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CA 02625314 2008-03-12
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Drain de carter d'échappement de turbomachine
La présente invention concerne un drain d'évacuation de liquides,
dans un carter d'échappement d'une turbomachine telle qu'un
turboréacteur.
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.
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.
Ce drain est habituellement formé d'un corps cylindrique qui est
soudé au carter au niveau de l'orifice d'évacuation précité.
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.
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.
L'invention a également pour but de garantir une bonne solidité et
une étanchéité correcte de la fixation du drain sur le carter.
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
Avantageusement, la partie cylindrique de l'orifice a un diamètre
supérieur au diamètre maximal de la partie tronconique.
La partie cylindrique forme ainsi un chambrage dans lequel
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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On se réfère d'abord à la figure 1, montrant un carter d'échappement
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
5 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.
10 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.
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.
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. II 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.
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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.
La figure 3 représente schématiquement un drain 36 selon
5 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.
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.
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.
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.
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
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et tronconique 50 de l'orifice 22, ce qui a pour effet de renforcer la
fixation
du drain 36 au carter 10.
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.
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.
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.
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.
