FR3059362A1 - Carter de turbomachine comportant une structure acoustique et un element abradable - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un carter (24) de turbomachine (10) comprenant une paroi interne de révolution (26) coaxiale à un axe principal longitudinal de la turbomachine, une structure d'isolation acoustique (20) montée à l'intérieur de la paroi interne de révolution (26), qui est de forme principale annulaire centrée sur ledit axe longitudinal, et un élément annulaire abradable (22), caractérisé en ce que l'élément abradable (22) est fixé sur une face annulaire interne (30a) de la structure d'isolation acoustique (20).

Description

DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un carter de turbomachine, notamment une turbomachine d'aéronef, qui comporte une structure insonorisante du type paroi acoustique et un élément abradable.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Un carter de soufflante comprend typiquement une paroi sensiblement cylindrique qui s'étend autour des aubes de soufflante de la turbomachine et dont la surface interne est recouverte de panneaux d'isolation acoustique. Ces panneaux comprennent en général une structure annulaire en nid d'abeille dont les faces interne et externe sont chacune recouvertes d'une peau qui peut être multi-perforée pour améliorer le traitement acoustique. Ils sont destinés à absorber les ondes sonores générées par la soufflante de la turbomachine.
Le carter comporte ainsi un panneau d'isolation acoustique disposé en amont des aubes de soufflante et un panneau disposé au niveau des aubes de soufflante.
En outre, il est connu de placer un élément en matériau abradable sur le panneau disposé au niveau des aubes de soufflante.
Cet élément en matériau abradable a pour but de compenser les variations dimensionnelles des aubes et du carter en fonction des diverses conditions de fonctionnement de la turbomachine. En effet, cet élément en matériau abradable est destiné à s'user préférentiellement lorsque les aubes viennent au plus près de celui-ci.
Cela permet de conserver un jeu radial de fonctionnement minimum entre les sommets des aubes et le carter, limitant ainsi les pertes d'efficacité.
Le document FR-2.997.726 décrit un tel carter de soufflante comportant un premier panneau d'isolation acoustique monté en amont des aubes de soufflante et un deuxième panneau portant l'élément abradable situé au niveau des aubes de soufflante.
L'assemblage de ces panneaux est généralement réalisé par boulonnage de la paroi radialement externe de chaque panneau sur la paroi interne du carter.
Ces moyens de fixation des panneaux sont difficiles d'accès car ils sont situés entre les faces annulaires en vis-à-vis de la paroi interne et du panneau.
De plus, les moyens de fixation doivent permettre de corriger la position radiale relative entre le premier panneau amont et le deuxième panneau portant l'élément abradable.
De plus, un jeu fonctionnel est présent entre les deux panneaux, notamment à cause des contraintes de montage de chaque panneau sur le carter.
La présence de ce jeu produit des perturbations aérodynamiques et limite l'efficacité du traitement acoustique dans le carter. Un joint annulaire est généralement disposé dans cet espace, mais il produit des perturbations aérodynamiques en amont des aubes de soufflante.
Par conséquent, un tel assemblage des deux panneaux sur le carter est complexe à réaliser et nécessite beaucoup de temps pour être correctement effectué.
L'invention a pour but de proposer un carter de turbomachine comportant une structure d'isolation acoustique et un élément abradable, dont l'assemblage sur la paroi interne du carter est simplifié et ne produit pas de perturbations aérodynamiques.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention concerne un carter de turbomachine comprenant une paroi interne de révolution coaxiale à un axe principal longitudinal de la turbomachine, une structure d'isolation acoustique montée à l'intérieur de la paroi interne de révolution, qui est de forme principale annulaire centrée sur ledit axe longitudinal, et un élément annulaire abradable, caractérisé en ce que l'élément abradable est fixé sur une face annulaire interne a de la structure d'isolation acoustique.
De préférence, la structure d'isolation acoustique comporte un tronçon amont et un tronçon aval, et dans lequel l'élément abradable est fixé sur ledit tronçon aval.
De préférence, la structure d'isolation acoustique comporte une paroi annulaire radialement externe qui est située en regard de la paroi interne du carter, une paroi annulaire radialement interne comportant un tronçon amont, un tronçon aval sur lequel l'élément abradable est fixé et une structure annulaire en nid d'abeille s'étendant entre les deux dites parois annulaires et un tronçon intermédiaire reliant le tronçon amont et le tronçon aval.
De préférence, le rayon du tronçon amont de la paroi annulaire interne est inférieur au rayon du tronçon aval de la paroi annulaire interne.
De préférence, l'élément abradable comporte une face radialement interne qui est en affleurement avec une face radialement interne du tronçon amont de la paroi annulaire interne de la structure d'isolation acoustique.
De préférence, l'élément abradable est fixé à la structure d'isolation acoustique par collage.
