des bras s’étendant sensiblement perpendiculairement aux viroles annulaires, c’est-à-dire en direction radiale par rapport à l’axe longitudinal et servant au passage de servitudes telles que des harnais électriques. La virole annulaire interne et la virole intermédiaire définissent ensemble la veine annulaire d’écoulement du flux d’air primaire. La virole annulaire intermédiaire et la virole annulaire externe définissent ensemble la veine annulaire d’écoulement du flux d’air secondaire.
Pour faire passer une gaine dans un bras du carter, les viroles annulaires comprennent des orifices dans lesquels sont engagées des liaisons articulées par exemple à l’aide de rotules. La gaine traverse successivement les viroles annulaires interne, intermédiaire et externe.
Toutefois, en fonctionnement, les parties des bras du carter situées dans le flux d’air primaire sont soumises à d’importantes températures, de l’ordre 350°C. Il est donc important que le harnais électrique puisse résister à ces températures. Pour cela, il est nécessaire d’utiliser des matériaux spécifiques tels que des tresses métalliques ou des câbles hautes températures qui imposent un diamètre important pour le harnais et pose des difficultés d’intégration dans une gaine du bras de carter. De plus, les harnais électriques connus ne sont pas aptes à résister en continu à des températures supérieures à 300°C. L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes de l’art antérieur décrit précédemment. A cet effet, elle propose un carter de turbomachine s’étendant suivant un axe longitudinal et comprenant deux viroles annulaires coaxiales radialement interne et externe par rapport à l’axe longitudinal entre lesquelles s’étendent des bras sensiblement radiaux, au moins un harnais électrique étant agencé à l’intérieur d’un bras et débouchant radialement à l’intérieur de la virole interne et radialement à l’extérieur de la virole externe, caractérisé en ce que le harnais électrique comprend un conduit de passage de câbles électriques monté avec jeu dans une gaine de manière à délimiter un espace annulaire entre la gaine et le conduit, l’extrémité radialement externe de la gaine étant reliée à des moyens d’alimentation en air de refroidissement dudit espace annulaire.
Selon l’invention, la gaine logeant le conduit est reliée à une extrémité à des moyens l’alimentation en air de refroidissement, ce qui permet de réduire la température à laquelle est soumis le conduit logeant des câbles électriques en fonctionnement par rapport à la température de l’air circulant autour des bras du carter. Le conduit peut ainsi être réalisé dans un matériau conventionnel ne nécessitant pas de résister à des températures importantes. De plus, il est ainsi possible d’utiliser des conduits conventionnels ayant un diamètre suffisamment petit pour réaliser un montage dans une gaine et un bras du carter. Le conduit peut être formé par une enveloppe souple ou rigide.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la gaine du harnais est solidaire au niveau de son extrémité radialement externe de moyens de fixation externes à la virole radialement externe et solidaires au niveau de son extrémité radialement interne de moyens de fixation internes à la virole interne, ces moyens de fixation internes et externes comprenant chacun un circuit fluidique communiquant avec l’espace annulaire.
Dans une réalisation de l’invention, les moyens de fixation externes comprennent un embout, dit externe, agencé radialement à l’extérieur de la virole externe et traversé par le conduit du harnais, l’embout externe comportant une tubulure latérale reliant fluidiquement ledit espace annulaire aux moyens d’alimentation en air de refroidissement. L’embout externe peut comprendre un connecteur de connexion au harnais électrique et une embase serrée par boulonnage sur la face externe de la virole externe.
Les moyens de fixation internes peuvent comprendre un embout dit interne agencé radialement à l’intérieur de la virole interne et traversé par le conduit du harnais.
Dans une réalisation particulière de l’invention, l’embout interne comprend : - une partie tubulaire d’axe X dans laquelle est engagé le conduit, et - des canaux en communication fluidique en amont avec ledit espace annulaire et débouchant en aval radialement à l’intérieur de la virole interne.
La partie tubulaire peut comprendre : - une première portion annulaire reliée à étanchéité à l’extrémité radialement interne de la gaine et délimitant avec le conduit un logement annulaire en communication fluidique avec l’espace annulaire, et - une seconde portion annulaire comportant des canaux communiquant en amont avec le logement annulaire et en aval avec l’intérieur de la virole annulaire radialement interne.
