FR3084716A1 - Dispositif de raccordement de deux elements tubulaires de turbomachine, turbomachine associee - Google Patents

Dispositif de raccordement de deux elements tubulaires de turbomachine, turbomachine associee Download PDF

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de raccordement (100) de deux éléments tubulaires (50, 60) de turbomachine, le dispositif de raccordement (100) comportant : une première bride (110) configurée pour être fixée à un premier élément tubulaire (50), la première bride (110) comportant une ouverture traversante (117) configurée pour communiquer avec l'intérieur du premier élément tubulaire (50), - un embout (120) creux configuré pour être fixé à un deuxième élément tubulaire (60), ledit embout (120) étant inséré dans l'ouverture traversante (117) de la première bride (110), - une deuxième bride (130) rapportée agencée autour de l'embout (120), - des moyens de fixation (140) pour solidariser la première bride (110) à la deuxième bride (130).

Description

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT DE DEUX ÉLÉMENTS TUBULAIRES DE TURBOMACHINE, TURBOMACHINE ASSOCIÉE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
L’invention se rapporte au domaine général de l’aéronautique.
L’invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif de raccordement de deux éléments tubulaires de turbomachine tels que des canalisations de transport de fluides.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Une turbomachine d’aéronef comprend un carter, éventuellement en plusieurs parties selon sa structure, qui enveloppe divers composants, rotatifs ou non, comme par exemple une soufflante, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine.
À la surface externe du carter, outre de nombreux câblages électriques alimentant en énergie et en signaux divers équipements périphériques du turbomoteur, sont disposées des canalisations de transport de fluides véhiculant principalement du carburant, de l’huile, de l’air ou tout autre type de fluide. Les canalisations sont généralement formées par une pluralité de canalisations reliées entre elles par des dispositifs de raccordement.
Les figures 1a et 1b représentent, respectivement, un ajutage 11 et un mamelon 13 d’un premier dispositif de raccordement selon l’art antérieur utilisé pour l’assemblage de deux canalisations de turbomachine.
En référence aux figures 1a et 1b, le mamelon 13 présente une extrémité saillante conique 14 destinée à venir en appui contre une cavité conique 12 de l’ajutage 11. En outre, le mamelon 13 et l’ajutage 11 présentent chacun un orifice débouchant 16 et 17 s’étendant, respectivement, selon l’axe longitudinal X du mamelon 13 et selon l’axe longitudinal Y de l’ajutage 11.
L’assemblage des deux canalisations (non représentées) est réalisé en solidarisant, par exemple par soudure, une première canalisation à une extrémité 18 du mamelon 13 et une deuxième canalisation à une extrémité 19 de l’ajutage 11. L’extrémité saillante 14 du mamelon 13 est ensuite positionnée en appui contre la cavité conique 12 de l’ajutage 11. Afin de maintenir l’ajutage 11 en appui contre le mamelon 13 et ainsi garantir l’étanchéité du système 10, un écrou (non représenté) est monté autour de l’ajutage 11 accolé à une partie du mamelon 13 puis vissé sur une surface externe filetée 15 du mamelon 13.
Le premier dispositif de raccordement présente néanmoins des inconvénients notamment en termes de fabrication en raison des parties coniques du mamelon 13 et de l’ajutage 11. De plus, un tel dispositif de raccordement nécessite un freinage additionnel le plus souvent assuré par un fil frein reliant le mamelon 13 et l’écrou ou encore par un filet rapporté autofreineur intégré à l’écrou. Or, l’utilisation d’un fil frein nécessite une qualification particulière de la part de l’opérateur. En outre, le filet rapporté autofreineur induit un couple de freinage supérieur au couple de freinage effectif ce qui peut conduire à la déformation des canalisations.
Un second dispositif de raccordement selon l’art antérieur est formé par un système à brides muni d’au moins deux points de fixation.
La figure 2 illustre un exemple de bride 20 d’un système à brides. Naturellement, le système à brides comprend une autre bride identique à la bride 20 représentée à la figure 2.
Lors du raccordement de la première canalisation 23 à une seconde canalisation (non représentée), la bride 20, préalablement fixée à une première canalisation 23, est solidarisée à une autre bride elle-même fixée à la seconde canalisation. La fixation de brides entre elles est réalisée au niveau de deux points de fixation 21 par un système vis/écrou ou un système vis/filet rapporté dans la bride. Un joint d’étanchéité est généralement intercalé entre les deux brides afin d’assurer l’étanchéité entre les canalisations.
