EP0407297A1 - Dispositif de décharge pour moteur de turbine à gaz à double flux - Google Patents

Dispositif de décharge pour moteur de turbine à gaz à double flux Download PDF

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EP0407297A1
EP0407297A1 EP90401927A EP90401927A EP0407297A1 EP 0407297 A1 EP0407297 A1 EP 0407297A1 EP 90401927 A EP90401927 A EP 90401927A EP 90401927 A EP90401927 A EP 90401927A EP 0407297 A1 EP0407297 A1 EP 0407297A1
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vein
connecting rod
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Pierre Antoine Glowacki
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/0215—Arrangements therefor, e.g. bleed or by-pass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/023—Details or means for fluid extraction

Definitions

  • the invention relates to a discharge device for a double-flow gas turbine engine, such as a turbojet engine for propelling an aircraft.
  • These discharge members include several hatches distributed along the wall of the air stream and controlled synchronously.
  • the control and synchronism mechanism must quickly control the opening and closing of the doors and keep them closed tightly and is therefore relatively complex.
  • Document FR 2 260 697 also discloses a combined booster and discharge mechanism comprising a set of booster valves formed by two panels, one in the primary flow and the other in the secondary flow, articulated by a rack , the two panels thus opening in opposite directions simultaneously in their respective streams to fulfill a feeding function.
  • Each panel has a central hatch, the two hatches opening symmetrically towards each other away from their respective veins to fulfill a discharge function.
  • the object of the present invention is to provide the discharge device with a device which makes it possible to maintain the hatches in the closed position so as to prevent their opening and their beating under the pressure of the gases in the primary flow.
  • the discharge device comprises a first pivoting hatch in each passage along the external wall of the primary gas stream and a second pivoting hatch in each passage along the internal wall of the vein secondary gas, the primary vein hatches and the secondary vein hatches being mechanically connected together;
  • this device is characterized in that the mechanical connection is constituted by a connecting rod articulated at one of its ends on a flap of the primary vein and at its other end on a flap of the secondary vein.
  • the connecting rod causes the traps of the secondary vein to pivot towards the inside of the secondary vein.
  • the connecting rod also returns the doors of the secondary vein to the closed position.
  • the pressure prevailing in the secondary vein then exerts on the corresponding flap a force which is transmitted by the connecting rod to the flap of the primary vein and keeps the latter in closed condition by preventing it from being opened under the pressure prevailing in the vein. primary.
  • a dual-flow turbojet engine of axis XX comprises a fan 12 supplying air to a primary air stream 14 and a secondary air stream 16, annular and separated by a bulkhead assembly 18.
  • a low pressure compressor 20 In the primary air stream 14, a low pressure compressor 20, an intermediate chamber 22 and a high pressure compressor 24 are successively installed.
  • a discharge passage 26 is provided in the partition 18 for separation in order to discharge part of the air flow from the intermediate chamber 22 to the flow stream. secondary air 16.
  • This passage is controlled by a plurality of sets of hatches, each set comprising two hatches: a first hatch 28 in the outer wall 30 of the primary air stream, pivoting about an axis 32 substantially perpendicular to the axis of the turbojet engine as well as to the direction of air flow, this axis 32 being located along the upstream edge of the hatch 28, that is to say the edge close to the low pressure compressor 20.
  • a lever 34 secured to the first hatch 28 projects towards the inside of the partition 18 and is engaged by a rod 36 of a control mechanism 37 intended to control in synchronism the pivoting of all the similar hatches 28 around the periphery of the outer wall 30 of the primary air stream 14, the hatch 28 thus pivoting towards the inside the partition 18, therefore towards the outside of the primary vein by establishing a communication between the latter and the discharge passage 26 passing through the partition; a second hatch 38, in the inner wall 40 of the secondary air stream 16, also pivoting about an axis 42 perpendicular to the axis of the drum located along the upstream edge of this second valve 38, - And a connecting rod 44 between the first and the second hatch 28, 38, articulated at its two ends 46, 48 on the back of the two hatches respectively.
  • this force at least partially compensates for the force exerted in the reverse direction on the first hatch 28 by the pressurized air downstream of the low pressure compressor 20 in the intermediate chamber 22, so that the forces which the command 37 are reduced accordingly.
  • We can thus lighten this mechanism and / or improve its functioning.
  • the respective sizes of the two doors 28, 38 can be chosen to will, as well as the position of the articulations 46, 48 of the connecting rod 44 on the back of the two doors relative to their pivot axes 32, 42.
  • the size of the second hatch 38 may be greater than that of the first 28 in order to compensate, at least partially, for the pressure difference between the secondary air stream 16 and the intermediate chamber 22 of the air stream primary 14.
  • the distance between the articulation point 48 of the connecting rod 44 on the second hatch 38 and the axis of rotation 42 of the latter may be less than the distance between the articulation point 46 of the connecting rod 44 on the first hatch 28 and the axis of rotation 32 thereof.
  • this arrangement will make it possible to achieve a differential opening of the two doors and thereby control the flow of air discharged from the primary air stream 14 to the secondary air stream 16.