De préférence, la structure d'isolation acoustique est fixée à la paroi interne du carter par collage.
De préférence, la structure d'isolation acoustique consiste en un élément de révolution.
De préférence, l'élément abradable consiste en un élément de révolution.
L'invention concerne aussi un module de soufflante de turbomachine comprenant des aubes mobiles en rotation autour d'un axe principal A de la turbomachine, une nacelle qui entoure les aubes et qui comporte un carter selon l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique en section axiale de l'extrémité amont d'une turbomachine comportant un carter muni d'une structure acoustique et d'un élément abradable selon l'invention;
- la figure 2 est un détail à plus grande échelle d'une partie de la soufflante représentée à la figure 1, montrant le carter portant la structure acoustique et l'élément abradable selon l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On a représenté à la figure 1 une portion amont d'une turbomachine 10, notamment une turbomachine d'aéronef.
Cette portion amont de la turbomachine 10 comporte une soufflante 12 qui génère un flux d'air s'écoulant dans la turbomachine et une nacelle 14 qui entoure la turbomachine et à l'intérieur de laquelle la soufflante 12 tourne.
La soufflante 12 comporte notamment un moyeu central 16 qui tourne autour de l'axe principal A longitudinal de la turbomachine 10 et une pluralité d'aubes mobiles 18 qui sont portées par le moyeu 16 et réparties autour de l'axe principal du moyeu 16.
La paroi annulaire interne de la nacelle 14 est recouverte par une structure d'isolation acoustique 20 qui est disposée axialement en amont des aubes 18 et par un élément abradable 22 qui est disposé axialement au niveau des sommets 18a des aubes 18.
La nacelle 14 comporte aussi un carter 24 sur lequel la structure d'isolation acoustique 20 et l'élément abradable 22 sont montés.
Comme on peut le voir plus en détails à la figure 2, le carter 24 comporte une paroi annulaire interne 26 sensiblement cylindrique, qui est coaxiale à un axe principal du carter 24, qui est l'axe principal A de la soufflante 12.
La structure d'isolation acoustique 20 consiste en un élément composite constitué d'une paroi radialement externe 28 qui est située en regard de la paroi annulaire interne 26 du carter 24, une paroi radialement interne 30 et une structure en nid d'abeille 32 s'étendant radialement entre la paroi radialement externe 28 et la paroi radialement interne 30.
La structure en nid d'abeille 32 est constituée d'une pluralité de logements (non représentés) qui débouchent radialement dans la paroi radialement interne 30 et qui constituent des résonateurs acoustiques permettant d'atténuer le bruit.
La paroi radialement interne 30, est communément appelée pli composite, et consiste en au moins un pli, par exemple à base de carbone. La paroi 30 est perforée de manière à faire communiquer l'air de la veine avec les logements de la structure en nid d'abeille 32. Cette paroi permet aussi la tenue mécanique de la structure en nid d'abeille 32.
L'élément abradable 22 consiste en un élément annulaire coaxial à l'axe principal de la soufflante 12 qui est relié à la paroi annulaire interne 26 du carter 24 par une structure composite.
Ici, la structure composite sur laquelle l'élément abradable 22 est fixé, consiste en un tronçon de la structure d'isolation acoustique 20. Plus particulièrement, l'élément abradable 22 est fixé sur la face annulaire interne 30a de la paroi radialement interne 30 de la structure d'isolation acoustique 20.
Selon un mode de réalisation préféré, l'élément abradable 22 est fixé directement sur la face annulaire interne 30a de la paroi radialement interne 30 de la structure d'isolation acoustique 20.
Pour cela, la structure d'isolation acoustique 20 comporte un premier tronçon amont 34 qui est situé axialement en amont des aubes 18 et un tronçon aval 36 qui est situé axialement au niveau des sommets 18a des aubes 18. C'est sur la face annulaire interne de ce tronçon aval 36 que l'élément abradable 22 est fixé.
Ainsi, la structure en nid d'abeille 32 est prolongée axialement vers l'aval jusqu'à au moins l'élément abradable 22, ce qui permet d'améliorer l'isolation acoustique.
Pour ne pas nuire à l'écoulement du flux d'air, l'élément abradable 22 doit être disposé en affleurement avec la face radialement interne du tronçon amont 34 de la structure d'isolation acoustique 20.
Pour cela, la paroi radialement interne 30 de la structure d'isolation acoustique 20 est constituée d'un tronçon amont 38 formant en partie le tronçon amont 34 de la structure d'isolation acoustique 20 et d'un tronçon aval 40 formant en partie le tronçon aval 36 de la structure d'isolation acoustique 20.
Selon l'invention, l'élément abradable 22 est fixé sur le tronçon aval 40.