Cependant, le second dispositif de raccordement présente un encombrement radial, vis-à-vis de l’axe de la liaison, conséquent par rapport au premier dispositif de raccordement. Or, les turbomachines offrent peu d’espace pour intégrer les câbles électriques et les canalisations, les emplacements permettant de fixer lesdits câbles électriques et lesdites canalisations sont donc limités. Ainsi, le second dispositif de raccordement ne peut être utilisé pour raccorder des canalisations destinées à traverser des conduits étroits.
De plus, le système à brides ne peut être utilisé sur des canalisations dont l’orientation est incertaine, notamment dans le cas des chandelles, i. e. tuyauteries droites pouvant se visser dans un dispositif fileté femelle. En effet, les points de fixation des brides peuvent ne pas correspondre angulairement après vissage de la chandelle dans un dispositif fileté femelle, par exemple d’un carter à alimenter en fluide.
DESCRIPTION GÉNÉRALE DE L’INVENTION
L’invention permet de résoudre les inconvénients précités en proposant une solution permettant de raccorder des canalisations destinées à traverser des conduits étroits, de s’affranchir de l’utilisation d’un freinage nécessitant une qualification de la part de l’opérateur (fil frein) ou mettant en contrainte les canalisations (filet rapporté autofreineur) et d’assurer une liberté d’orientation des canalisations.
L’invention selon un premier aspect se rapporte à un dispositif de raccordement de deux éléments tubulaires de turbomachine. Le dispositif de raccordement selon le premier aspect comporte :
- une première bride configurée pour être fixée à un premier élément tubulaire, la première bride comportant une ouverture traversante configurée pour communiquer avec l’intérieur du premier élément tubulaire,
- un embout creux configuré pour être fixé à un deuxième élément tubulaire, ledit embout étant inséré dans l’ouverture traversante de la première bride,
- une deuxième bride rapportée agencée autour de l’embout,
- des moyens de fixation pour solidariser la première bride à la deuxième bride.
Par « embout », on entend un élément disposé à l’extrémité d’une pièce et présentant globalement les mêmes dimensions que la pièce.
L’invention selon le premier aspect permet de résoudre les problèmes préalablement cités.
En effet, grâce à la deuxième bride rapportée, le dispositif de raccordement selon l’invention permet d’obtenir une jonction bride/bride qui peut un conduit étroit lors du montage. En effet, la deuxième bride n’est positionnée autour de l’embout qu’au moment de sa fixation sur la première bride. Ainsi, la deuxième bride ne constitue pas un obstacle pour le passage du deuxième élément tubulaire qui, prolongé par l’embout, présente un diamètre lui permettant d’être inséré dans un conduit étroit.
De plus, dans la mesure où le dispositif de raccordement selon l’invention assure une jonction bride/bride, il n’est pas nécessaire d’ajouter un freinage additionnel comme c’est le cas pour un système mamelon/ajutage/écrou. Ainsi, le raccordement des deux éléments tubulaires ne nécessite plus de qualifications particulières de la part de l’opérateur chargé d’effectuer l’opération et ne risque pas non plus de déformer les éléments tubulaires.
En outre, la deuxième bride rapportée peut être positionnée autour de l’embout selon n’importe quelle orientation. Par conséquent, les éléments tubulaires peuvent être orientés librement dans les conduits.
Le dispositif de raccordement selon l’invention est donc une solution simple à fabriquer et à mettre en œuvre.
Le dispositif de raccordement selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’ouverture traversante comporte une première partie et une deuxième partie séparées par un premier épaulement.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première partie de l’ouverture traversante est configurée pour recevoir l’embout, l’embout étant en butée contre le premier épaulement.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la deuxième partie de l’ouverture traversante est configurée pour recevoir un joint d’étanchéité.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’ouverture traversante comporte une troisième partie séparée de la deuxième partie par un deuxième épaulement, le joint d’étanchéité étant maintenu entre l’embout et le deuxième épaulement.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’embout comporte une première embase et une seconde embase délimitant une saignée, la deuxième bride étant configurée pour être maintenue dans la saignée entre la première embase et la seconde embase.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les moyens de fixation sont adaptés pour coopérer avec des orifices traversants lisses ménagés dans la première bride et la deuxième bride.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les moyens de fixation comportent des vis et des filets rapportés insérés à l’intérieur des orifices traversants lisses, les filets rapportés étant adaptés pour coopérer avec les vis.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première bride et la deuxième bride présentent une forme triangulaire ou quelconque.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la deuxième bride présente une lumière latérale qui s’étend sur toute l’épaisseur de la deuxième bride.
