Drain de carter d'échappement de turbomachine

Description

[0001] La présente invention concerne un drain d'évacuation de liquides, dans un carter d'échappement d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur.

[0002] Le carter d'échappement d'une turbomachine comporte généralement une rainure qui est formée en aval et à proximité de la bride de fixation amont de ce carter et qui constitue une zone morte, c'est-à-dire à l'abri du flux primaire. Il est fréquent que des liquides, tels que de l'eau, du carburant et de l'huile, soient retenus dans une zone située « à 6 heures », c'est-à-dire vers le bas, dans cette rainure.

[0003] La stagnation de ces liquides n'est pas souhaitable, compte tenu notamment des risques d'incendie et de ceux liés au gel, et pour cette raison, les carters d'échappement comprennent généralement un orifice muni d'un drain au niveau de cette zone morte afin d'évacuer les liquides vers l'extérieur de la turbomachine.

[0004] Ce drain est habituellement formé d'un corps cylindrique qui est soudé au carter au niveau de l'orifice d'évacuation précité.

[0005] La réalisation de cette soudure est cependant une opération longue, délicate, difficilement contrôlable et relativement dangereuse pour l'opérateur, et nécessite en particulier des retouches manuelles afin d'éliminer le surplus qui dépasse dans le drain et dans la veine primaire au niveau de la paroi interne du carter. Il est, de ce fait, nécessaire de prévoir de l'ordre de 4 heures de travail pour réaliser l'opération complète de soudure et d'élimination de surplus.

[0006] Le document EP-A1-1304514 décrit un drain monté dans un trou radial de ventilation d'un arbre de soufflante et comprenant un corps comportant à l'une de ses extrémités une tête plate et un collet, et à l'autre de ses extrémités, deux pattes à l'extrémité desquelles est formée une lèvre annulaire. Les pattes sont destinées à permettre la fixation du drain dans le trou par encliquetage élastique.

[0007] Le document FR-A2-2643678, sur lequel le préambule de la revendication 1 est basé décrit un drain ou ensemble de purge monté dans un orifice formé dans un carter de moteur. Le drain comprend un bouchon cylindrique et un couvercle circulaire. Le bouchon cylindrique comprend un flasque appliqué contre le rebord de l'orifice et un écran cylindrique comprenant des pattes de fixation au couvercle.

[0008] Le document EP-A1-A621741 décrit un compresseur pour turbine à gaz comprenant un dispositif de pulvérisation d'air agencé en amont d'un compresseur permettant un refroidissement de l'air entrant dans le compresseur. La paroi radialement interne du compresseur comporte une ou plusieurs gorges annulaires et/ou un ou plusieurs éléments en saillie vers l'intérieur du compresseur, qui sont destinées à éviter l'adhésion de gouttelettes sur la paroi interne du compresseur.

[0009] La présente invention a pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème, en simplifiant notamment le montage du drain sur le carter d'échappement et en réduisant considérablement le temps de travail nécessaire à ce montage.

[0010] L'invention a également pour but de garantir une bonne solidité et une étanchéité correcte de la fixation du drain sur le carter.

[0011] Elle propose à cet effet un carter d'échappement de turbomachine, comportant une rainure annulaire percée d'un orifice dans lequel est monté un drain formé d'un corps cylindrique tubulaire, pour l'évacuation de liquides retenus dans cette rainure, caractérisé en ce que le drain comprend une jupe formée à une extrémité du corps cylindrique et sertie dans l'orifice de la rainure du carter pour la fixation du drain au carter.

[0012] La fixation du drain par sertissage permet d'éviter le recours à une soudure annulaire, dont les inconvénients ont été évoqués précédemment, et offre ainsi un gain de temps significatif lors du montage du drain sur le carter d'échappement de la turbomachine, le temps de montage complet étant d'environ 30 minutes au lieu de plusieurs heures.

[0013] Avantageusement, le drain est réalisé dans un alliage métallique ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur au coefficient de dilatation thermique du carter autour de l'orifice de montage du drain.

[0014] La dilatation du drain, sous l'effet de l'élévation de la température en fonctionnement, induit un effet de blocage du drain dans l'orifice du carter, et permet ainsi d'améliorer la fixation du drain au carter.

[0015] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'orifice de montage du drain comprend, à une extrémité, une partie cylindrique reliée par un rebord interne à une partie tronconique à l'autre extrémité de l'orifice, cette partie tronconique présentant un angle au centre de 60 degrés environ. La jupe du drain, qui a une épaisseur inférieure à celle du corps cylindrique et s'étend dans le prolongement de la surface interne de ce corps cylindrique, est appliquée sur le rebord interne et sur la partie tronconique après sertissage.