De plus, le rayon du tronçon amont 38 est inférieur au rayon du tronçon aval 40 de la paroi radialement interne 30 de la structure d'isolation acoustique 20. La paroi radialement interne 30 de la structure d'isolation acoustique 20 comporte un tronçon intermédiaire 42 de forme principale conique reliant le tronçon amont 38 au tronçon aval 40.
La différence entre les deux rayons correspond à l'épaisseur initiale de l'élément abradable 22.
Ainsi, la face radialement interne 44 de l'élément abradable 22 affleure avec la face radialement interne 46 du tronçon amont 38 de la paroi radialement interne 30.
La fixation de l'élément abradable 22 sur la structure d'isolation acoustique 20 est ici réalisée par collage.
De même, la fixation de la structure d'isolation acoustique 20 sur la paroi annulaire interne 26 du carter 24 est aussi réalisée par collage.
Un tel mode de fixation est suffisamment durable pour ne pas se détériorer au cours des différentes utilisations successives de la turbomachine 10. De plus, ce mode de fixation est peu encombrant, ce qui permet d'avoir un volume optimisé de la structure en nid d'abeille 32, améliorant ici encore l'efficacité de l'isolation acoustique dans la turbomachine 10.
Selon un mode de réalisation préféré, la structure d'isolation acoustique 20 et l'élément abradable 22 sont tous les deux des éléments de révolution coaxiaux.
Selon une variante de réalisation, la structure d'isolation acoustique 20 et le carter 24 sont réalisés simultanément, de sorte que la paroi annulaire interne 26 du carter forme la paroi radialement externe 28 de la structure d'isolation acoustique 20.
Ainsi, un seul élément de révolution est produit, ce qui permet un gain 5 de temps pour la fabrication de la turbomachine 10.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et que selon une autre variante de réalisation, la structure d'isolation acoustique 20 et l'élément abradable 22 sont composés d'une pluralité de secteurs d'anneau accolés circonférentiellement les uns aux autres.
De plus, il sera compris que la solidarisation de l'élément abradable 22 avec la structure d'isolation acoustique 20 n'est pas limitée à un collage et que tout autre mode de solidarisation équivalent, tel que par exemple une couche en matériau polymère chauffée dans un moule, peut faire partie de l'invention.
L'invention concerne aussi un module de soufflante de la turbomachine
10 qui comporte le moyeu central 16, les aubes 18 et la nacelle 14.
Dans ce module de soufflante, la nacelle 14 comporte un carter 24 qui porte une structure d'isolation acoustique 20 et un élément abradable 22 fixés au carter 24 tel que décrit précédemment.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Carter (24) de turbomachine (10) comprenant une paroi interne de révolution (26) coaxiale à un axe principal (A) longitudinal de la turbomachine (10), une structure d'isolation acoustique (20) montée à l'intérieur de la paroi interne de révolution (26), qui est de forme principale annulaire centrée sur ledit axe longitudinal, et un élément annulaire abradable (22), caractérisé en ce que l'élément abradable (22) est fixé sur une face annulaire interne (30a) de la structure d'isolation acoustique (20).
  2. 2. Carter (24) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la structure d'isolation acoustique (20) comporte un tronçon amont (34) et un tronçon aval (36), et dans lequel l'élément abradable (22) est fixé sur ledit tronçon aval (36).
  3. 3. Carter (24) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure d'isolation acoustique (20) comporte une paroi annulaire radialement externe (28) qui est située en regard de la paroi interne (26) du carter (24), une paroi annulaire radialement interne (30) comportant un tronçon amont (38),un tronçon aval (40) sur lequel l'élément abradable (22) est fixé et une structure annulaire (32) en nid d'abeille s'étendant entre les deux dites parois annulaires (28, 30) et un tronçon intermédiaire (42) reliant le tronçon amont (38) et le tronçon aval (40).
  4. 4. Carter (24) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le rayon du tronçon amont (38) de la paroi annulaire interne (30) est inférieur au rayon du tronçon aval (40) de la paroi annulaire interne (30).
  5. 5. Carter (24) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'élément abradable (22) comporte une face radialement interne qui est en affleurement avec une face radialement interne du tronçon amont (38) de la paroi annulaire interne (30) de la structure d'isolation acoustique (20).
  6. 6. Carter (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément abradable (22) est fixé à la structure d'isolation acoustique (20) par collage.
  7. 7. Carter (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure d'isolation acoustique (20) est fixée à la paroi interne (26) du carter (24) par collage.
  8. 8. Carter (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure d'isolation acoustique (20) consiste en un élément de révolution.
  9. 9. Carter (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément abradable consiste en un élément de révolution.
  10. 10. Module de soufflante de turbomachine (10) comprenant des aubes (18) mobiles en rotation autour d'un axe principal A de la turbomachine, une nacelle (14) qui entoure les aubes (18) et qui comporte un carter (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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