Par ailleurs, l’invention selon un deuxième aspect se rapporte à une turbomachine comportant un premier élément tubulaire et un deuxième élément tubulaire, la turbomachine comportant un dispositif de raccordement selon le premier aspect, le premier élément tubulaire étant fixé à la première bride et le deuxième élément tubulaire étant fixé à la deuxième bride.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures ne sont présentées qu’à titre indicatif et nullement limitatif. Les figures montrent :
- à la figure 1a, un ajutage d’un premier dispositif de raccordement selon l’art antérieur,
- à la figure 1 b, un mamelon du premier dispositif de raccordement selon l’art antérieur,
- à la figure 2, une bride d’un second dispositif de raccordement selon l’art antérieur,
- à la figure 3a, le dispositif de raccordement selon un mode de réalisation de l’invention,
- à la figure 3b, une vue en coupe longitudinale du dispositif de raccordement illustré à la figure 3a.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées.
DESCRIPTION D’AU MOINS UN MODE DE RÉALISATION DE L’INVENTION
Les figures 3a et 3b représentent le dispositif de raccordement 100 selon un mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif de raccordement 100 est destiné à raccorder deux éléments tubulaires 50, 60, tels que des canalisations de turbomachine destinées à transporter un fluide tel que du carburant, de l’huile, de l’air ou tout autre type de fluide.
Dans la suite de la description, on entend par « axial >>, une direction qui s’étend selon l’axe longitudinal X des éléments tubulaires et par « radial », une direction orthogonale à la direction axiale.
En référence aux figures 3a et 3b, le dispositif de raccordement 100 comporte :
- une première bride 110,
- un embout 120,
- une deuxième bride 130,
- des moyens de fixation 140.
La première bride 110 est destinée à être fixée à un premier élément tubulaire 50, tel qu’une canalisation. La fixation de la première bride 110 sur le premier élément tubulaire 50 est réalisée par un cordon de soudure 116. Dans une variante de réalisation, la première bride 110 et le premier élément tubulaire 50 forment un élément monobloc obtenu par usinage. La première bride 110 comporte, en outre, une première surface de contact 111 plane destinée à être en appui contre une deuxième surface de contact 131 de la deuxième bride 140 lors de leur assemblage.
La première bride 110 comporte une ouverture traversante 117 disposée en regard d’un l’alésage 51 du premier élément tubulaire 50 afin d’assurer le passage d’un fluide depuis le premier élément tubulaire 50 vers le deuxième élément tubulaire 60 dans le sens de la flèche F ou dans le sens inverse.
Par ailleurs, l’ouverture traversante 117 comporte une première partie 112’ adaptée pour recevoir une partie de l’embout 120. La première partie 112’ est formée par un premier lamage ménagé dans la première bride 110. De plus, l’ouverture traversante 117 comporte une deuxième partie 112” séparée de la première partie 112’ par un premier épaulement 113. On entend par « épaulement » une couronne circulaire qui s’étend radialement résultant d’une variation brusque de diamètre dans une pièce de révolution. La deuxième partie 112 est également formée par un deuxième lamage ménagé dans la première bride 110. Avantageusement, le premier lamage présente un diamètre supérieur au diamètre du deuxième lamage. Une extrémité libre 125 de l’embout 120 est en butée contre le premier épaulement 113 de manière à bloquer axialement le déplacement de l’embout 120. La deuxième partie 112” de l’ouverture traversante 117 est adaptée pour recevoir un joint d’étanchéité (non représenté) annulaire ou conique.
Par ailleurs, l’ouverture traversante 117 comporte une troisième partie 112’” séparée de la deuxième partie 112” par un deuxième épaulement 115. Le joint d’étanchéité annulaire est maintenu entre l’embout 120 et le deuxième épaulement 114.