[0016] Cette configuration permet d'obtenir un sertissage optimal et de limiter au mieux les risques de perte du drain en fonctionnement ou en phase de maintenance de la turbomachine.

[0017] Avantageusement, la partie cylindrique de l'orifice a un diamètre supérieur au diamètre maximal de la partie tronconique.

[0018] La partie cylindrique forme ainsi un chambrage dans lequel l'extrémité du corps cylindrique du drain portant la jupe est insérée, de sorte qu'un rebord annulaire du corps cylindrique, formé à la base de cette jupe, est appliqué sur un fond de ce chambrage.

[0019] Selon une caractéristique de l'invention, l'extrémité libre de la jupe après sertissage se trouve sensiblement au niveau de la surface interne de la rainure du carter.

[0020] Cela permet de garantir une bonne étanchéité entre le drain et le carter d'échappement dans lequel il est monté, tout en conservant la planéité de la paroi interne de la rainure de ce carter autour de son orifice d'évacuation.

[0021] Selon une autre caractéristique de l'invention, le drain est relié au carter par au moins un point de soudure afin de renforcer sa fixation au carter.

[0022] L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter d'échappement du type décrit ci-dessus.

[0023] L'invention concerne encore un drain de carter d'échappement dans une turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend un corps cylindrique tubulaire prolongé à une extrémité par une jupe cylindrique de sertissage ayant une épaisseur inférieure à celle du corps et prolongeant la surface interne du corps cylindrique.

[0024] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un carter d'échappement de turbomachine selon l'art antérieur ;
• la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'une partie du carter d'échappement de la figure 1 ;
• les figures 3 et 4 sont des vues schématiques partielles en coupe axiale d'un carter d'échappement de turbomachine selon l'invention.

[0025] On se réfère d'abord à la figure 1, montrant un carter d'échappement 10 de turbomachine d'un type connu, vu depuis l'amont, comprenant deux coques cylindriques coaxiales respectivement intérieure 12 et extérieure 14, reliées par des bras obliques 16. La coque extérieure 14 comporte à son extrémité amont une rainure annulaire 18, qui est située en aval et à proximité de la bride amont 20 de fixation du carter d'échappement, et dont une région située « à 6 heures », c'est-à-dire en bas, est percée d'un orifice d'évacuation 22 muni d'un drain destiné à évacuer vers l'extérieur des liquides susceptibles d'être recueillis dans cette rainure.

[0026] La figure 2 est une vue à plus grande échelle de l'orifice d'évacuation 22 et de son drain 24 qui est formé d'un corps cylindrique tubulaire 26 fixé au rebord de l'orifice 22 par une soudure annulaire 28 formée sur le pourtour de cet orifice. La surface 30 de la soudure 28 reliant la paroi interne 32 du drain à la paroi interne 34 de la rainure 18 du carter est tronconique.

[0027] Le montage du drain 24 sur le carter d'échappement 10 consiste notamment à réaliser la soudure 28 puis à retoucher manuellement cette soudure afin d'éliminer les surplus éventuels sur la paroi interne 32 du drain et sur la paroi interne 34 de la rainure 18, et pour former la surface tronconique de la soudure 28. Un tel montage nécessite environ 4 heures de travail.

[0028] En fonctionnement, il est fréquent que de faibles quantités d'eau soient piégées dans la rainure 18 de la coque extérieure 14 du carter d'échappement 10. Il se peut qu'un peu de carburant soit également présent dans cette zone, notamment en cas de démarrage avorté de la turbomachine, ou encore de l'huile en cas de fuite sur le circuit correspondant. Le drain 24 permet l'évacuation de ces liquides vers l'extérieur en évitant ainsi les risques liés au gel de ces liquides et à l'incendie.

[0029] La présente invention vise à modifier le mode de fixation du drain au carter d'échappement afin d'éviter le recours à une soudure annulaire comme dans l'art antérieur.

[0030] La figure 3 représente schématiquement un drain 36 selon l'invention avant son montage sur le carter d'échappement 10. Ce drain comprend un corps cylindrique tubulaire 38 et une jupe 40, qui est formée à une extrémité du corps 38, qui a une épaisseur inférieure à celle de ce corps, et qui s'étend dans, le prolongement de la surface interne 42 du corps, cette jupe 40 étant destinée à permettre la fixation du drain 36 par sertissage dans l'orifice 22 de la rainure 18 du carter. L'extrémité du corps cylindrique 38 portant la jupe 40 forme un rebord annulaire 44 à la base de cette jupe.

