FR3137941A1 - Dispositif de fixation d'un cône d'entrée de turbomachine - Google Patents
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Abstract
La présente invention porte sur un cône d'entrée (7) pour une turbomachine de test comportant: - un couvercle de cône (9), - un corps de cône (10), et - au moins un dispositif de fixation (11) comportant: - une vis de serrage (13) disposée à l'intérieur d'une ouverture traversante (15) taraudée réalisée dans le couvercle de cône (9), - une bride de maintien (14) portée par la vis de serrage (13), et - une gorge de serrage (24) réalisée dans le corps de cône (10), - de telle façon qu'une rotation de la vis de serrage (13) dans un sens de serrage entraîne un déplacement de la bride de maintien (14) en direction de la gorge de serrage (24), jusqu'à ce que ladite bride de maintien (14) vienne en appui contre ladite gorge de serrage (24) pour lier mécaniquement le couvercle de cône (9) au corps de cône (10). Figure 2
Description
La présente invention porte sur un dispositif de fixation d’un cône d'entrée de turbomachine. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec une turbomachine d’aéronef utilisée en soufflerie lors d'une campagne d'essais.
De façon connue en soi, une soufflante de turbomachine comprime l’air qui pénètre dans le moteur. Une grande partie de cet air constitue le flux secondaire, et l’autre partie constitue le flux primaire. Ce dernier passe par un compresseur basse pression solidaire de la soufflante, puis un compresseur haute pression, la chambre de combustion, la turbine haute pression et, pour finir, la turbine basse pression avant d’être éjecté.
La montre une machine de test 1 pour un banc d'essai comportant d'amont en aval, une veine aérodynamique amont 2, une soufflante 3 ayant un module rotor 4 à aubage mobile et un module redresseur 5 à aubage fixe, ainsi qu'une veine aérodynamique aval 6. Le module rotor 4 procure une accélération aux particules d'air, en les déviant par rapport à l’axe X1 du moteur. Le module redresseur 5 ralentit les particules d'air et transforme une partie de leur vitesse en pression. Le module redresseur 5 ramène l’écoulement de l’air, accéléré par le module rotor 4, dans l’axe X1 du moteur.
Un cône d'entrée 7 est monté à l'extrémité amont de la machine de test 1 pour dévier une partie du flux d'air qui pénètre à l'intérieur du turboréacteur vers les aubes de la soufflante 3. Le cône d'entrée 7 est régulièrement démonté par retrait du couvercle 9 par rapport au corps 10 afin d'accéder à un dispositif de réglage angulaire des aubes de la soufflante 3. Une fois le positionnement angulaire des aubes modifié, le cône d'entrée 7 peut ensuite être réinstallé avant de procéder à un nouvel essai. Une campagne d'essais peut par exemple viser à vérifier et optimiser les performances aéro-acoustiques de la soufflante 3. Un soin particulier doit donc être apporté à la veine aérodynamique pour ne pas impacter les écoulements aérodynamiques de la machine de test 1.
Toutefois, les dispositifs de fixation 11 du cône d'entrée 7 sont laissés apparents sur les machines d’essai existantes. Les lamages présents peuvent être rebouchés par un matériau de bouchage, comme par exemple du Scotch (marque déposée) ou silicone. Cependant, cette opération nécessite un temps de nettoyage et de séchage à chaque démontage. De plus, le matériau de bouchage utilisé est susceptible de se décoller lors des essais en soufflerie.
L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un cône d'entrée pour une turbomachine de test comportant:
- un couvercle de cône,
- un corps de cône, et
- au moins un dispositif de fixation pour fixer le couvercle de cône sur le corps de cône,
- ledit dispositif de fixation comportant:
- une vis de serrage disposée à l'intérieur d'une ouverture traversante taraudée réalisée dans le couvercle de cône,
- une bride de maintien portée par la vis de serrage, ladite bride de maintien étant guidée en translation par rapport au couvercle de cône, et
- une gorge de serrage réalisée dans le corps de cône,
- de telle façon qu'une rotation de la vis de serrage dans un sens de serrage entraîne un déplacement de la bride de maintien en direction de la gorge de serrage, jusqu'à ce que ladite bride de maintien vienne en appui contre ladite gorge de serrage pour lier mécaniquement le couvercle de cône au corps de cône.