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Abstract

Dispositif de décharge pour moteur de turbine à gaz (10) à double flux comprenant une veine d'air primaire (14) et une veine d'air secondaire (16) séparées par une cloison (18), le dispositif de décharge comprenant une pluralité de passages de décharge (26) traversant ladite cloison (18) depuis ladite veine primaire vers ladite veine secondaire, une première trappe pivotante (28) dans chaque passage (26) le long de la paroi externe (30) de la veine d'air primaire (14) et une seconde trappe (38) pivotante dans chaque passage (26) le long de la paroi interne (40) de la veine d'air secondaire (16), la première et la seconde trappe (28, 38) étant mécaniquement reliées entre elles, caractérisé en ce que la liaison mécanique comprend une bielle de liaison (44) articulée à l'une de ses extrémités (46) sur la première trappe (28) et à son autre extrémité (48) sur la seconde trappe (38)

Description

  • L'invention concerne un dispositif de décharge pour moteur de turbine à gaz à double flux, tel qu'un turboréacteur servant à la propulsion d'un avion.
  • Il est connu, par exemple du document US 3 638 428, de monter dans la paroi de la veine d'air du flux primaire, entre le compresseur basse pression et le compresseur haute pression de ce flux primaire, des organes de décharge d'air ouvrant lorsque cela est nécessaire un passage d'air vers le flux secondaire, ce qui évite les phénomènes de pompage.
  • Ces organes de décharge comprennent plusieurs trappes réparties le long de la paroi de la veine d'air et commandées en synchronisme.
  • Le mécanisme de commande et de synchronisme doit com­mander rapidement l'ouverture et la fermeture des trappes et maintenir celles-ci fermées de façon étanche et est de ce fait relativement complexe.
  • Il résulte des jeux cumulés de montage des différents composants de ce mécanisme que les trappes les plus éloignées du moyen de commande d'ouverture et de fermeture ne sont pas suf­fisamment plaquées sur leur siège et ont tendance à s'entrouvrir sous la pression des gaz provenant du compresseur basse pression; le débit de fuite ainsi créé perturbe le fonctionnement du compresseur haute pression. De plus, les trappes ont tendance à battre, ce qui engendre des vibrations et à terme des détériora­tions.
  • On connaît par ailleurs du document FR 2 260 697 un méca­nisme combiné de gavage et de décharge comprenant un ensemble de vannes de gavage formées de deux panneaux, l'un dans le flux pri­maire et l'autre dans le flux secondaire, articulés par une cré­maillère, les deux panneaux s'ouvrant ainsi en sens opposés simul­tanément dans leur veine respective pour remplir une fonction de gavage.
  • Chaque panneau comporte une trappe centrale, les deux trappes s'ouvrant symétriquement l'une vers l'autre en éloignement de leurs veines respectives pour remplir une fonction de décharge.
  • Dans ce cas également, les jeux d'asemblage ne permettent pas d'assurer une bonne fermeture des trappes assurant la fonction de décharge, qui sont donc susceptibles de s'entrouvrir et de battre
  • En outre, la pression dans la veine secondaire s'applique également sur les trappes correspondantes et tend à les entrouvrir. Ainsi, l'effort nécessaire sur le moyen de commande doit-il être plus important.
  • Le but de la présente invention est de munir le disposi­tif de décharge d'un dispositif qui permette de maintenir les trappes en position fermée de manière à empêcher leur entrebaille­ment et leurs battements sous la pression des gaz dans le flux primaire.