[0031] La figure 4 représente le drain 36 monté dans l'orifice 22 du carter d'échappement 10 après sertissage de sa jupe 40. Cet orifice a été usiné pour permettre ce sertissage afin de fixer le drain au carter, et comprend à une extrémité extérieure à la rainure, une partie cylindrique 46, reliée par un rebord interne 48 à une partie tronconique 50 à l'autre extrémité de l'orifice à l'intérieur de la rainure, cette partie tronconique 50 présentant un angle au centre de 60 degrés environ.

[0032] La partie cylindrique 46, dont le diamètre interne est sensiblement égal au diamètre externe du corps cylindrique 38 du drain 36, forme un chambrage ayant un fond 52 limité par le rebord interne 48 de l'orifice et sur lequel est appliqué le rebord annulaire 44 du drain 36.

[0033] La jupe 40 a un diamètre externe sensiblement égal au diamètre interne du rebord 48 et est appliquée sur la partie tronconique 50 de l'orifice 22, pour assurer la retenue du drain au carter.

[0034] Le drain 36 est réalisé dans un alliage métallique à coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du carter d'échappement 10. Ainsi, l'élévation de température inhérente au fonctionnement de la turbomachine induit un plaquage et un blocage de la jupe 40 sur les parties cylindrique 48 et tronconique 50 de l'orifice 22, ce qui a pour effet de renforcer la fixation du drain 36 au carter 10.

[0035] L'extrémité libre de la jupe 40 se trouve sensiblement au niveau de la surface de la rainure 18 du carter, afin d'optimiser le sertissage tout en évitant que cette extrémité libre de la jupe dépasse dans la rainure.

[0036] Le sertissage de la jupe 40 est une opération simple et rapide, qui peut par exemple être effectuée au moyen d'un pistolet à sertir, et nécessite environ 30 minutes.

[0037] Il peut néanmoins être avantageux, pour renforcer encore la fixation du drain 36 au carter d'échappement 10, de prévoir un ou plusieurs points de soudure reliant le drain au carter.

[0038] Par ailleurs, en cas de besoin, par exemple si le drain 36 est détérioré, il est possible de le remplacer par un drain soudé de type connu, après avoir repercé l'orifice 22 de la rainure 18 du carter d'échappement pour obtenir un orifice lisse compatible avec ce type de drain.

Revendications

1. Carter d'échappement (10) de turbomachine, comportant une rainure annulaire (18) percée d'un orifice (22) dans lequel est monté un drain (36) formé d'un corps cylindrique tubulaire (38), pour l'évacuation de liquides retenus dans cette rainure (18), caractérisé en ce que le drain (36) comprend une jupe (40) formée à une extrémité du corps cylindrique (38) et sertie dans l'orifice (22) de la rainure (18) du carter (10) pour la fixation du drain (36) au carter (10).

2. Carter de turbomachine selon la revendication 1, caractérisé en ce que le drain (36) est réalisé dans un alliage métallique ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur au coefficient de dilatation thermique du carter (10) autour de l'orifice (22) de montage du drain (36).

3. Carter de turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'orifice (22) de montage du drain (36) comprend, à une extrémité, une partie cylindrique (46) reliée par un rebord interne (48) à une partie tronconique (50) à l'autre extrémité de l'orifice (22), la jupe (40) du drain (36) étant appliquée sur le rebord interne (48) et sur la partie tronconique (50) après sertissage.

4. Carter de turbomachine selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre interne de la partie cylindrique (46) de l'orifice (22) est sensiblement égal au diamètre externe du corps cylindrique (38).

5. Carter de turbomachine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la jupe (40) a une épaisseur inférieure à celle du corps cylindrique (38) et s'étend dans le prolongement de la surface interne (42) du corps cylindrique (38).

6. Carter de turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité libre de la jupe (40) après sertissage se trouve sensiblement au niveau de la surface interne de la rainure (18) du carter (10).

7. Carter de turbomachine selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la partie tronconique (50) de l'orifice (22) présente un angle au centre de 60 degrés environ.

8. Carter de turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le drain (36) est relié au carter (10) par au moins un point de soudure afin de renforcer sa fixation au carter (10).

9. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter d'échappement (10) selon l'une des revendications précédentes.