L’invention permet ainsi d’intégrer un dispositif de fixation du cône d'entrée sur la machine de test en minimisant les interférences avec la veine aérodynamique. En outre, lors du démontage du cône d'entrée, l'invention présente l'avantage de ne pas nécessiter d’intervention spécifique, tel que l'ajout d'un matériau de bouchage induisant des opérations de nettoyage et une durée de séchage.
Selon une réalisation de l'invention, le corps de cône comporte une portée de centrage destinée à coopérer avec une face de centrage réalisée dans le couvercle de cône.
Selon une réalisation de l'invention, ledit cône d'entrée comporte une zone de butée réalisée sur le corps de cône contre laquelle la bride de maintien vient en appui pour éviter que l'ensemble formé par la vis de serrage et la bride de maintien se désolidarise du couvercle de cône lorsque la vis de serrage est desserrée.
Selon une réalisation de l'invention, ledit cône d'entrée comporte un dispositif d'indexage en rotation du couvercle de cône par rapport au corps de cône.
Selon une réalisation de l'invention, le dispositif d'indexage comporte un pion appartenant à l'un des éléments parmi le couvercle de cône et le corps de cône destiné à coopérer avec un logement de forme correspondante réalisé dans l'autre des éléments parmi le couvercle de cône et le corps de cône.
Selon une réalisation de l'invention, la vis de serrage présente une tête disposée à l'intérieur de l'ouverture traversante taraudée.
Selon une réalisation de l'invention, la vis de serrage s'étend perpendiculairement par rapport à une veine aérodynamique.
Selon une réalisation de l'invention, ledit cône d'entrée comporte une pluralité de dispositifs de fixation répartis angulairement de façon régulière suivant une circonférence du couvercle de cône.
Selon une réalisation de l'invention, la bride de maintien est en butée contre une collerette d'extrémité de la vis de serrage.
L'invention a également pour objet une turbomachine de test comportant un cône d'entrée tel que précédemment défini.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles:
Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation présentent les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
La montre une vue en coupe longitudinale d'un cône d'entrée 7 pour une turbomachine de test comportant un couvercle de cône 9 et un corps de cône 10 visibles également sur la . Le cône d'entrée 7 présente un axe X2 correspondant à l'axe X1 de la turbomachine lorsque le cône d'entrée 7 est monté sur la turbomachine 7. Le cône d'entrée 7 comporte une pluralité de dispositifs de fixation 11 espacés angulairement de façon régulière suivant une circonférence du couvercle de cône 9 pour fixer le couvercle de cône 9 sur le corps de cône 10, tel que cela est illustré par la . Cela permet de répartir les efforts de serrage de manière homogène suivant la circonférence du cône d'entrée 7. Dans l'exemple représenté, on prévoit trois dispositifs de fixation 11. Toutefois, en variante, il est bien entendu possible de prévoir plus ou moins de trois dispositifs de fixation 11 assurant la fixation du couvercle de cône 9 sur le corps de cône 10.
Chaque dispositif de fixation 11 comporte une vis de serrage 13 disposée à l'intérieur d'une ouverture traversante 15 taraudée réalisée dans le couvercle de cône 9 ainsi qu'une une bride de maintien 14 portée par la vis de serrage 13.
La vis de serrage 13 comporte un filetage coopérant avec un taraudage de l'ouverture traversante 15. La vis de serrage 13 comporte également une tête 16 munie d'une empreinte pour permettre son serrage et son desserrage par un outil. Avantageusement, la vis de serrage 13 s'étend perpendiculairement par rapport à la veine aérodynamique 2.
La tête de vis 16 est disposée à l'intérieur de l'ouverture traversante 15. La tête de vis 16 affleure ou est située légèrement en retrait par rapport à l'extrémité débouchante de l'ouverture traversante 15 vers la veine aérodynamique 2. Une telle configuration permet d'éviter toute interférence de la tête de vis 16 avec le flux aérodynamique de la veine 2.
La bride de maintien 14 s'étend transversalement par rapport à la vis de serrage 13, c’est-à-dire que la bride de maintien 14 présente une direction d'allongement longitudinale s'étendant perpendiculairement par rapport à la direction d'extension longitudinale de la vis de serrage 13.