Afin d’assurer sa fonction d’étanchéité, le joint d’étanchéité présente une épaisseur au repos supérieure à la profondeur de la deuxième partie 112”. Ainsi, lorsqu’il est positionné entre l’extrémité libre 125 de l’embout 120 et le premier épaulement 113, le joint d’étanchéité est comprimé ce qui permet d’assurer l’étanchéité entre les deux éléments tubulaires 50, 60. À cette fin, la compression du joint d’étanchéité pourra être comprise entre quelques centièmes de millimètres et quelques millimètres. Dans une variante de réalisation, la deuxième partie 112” peut recevoir un autre élément que le joint d’étanchéité, par exemple un restricteur de section permettant de calibrer la quantité de fluide traversant la liaison (adaptable facilement).
Avantageusement, la première bride 110 présente une forme triangulaire qui permet de bien répartir les efforts de compression sur le joint d’étanchéité. Dans une variante de réalisation, la première bride 110 présente une autre forme, par exemple rectangulaire. En outre, la première bride 110 comporte trois orifices traversants 115 lisses adaptés pour recevoir les moyens de fixation 140. Naturellement, la première bride 110 peut comporter deux orifices ou plus de trois orifices.
Par ailleurs, la première bride 110 est réalisée dans un matériau présentant une résistance mécanique suffisante pour supporter les contraintes auxquelles elle est soumise, par exemple en acier ou alliage de nickel, selon la zone d’utilisation de l’invention (température, oxydation, corrosion etc...).
L’embout 120 est destiné à être fixé à un deuxième élément tubulaire 60, tel qu’une canalisation. La fixation de l’embout 120 sur le deuxième élément tubulaire 60 est réalisée par un cordon de soudure 123. Dans une variante de réalisation, l’embout 120 et le deuxième élément tubulaire 60 forment un élément monobloc obtenu par usinage.
L’embout 120 présente globalement la forme d’un cylindre creux. En particulier, l’embout 120 présente un alésage 126 en regard de l’ouverture traversante 117 de la première bride 110 et dans la continuité de l’alésage 61 du deuxième élément tubulaire 61 afin d’assurer le passage d’un fluide depuis le premier élément tubulaire 50 vers le deuxième élément tubulaire 60 dans le sens de la flèche F ou dans le sens inverse.
En outre, l’embout 120 comporte une première embase 121 et une seconde embase 122 délimitant une saignée 124. Par «embase», on entend une partie résultant de deux épaulements proches d’égal diamètre extérieur. De plus, on entend par « saignée » une rainure cylindrique pratiquée dans une pièce cylindrique.
La première embase 121 présente une forme et des dimensions adaptées pour pouvoir s’emboîter dans la première partie 112’ de l’ouverture traversante 117. En outre, la saignée 124 présente une forme et des dimensions adaptées pour recevoir la deuxième bride 150. La deuxième bride 150 est alors maintenue en butée contre la première embase 121 et la seconde embase 122 afin d’assurer un blocage axial de la deuxième bride 130.
L’embout 120 présente globalement le même diamètre que la deuxième canalisation 60 de manière à limiter l’encombrement radial. En outre, l’embout 120 est réalisé dans un matériau présentant une résistance mécanique suffisante pour supporter les contraintes auxquelles il est soumis, par exemple en acier ou alliage de nickel, selon la zone d’utilisation de l’invention (température, oxydation, corrosion etc.).
La deuxième bride 130 est adaptée pour entourer l’embout 120 au niveau de la saignée 124. Pour ce faire, la deuxième bride 130 présente un alésage 132 dont les dimensions sont adaptées pour entourer la saignée 124. De plus, la deuxième bride 130 présente une épaisseur e sensiblement inférieure à la distance mesurée selon l’axe X séparant la première embase 121 de la seconde embase 122 de manière à ce que la deuxième bride 130 soit en butée contre la première embase 121 et la seconde embase 122. En particulier, le jeu entre la deuxième bride 130 et la seconde embase 122 est par exemple compris entre quelques centièmes de millimètres et quelques millimètres. L’embase 122 est optionnelle et permet de facilite le montage (maintien la bride rapportée en position en attendant son serrage avec la bridel 10.