Lesdits canaux peuvent comprendre des premiers canaux sensiblement parallèles à l’axe X reliés en amont audit logement annulaire et en aval à des seconds canaux débouchant radialement à l’intérieur de la virole annulaire radialement interne et orientés sensiblement perpendiculairement audit axe X.
De préférence, le carter comprend une virole intermédiaire agencée radialement entre la virole annulaire externe et la virole interne. La gaine peut alors comprendre une première partie s’étendant entre la virole interne et la virole intermédiaire et une seconde partie s’étendant entre la virole intermédiaire et la virole externe, la première partie et la seconde partie étant reliées par une rotule logée dans un orifice de la virole intermédiaire. L’invention concerne également une turbomachine, telle qu’un turboréacteur, comprenant un carter agencé en aval d’une turbine basse pression.
De préférence, la virole annulaire radialement externe est entourée par une nacelle dans laquelle est logé l’embout externe. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d’un carter d’une turbine basse pression ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective et isolée d’une gaine destinée à être montée dans le carter de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe des moyens de fixation externes de l’extrémité radialement externe de la gaine ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe des moyens de fixation internes de l’extrémité radialement interne de la gaine ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective de la figure 4.
On se réfère tout d’abord à la figure 1 qui représente un carter d’échappement 10 agencé en sortie d’une turbine basse pression dans une turbomachine. D’une manière bien connue de l’homme du métier, la turbine basse pression correspond à la dernière section de propulsion d’un turboréacteur. Ce carter d’échappement 10 comprend une virole annulaire radialement interne 12 et une virole annulaire radialement externe 14 ainsi qu’une virole annulaire intermédiaire 16 agencée radialement entre la virole annulaire interne 12 et la virole annulaire externe 14. La virole interne 12 et la virole intermédiaire 16 délimite respectivement intérieurement et extérieurement une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air primaire (flèche A). La virole intermédiaire et la virole externe délimite respectivement intérieurement et extérieurement une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air secondaire (flèche B).
Le carter d’échappement 10 comprend une pluralité de bras 20 s’étendant radialement entre la virole interne 12 et la virole externe 14 et permettent le passage de servitudes. La virole externe 14 est entourée extérieurement par une nacelle (non représentée) formant l’enveloppe extérieure de la turbomachine. Sur la figure 1 est représenté un harnais électrique 17 s’étendant de la virole interne 12 et la virole externe 14. Ce harnais 17 est agencé dans un bras radial 20 du carter d’échappement 10. Il comprend une gaine 30 de protection thermique externe et un conduit de passage de câbles électriques. Le conduit traverse chacune des viroles interne 12, intermédiaire 16 et externe 14 au niveau d’un orifice formé dans chacune desdites viroles. Plus particulièrement, une rotule 22 est engagée dans l’orifice de la paroi intermédiaire 16. La rotule 22 comprend une partie 24 à surface externe concave coopérant avec une paroi cylindrique 26 du pourtour de l’orifice, la partie 24 comportant une ouverture centrale 28 sensiblement cylindrique dans laquelle est engagé le conduit 18. La rotule 22 permet ainsi d’orienter de la manière souhaitée le conduit 18 au travers de la virole intermédiaire 16, entre les viroles interne 12 et externe 14.
Selon l’invention, la gaine 30 de protection thermique est agencée autour du conduit électrique 18 de manière à ce que le conduit 18 délimite avec la gaine 30 un espace annulaire 32. Cette gaine 30 est formée en 3ux parties, une première partie 34 interne s’étendant entre la virole terne 12 et la virole intermédiaire 16 et une seconde partie 36 externe étendant entre la virole intermédiaire 16 et la virole externe 14.
Comme cela apparaît sur les figures 1 et 2 et plus particulièrement jr les figures 3 à 5, la gaine 30 entourant le conduit 18 est reliée térieurement à des moyens de fixation internes 38 à la virole interne 12 et iliée extérieurement à des moyens de fixation externes 40 à la virole xterne 14. On remarque que l’extrémité radialement externe de la remière partie de la gaine 34 ainsi que l’extrémité radialement interne de seconde partie 36 de la gaine 30 sont fixées à la partie à surface Dncave de la rotule 22.