La bride de maintien 14 est guidée en translation par rapport au couvercle de cône 9, tout en étant bloquée en rotation par rapport au couvercle de cône 9, tel que cela est illustré par la . A cet effet, la bride de maintien 14 pourra par exemple présenter une forme parallélépipèdique dont deux faces opposées 18 sont guidées par des faces d'un logement 19 de forme correspondante réalisé dans le couvercle 9.
La bride de maintien 14 comporte un trou de passage 21 pour la vis de serrage 13. Le trou de passage 21 de la bride de maintien 14 est lisse. Ainsi, la bride de maintien 14 n'est pas liée avec la vis de serrage 13 par une liaison hélicoïdale de type vis-écrou mais uniquement par une liaison de type pivot.
Comme on peut le voir sur la , la bride de maintien 14 est en butée contre une collerette d'extrémité 22 de la vis de serrage 13 située du côté opposé de la tête de vis 16. La bride de maintien 14 est disposée à l'intérieur d'un volume interne délimité par le couvercle de cône 9.
La bride de maintien 14 est destinée à coopérer avec une gorge de serrage 24 réalisée dans le corps de cône 10. La portion d'extrémité 25 de la bride de maintien 14 en contact avec la gorge de serrage 24 pourra présenter une forme évasée pour optimiser la zone d'appui entre ces deux éléments 14, 24. La face de contact entre les deux éléments 14, 24 forme de préférence un angle non nul par rapport à une direction radiale. Cette direction radiale est considérée par rapport à l'axe X2 du cône d'entrée 7.
Par ailleurs, le corps de cône 10 comporte une portée de centrage 27 destinée à coopérer avec une face de centrage 28 réalisée dans le couvercle de cône 9. La portée de centrage 27 du corps de cône 10 et la face de centrage 28 du couvercle de cône 9 comportent chacune une face annulaire d'orientation axiale par rapport à l'axe X2 du cône d'entrée 7. On garantit ainsi un centrage du couvercle de cône 9 par rapport au corps de cône 10, ainsi qu'un guidage axial du couvercle de cône 9 par rapport au corps de cône 10 lors du serrage de la bride de maintien 14.
La gorge de serrage 24 est réalisée du côté opposé de la portée de centrage 27. Autrement dit, la portée de centrage 27 est réalisée sur une face radialement externe tandis que la gorge de serrage 24 est réalisée sur une face radialement interne du corps de cône 10.
Le corps de cône 10 comporte en outre une zone de butée 30 réalisée sur le corps de cône 10 contre laquelle la bride de maintien 14 vient en appui pour éviter que l'ensemble formé par la vis de serrage 13 et la bride de maintien 14 se désolidarise du couvercle de cône 9 lorsque la vis de serrage 13 est desserrée. La zone de butée 30 est constituée par une creusure réalisée dans le corps de cône 10.
Par ailleurs, le cône d'entrée 7 comporte un dispositif d'indexage 31 en rotation du couvercle de cône 9 par rapport au corps de cône 10. Cela permet de garantir un positionnement angulaire correct du couvercle de cône 9 par rapport au corps de cône 10 suivant lequel une bride de maintien 14 se situe axialement alignée avec une gorge de serrage 24 correspondante.
Avantageusement, le dispositif d'indexage 31 comporte un pion 32 appartenant à l'un des éléments parmi le couvercle de cône 9 et le corps de cône 10 destiné à coopérer avec un logement 33 de forme correspondante réalisé dans l'autre des éléments parmi le couvercle de cône 9 et le corps de cône 10. En l'occurrence, le pion 32 est porté par le couvercle de cône 9 tandis que le logement 33 est réalisé dans le corps de cône 10. En variante, la structure pourra être inversée, c’est-à-dire que le pion 32 est porté par le corps de cône 10 tandis que le logement 33 est réalisé dans le couvercle de cône 9.
On décrit ci-après, en référence avec les figures 5a, 5b, et 5c, le fonctionnement du dispositif de fixation 11 permettant d'assurer la fixation du couvercle de cône 9 sur le corps de cône 10.
Comme cela est illustrée par la , la vis de serrage 13 étant desserrée, on engage sur la portée de centrage 27 du corps de cône 10 l'ensemble prémonté "couvercle de cône 9-vis de serrage 13-bride de maintien 14". Le corps de cône 10 peut alors coulisser suivant la flèche F1 jusqu'à ce que l'extrémité du couvercle de cône 9 vienne en appui contre une face d'orientation radiale 35 par rapport à l'axe X2 réalisée dans le corps de cône 10. L'indexage angulaire du couvercle de cône 9 par rapport au corps de cône 10 est obtenu par mise en coopération du pion 32 avec le logement 33 correspondant.