De plus, la deuxième bride 130 est une pièce amovible ou rapportée. À cet effet, la deuxième bride 130 présente une lumière latérale 132 qui s’étend sur toute l’épaisseur e de la deuxième bride 130 de sorte que la deuxième bride 130 n’entoure que partiellement l’embout 120. La présence de la lumière latérale 132 assure son emboîtement et son désemboitement de l’embout 120. Pour ce faire, la deuxième bride 130 est insérée latéralement ou azimutalement par rapport à l’embout 120.
La deuxième bride 130 présente une forme triangulaire. Dans une variante de réalisation, la deuxième bride 130 présente une autre forme, par exemple rectangulaire. En outre, la deuxième bride 130 comporte trois trous traversants (non représentés) taraudés adaptés pour recevoir les moyens de fixation 140.
Naturellement, la deuxième bride 130 peut comporter deux trous ou plus de trois trous.
Par ailleurs, la deuxième bride 130 est réalisée dans un matériau présentant une résistance mécanique suffisante pour supporter les contraintes auxquelles elle 5 est soumise, par exemple en acier ou alliage de nickel, selon la zone d’utilisation de l’invention (température, oxydation, corrosion etc.).
Les moyens de fixation 140 assurent la fixation de la première bride 110 à la deuxième bride 130. Avantageusement, les moyens de fixation 140 comportent des vis et des filets rapportés adaptés pour coopérer avec les orifices traversants 115 10 lisses ménagés dans la première bride 110 et la deuxième bride 130. Dans ce mode de réalisation, les filets rapportés sont insérés à l’intérieur des orifices traversants 115 préalablement au montage des vis. Les filets rapportés peuvent être insérés soit sur la première bride 110 soit sur la deuxième bride 130.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de raccordement (100) de deux éléments tubulaires (50, 60) de turbomachine, le dispositif de raccordement (100) étant caractérisé en ce qu’il comporte :
    - une première bride (110) configurée pour être fixée à un premier élément tubulaire (50), la première bride (110) comportant une ouverture traversante (117) configurée pour communiquer avec l’intérieur du premier élément tubulaire (50),
    - un embout (120) creux configuré pour être fixé à un deuxième élément tubulaire (60), ledit embout (120) étant inséré dans l’ouverture traversante (117) de la première bride (110),
    - une deuxième bride (130) rapportée agencée autour de l’embout (120),
    - des moyens de fixation (140) pour solidariser la première bride (110) à la deuxième bride (130).
  2. 2. Dispositif de raccordement (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’ouverture traversante (117) comporte une première partie (112’) et une deuxième partie (112”) séparées par un premier épaulement (113).
  3. 3. Dispositif de raccordement (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
    - la première partie (112’) de l’ouverture traversante (117) est configurée pour recevoir l’embout (120), l’embout (120) étant en butée contre le premier épaulement (113),
    - la deuxième partie (112”) de l’ouverture traversante (117) est configurée pour recevoir un joint d’étanchéité.
  4. 4. Dispositif de raccordement (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’ouverture traversante (117) comporte une troisième partie (112’”) séparée de la deuxième partie (112”) par un deuxième épaulement (114), le joint d’étanchéité étant maintenu entre l’embout (120) et le deuxième épaulement (114).
  5. 5. Dispositif de raccordement (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’embout (120) comporte une première embase (121) et une seconde embase (122) délimitant une saignée (124), la deuxième bride (150) étant configurée pour être maintenue dans la saignée (124) entre la première embase (121) et la seconde embase (122).
  6. 6. Dispositif de raccordement (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation (140) sont adaptés pour coopérer avec des orifices traversants (115) lisses ménagés dans la première bride (110) et dans la deuxième bride (130).
  7. 7. Dispositif de raccordement (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de fixation (140) comportent des vis et des filets rapportés insérés à l’intérieur des orifices traversants (115) lisses, lesdits filets rapportés étant adaptés pour coopérer avec les vis.
  8. 8. Dispositif de raccordement (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première bride (110) et la deuxième bride (130) présentent une forme triangulaire.
  9. 9. Dispositif de raccordement (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième bride (130) présente une lumière latérale (132) qui s’étend sur toute l’épaisseur (e) de la deuxième bride (130).
  10. 10. Turbomachine comportant un premier élément tubulaire (50) et un deuxième élément tubulaire (60), la turbomachine est caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de raccordement (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le premier élément tubulaire (50) étant fixé à la première bride (110) et le deuxième élément tubulaire (60) étant fixé à la deuxième bride (130).
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