Les moyens de fixation externes 40 comprennent un embout externe 2 s’étendant radialement à l’extérieur de la virole externe 14. Cet embout Kterne 42 comprend une partie tubulaire 44 s’étendant radialement vers îxtérieur par rapport à la virole externe 14 et reliée à son extrémité idialement interne à une embase annulaire 46 fixée à la virole externe 14 ar boulonnage (figure 3). Le conduit 18 s’étend au travers de l’embase nnulaire 46 et dans la partie tubulaire 44 et est reliée extérieurement à un snnecteur 48 porté par la partie tubulaire 44. L’embase annulaire 46 Dmprend une gorge annulaire 50 sur son bord périphérique radialement Kterne, cette gorge annulaire 50 recevant le bord radialement interne une bride 52 formée de deux demi-anneaux indépendants 52A, 52B, lacun fixé par boulonnage sur un bossage 54 de la surface radialement Kterne de la virole externe 14 et jointifs en position de fixation.
La partie tubulaire 44 de l’embout externe 42 comprend une tubulure téral 56 débouchant à l’intérieur de la partie tubulaire 44 et dans l’espace nnulaire 32 définit entre la gaine 30 et le conduit 18. Le conduit 56 est Hié fluidiquement à des moyens d’alimentation en air de refroidissement 3. L’air de refroidissement peut par exemple provenir d’un système Kterne installé sur le banc d’essai ou de la turbomachine elle-même.
Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont à interpréter par rapport au sens d’écoulement du flux d’air de refroidissement depuis les moyens d’alimentation en air de refroidissement. Les termes « interne » et « externe » sont à interpréter par rapport à l’axe longitudinal de la turbomachine à défaut d’indication contraire.
Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, on comprend que la rotule 22 de la virole intermédiaire 16 comprend des canaux, par exemple formés dans la partie 24 pour la circulation d’air au travers de la virole intermédiaire 16.
Les moyens de fixation internes 38 comprennent un embout interne 60 agencé radialement à l’intérieur de la virole interne 12 et traversé par le conduit 18 du harnais 17. L’embout interne 60 comprend une partie tubulaire 62 engagée autour de l’extrémité radialement interne du conduit 18. La partie tubulaire 62 est formée d’une première portion radialement externe 64 et d’une seconde portion radialement interne 66 qui sont reliées l’une à l’autre par un épaulement annulaire 68 formé à l’intérieur de la partie tubulaire 62, de sorte que la première portion 64 délimite avec le conduit 18 un logement annulaire 70, la seconde portion 66 étant en contact avec la surface externe du conduit 34 du harnais 17. Le logement annulaire 70 prolonge radialement vers l’intérieur l’espace annulaire 32. Le bord radialement externe de la première portion 64 est fixé, par exemple par soudure, à l’extrémité radialement interne de la première partie 34 interne de la gaine 30 du harnais 17. La seconde portion interne 66 de la partie tubulaire 62 de l’embout interne 60 comprend des canaux permettant de faire circuler l’air de refroidissement depuis le logement annulaire 32 jusqu’à l’intérieur de la virole radialement interne 12. Pour cela, les canaux comprennent des premiers canaux 72 sensiblement parallèles à l’axe X de la partie tubulaire 62 et débouchant en amont dans le logement annulaire 70 et en aval dans des seconds canaux 74 sensiblement perpendiculaires à l’axe X de la partie tubulaire 62. Dans la réalisation représentée en figure 4, les premiers canaux 72 sont formés par des gorges de la surface radialement interne, par rapport à l’axe X, de la seconde portion 66. Les premiers 72 et les seconds 74 canaux sont, avantageusement, régulièrement répartis autour de l’axe X de l’embout interne 60.