Claims

1. Turbomachine exhaust case (10) comprising an annular groove (18) pierced with an orifice (22) in which there is mounted a drain (36) formed as a tubular cylindrical body (38), for discharging liquids collected in this groove (18), characterized in that the drain (36) comprises a skirt (40) formed at one end of the cylindrical body (38) and crimped into the orifice (22) in the groove (18) of the case (10) in order to attach the drain (36) to the case (10).

2. Turbomachine case according to Claim 1, characterized in that the drain (36) is made of a metal alloy that has a thermal expansion coefficient higher than the thermal expansion coefficient of the case (10) around the orifice (22) in which the drain (36) is mounted.

3. Turbomachine case according to Claim 1 or 2, characterized in that the orifice (22) in which the drain (36) is mounted comprises, at one end, a cylindrical part (46) connected by an internal rim (48) to a frustoconical part (50) at the other end of the orifice (22), the skirt (40) of the drain (36) being pressed against the internal rim (48) and against the frustoconical part (50) after crimping.

4. Turbomachine case according to Claim 3, characterized in that the inside diameter of the cylindrical part (46) of the orifice (22) is substantially equal to the outside diameter of the cylindrical body (38).

5. Turbomachine case according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the skirt (40) is of a thickness smaller than that of the cylindrical body (38) and extends in the continuation of the internal surface (42) of the cylindrical body (38).

6. Turbomachine case according to one of the preceding claims, characterized in that the free end of the skirt (40) after crimping lies substantially in the region of the internal surface of the groove (18) in the case (10).

7. Turbomachine case according to one of the preceding claims, characterized in that the frustoconical part (50) of the orifice (22) subtends an angle of about 60 degrees.

8. Turbomachine case according to one of the preceding claims, characterized in that the drain (36) is connected to the case (10) by at least one spot weld to strengthen its attachment to the case (10).

9. Turbomachine, such as an aeroplane jet engine, characterized in that it comprises an exhaust case (10) according to one of the preceding claims.

Ansprüche

1. Ausstoßgehäuse (10) für Turbomaschinen mit einer ringförmigen Rinne (18), durch die zum Ablassen von Flüssigkeiten, die in dieser Rinne (18) zurückbleiben, eine Öffnung (22) gebohrt ist, in der ein Ablaufrohr (36) sitzt, das von einem röhrenförmigen, zylindrischen Körper (38) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ablaufrohr (36) eine Schürze (40) aufweist, die an einem Ende des zylindrischen Körpers (38) ausgebildet ist und zur Befestigung des Ablaufrohrs (36) an dem Gehäuse (10) in der Öffnung (22) der Rinne (18) des Gehäuses (10) gebördelt ist.

2. Ausstoßgehäuse (10) für Turbomaschinen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ablaufrohr (36) aus einer Metalllegierung hergestellt ist, deren Wärmedehnungskoeffizient größer ist als der Wärmedehnungskoeffizient des Gehäuses (10) um die Einbauöffnung (22) für das Ablaufrohr (36) herum.

3. Ausstoßgehäuse für Turbomaschinen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einbauöffnung (22) für das Ablaufrohr (36) an einem Ende einen zylindrischen Teil (46) aufweist, der über einen Innenbund (48) mit einem kegelstumpfförmigen Teil (50) am anderen Ende der Öffnung (22) verbunden ist, wobei die Schürze (40) des Ablaufrohrs (36) nach dem Bördeln an dem Innenbund (48) und an dem kegelstumpfförmigen Teil (50) anliegt.

4. Ausstoßgehäuse für Turbomaschinen nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innendurchmesser des zylindrischen Teils (46) der Öffnung (22) im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Körpers (38) ist.

5. Ausstoßgehäuse für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schürze (40) eine Dicke hat, die geringer ist als die des zylindrischen Körpers (38), und sich in der Verlängerung der Innenfläche (42) des zylindrischen Körpers (38) erstreckt.

6. Ausstoßgehäuse für Turbomaschinen nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das freie Ende die Schürze (40) sich nach dem Bördeln im Wesentlichen auf Höhe der Innenfläche der Rinne (18) des Gehäuses (10) befindet.

7. Ausstoßgehäuse für Turbomaschinen nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der kegelstumpfförmige Teil (50) der Öffnung (22) zur Mitte einen Winkel von ca. 60 Grad aufweist.

8. Ausstoßgehäuse für Turbomaschinen nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ablaufrohr (36) mit dem Gehäuse (10) durch mindestens einen Schweißpunkt verbunden ist, um seine Befestigung an dem Gehäuse (10) zu verstärken.

9. Turbomaschine wie z. B. ein Flugzeug-Turbotriebwerk,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie ein Ausstoßgehäuse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.

Dessins