Comme cela est illustré par la , une rotation de la vis de serrage 13 dans un sens de serrage suivant la flèche F2 entraîne, grâce aux guidage en translation des faces 18 sur les faces 19, un déplacement de la bride de maintien 14 en direction de la gorge de serrage 24 suivant la flèche F3, jusqu'à ce que ladite bride de maintien 14 vienne en appui contre ladite gorge de serrage 24 pour lier mécaniquement le couvercle de cône 9 au corps de cône 10. Il est à noter que si l'opérateur se trompe de sens de rotation en faisant tourner la vis de serrage 13 dans un sens de desserrage, la bride de maintien 14 ne pourrait pas tomber à l'intérieur du couvercle de cône 9 car l'ensemble "vis de serrage 13-bride de maintien 14" viendrait en butée sur le corps de cône 10 à l'endroit de la zone de butée 30.
Comme cela est illustré par la , la mise en contrainte de la bride de maintien 14 engagée à l'intérieur de la gorge de serrage 24 entraîne une poussée axiale du couvercle de cône 9 suivant la flèche F4. Cela permet d'assurer une continuité de la veine aérodynamique 2 entre le couvercle de cône 9 et le corps de cône 10.
L’invention permet ainsi d’intégrer un dispositif de fixation 11 du cône d'entrée sur la machine de test en minimisant les interférences avec la veine aérodynamique. En outre, lors du démontage du cône d'entrée 7, l'invention présente l'avantage de ne pas nécessiter d’intervention spécifique, tel que l'ajout d'un matériau de bouchage induisant des opérations de nettoyage et une durée de séchage.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.
Claims (10)
- Cône d'entrée (7) pour une turbomachine de test comportant:
- un couvercle de cône (9),
- un corps de cône (10), et
- au moins un dispositif de fixation (11) pour fixer le couvercle de cône (9) sur le corps de cône (10),
caractérisé en ce que ledit dispositif de fixation (11) comporte:
- une vis de serrage (13) disposée à l'intérieur d'une ouverture traversante (15) taraudée réalisée dans le couvercle de cône (9),
- une bride de maintien (14) portée par la vis de serrage (13), ladite bride de maintien (14) étant guidée en translation par rapport au couvercle de cône, et
- une gorge de serrage (24) réalisée dans le corps de cône (10),
- de telle façon qu'une rotation de la vis de serrage (13) dans un sens de serrage entraîne un déplacement de la bride de maintien (14) en direction de la gorge de serrage (24), jusqu'à ce que ladite bride de maintien (14) vienne en appui contre ladite gorge de serrage (24) pour lier mécaniquement le couvercle de cône (9) au corps de cône (10). - Cône d'entrée selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de cône (10) comporte une portée de centrage (27) destinée à coopérer avec une face de centrage (28) réalisée dans le couvercle de cône (9).
- Cône d'entrée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une zone de butée (30) réalisée sur le corps de cône (10) contre laquelle la bride de maintien (14) vient en appui pour éviter que l'ensemble formé par la vis de serrage (13) et la bride de maintien (14) se désolidarise du couvercle de cône (9) lorsque la vis de serrage (13) est desserrée.
- Cône d'entrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'indexage (31) en rotation du couvercle de cône (9) par rapport au corps de cône (10).
- Cône selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'indexage (31) comporte un pion (32) appartenant à l'un des éléments parmi le couvercle de cône (9) et le corps de cône (10) destiné à coopérer avec un logement (33) de forme correspondante réalisé dans l'autre des éléments parmi le couvercle de cône (9) et le corps de cône (10).
- Cône d'entrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vis de serrage (13) présente une tête (16) disposée à l'intérieur de l'ouverture traversante (15) taraudée.
- Cône d'entrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la vis de serrage (13) s'étend perpendiculairement par rapport à une veine aérodynamique (2).
- Cône d'entrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de dispositifs de fixation (11) répartis angulairement de façon régulière suivant une circonférence du couvercle de cône (9).
- Cône d'entrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bride de maintien (14) est en butée contre une collerette d'extrémité (22) de la vis de serrage (13).
- Turbomachine de test comportant un cône d'entrée (7) défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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