Ainsi, en fonctionnement, l’air de refroidissement entre par la tubulure 56 de l’embout externe 42, s’écoule dans l’espace annulaire 32 entre la gaine 30 et le conduit 18 puis dans les premiers canaux 72 ou gorges et dans les seconds canaux 74 de l’embout interne 60, ce qui permet ainsi de réduire la température à laquelle est soumis le conduit 18 de passage de câbles électriques. L’embout interne 60 comprend également deux pattes latérales 76 s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe X de l’embout interne 60 depuis la partie tubulaire 62. Ces pattes 76 sont fixées par boulonnage sur une bague 78 soudée sur le pourtour de l’ouverture de la virole interne 12.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Carter de turbomachine s’étendant suivant un axe longitudinal et comprenant deux viroles annulaires coaxiales radialement interne (12) et externe (14) par rapport à l’axe longitudinal entre lesquelles s’étendent des bras sensiblement radiaux (20), au moins un harnais électrique (17) étant agencé à l’intérieur d’un bras (20) et débouchant radialement à l’intérieur de la virole interne (12) et radialement à l’extérieur de la virole externe (14), caractérisé en ce que le harnais électrique (17) comprend un conduit (18) de passage de câbles électriques monté avec jeu dans une gaine (30) de manière à délimiter un espace annulaire (32) entre la gaine (30) et le conduit (18), l’extrémité radialement externe du harnais (30) étant reliée à des moyens (58) d’alimentation en air de refroidissement dudit espace annulaire (32).
  2. 2. Carter selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine du harnais (17) est solidaire au niveau de son extrémité radialement externe de moyens de fixation externes (40) à la virole radialement externe (14) et solidaire au niveau de son extrémité radialement interne de moyens de fixation internes (38) à la virole radialement interne (12), ces moyens de fixation internes et externes comprenant chacun un circuit fluidique communiquant avec l’espace annulaire.
  3. 3. Carter selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de fixation externe (40) comprennent un embout dit externe (42) agencé radialement à l’extérieur de la virole externe (14) et traversé par le conduit (18) du harnais (17), l’embout externe (42) comportant une tubulure latérale (56) reliant fluidiquement ledit espace annulaire (32) aux moyens (58) d’alimentation en air de refroidissement.
  4. 4. Carter selon la revendication 3, dans lequel l’embout externe (42) comprend un connecteur (48) de connexion au harnais électrique et une embase (46) serrée par boulonnage sur la face externe de la virole externe.
  5. 5. Carter selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de fixation internes (38) comprennent un embout dit interne (60) agencé radialement à l’intérieur de la virole interne (12) et traversé par le conduit (18) du harnais (17).
  6. 6. Carter selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’embout interne (42) comprend : - une partie tubulaire (60) d’axe X dans laquelle est engagé le conduit (18), et - des canaux (72, 74) en communication fluidique en amont avec ledit espace annulaire (32) et débouchant en aval radialement à l’intérieur de la virole interne (12).
  7. 7. Carter selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie tubulaire (60) comprend - une première portion annulaire (64) reliée à étanchéité à l’extrémité radialement interne de la gaine (30) et délimitant avec le conduit (18) un logement annulaire (70) en communication fluidique avec l’espace annulaire (32), et - une seconde portion annulaire (62) comportant des canaux (72, 74) communiquant en amont avec le logement annulaire (70) et en aval avec l’intérieur de la virole annulaire radialement interne (12).
  8. 8. Carter selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits canaux comprennent des premiers canaux (72) sensiblement parallèles à l’axe X reliés en amont audit logement annulaire (70) et en aval à des seconds canaux (74) débouchant radialement à l’intérieur de la virole annulaire radialement interne (12) et orientés sensiblement perpendiculairement audit axe X.
  9. 9. Carter selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend une virole intermédiaire (16) agencée radialement entre la virole annulaire externe (14) et la virole interne (12).
  10. 10. Carter selon la revendication 9, caractérisé en ce que la gaine (30) comprend une première partie (34) s’étendant entre la virole interne (12) et la virole intermédiaire (16) et une seconde partie (36) s’étendant entre la virole intermédiaire (16) et la virole externe (14), la première partie (34) et la seconde partie (36) étant reliées par une rotule (22) logée dans un orifice de la virole intermédiaire (16). H.Turbomachine, telle qu’un turboréacteur, comprenant un carter selon l’une des revendications 1 à 10 agencé en aval d’une turbine basse pression.
  11. 12.Turbomachine selon la revendication 11, caractérisé en ce que la virole annulaire radialement externe (14) est entourée par une nacelle.
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