  • A cet effet, le dispositif de décharge conforme à l'in­vention comprend une première trappe pivotante dans chaque passage le long de la paroi externe de la veine de gaz primaire et une seconde trappe pivotante dans chaque passage le long de la paroi interne de la veine de gaz secondaire, les trappes de la veine primaire et les trappes de la veine secondaire étant mécaniquement reliées entre elles; ce dispositif est caractérisé en ce que la liaison mécanique est constituée par une bielle de liaison articu­lée à une de ses extrémités sur une trappe de la veine primaire et à son autre extrémité sur une trappe de la veine secondaire.
  • Ainsi, lorsque les trappes de la veine primaire pivotent vers l'extérieur de la veine, la bielle de liaison provoque le pivotement des trappes de la veine secondaire vers l'intérieur de la veine secondaire.
  • Par conséquent, lorsque le mécanisme de commande ramène les trappes de la veine primaire en position fermée, la bielle ramène également les trappes de la veine secondaire en position fermée. La pression régnant dans la veine secondaire exerce alors sur la trappe correspondante une force qui est transmise par la bielle à la trappe de la veine primaire et maintient cette der­nière en condition fermée en l'empêchant de s'entrouvrir sous la pression régnant dans la veine primaire.
  • D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui va suivre, en se ré­férant aux dessins annexés, dans lesquels :
    • - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale par­tielle d'un turboréacteur double flux équipé d'un dispositif con­forme à l'invention, et
    • - la figure 2 est une vue en coupe agrandie du dispositif lui-même.
  • Comme illustré à la figure 1, un turboréacteur 10 double flux d'axe X-X comporte une soufflante 12 fournissant de l'air à une veine d'air primaire 14 et une veine d'air secondaire 16, annulaires et séparées par un ensemble formant cloison 18.
  • Dans la veine d'air primaire 14, sont implantés succes­sivement un compresseur basse pression 20, une chambre intermé­diaire 22 et un compresseur haute pression 24.
  • Afin d'éviter dans certaines conditions de fonctionnement le pompage du compresseur basse pression 20, un passage de décharge 26 est ménagé dans la cloison 18 de séparation afin de décharger une partie du débit d'air depuis la chambre intermédiaire 22 vers la veine d'air secondaire 16.
  • Ce passage est commandé par une pluralité d'ensembles de trappes, chaque ensemble comprenant deux trappes :
    - une première trappe 28 dans la paroi extérieure 30 de la veine d'air primaire, pivotant autour d'un axe 32 sensiblement perpendiculaire à l'axe du turboréacteur ainsi qu'à la direction d'écoulement de l'air, cet axe 32 étant situé le long de la bordure amont de la trappe 28, c'est-à-dire la bordure proche du compresseur basse pression 20. Un levier 34 solidaire de la première trappe 28 fait saillie vers l'intérieur de la cloison 18 et est engagé par une tige 36 d'un mécanisme de commande 37 destiné à commander en synchronisme le pivotement de toutes les trappes 28 analogues sur le pourtour de la paroi extérieure 30 de la veine d'air primaire 14, la trappe 28 pivotant ainsi vers l'intérieur de la cloison 18, donc vers l'extérieur de la veine primaire en établissant une communication entre cette dernière et le passage de décharge 26 traversant la cloison;
    - une seconde trappe 38, dans la paroi intérieure 40 de la veine d'air secondaire 16, pivotant également autour d'un axe 42 perpendiculaire à l'axe du tambour situé le long de la bordure amont de cette seconde tappe 38,
    - et une bielle de liaison 44 entre la première et la seconde trappe 28, 38, articulée à ses deux extrémités 46, 48 sur le dos des deux trappes respectivement.
  • Ainsi, comme illustré en détail à la figure 2, lorsque la tige 36 du mécanisme de commande provoque le pivotement de la première trappe 28 en éloignement de la veine d'air 14, la trappe 28 repousse la bielle 44 et celle-ci provoque à son tour le pivote­ment de la seconde trappe 38 vers l'intérieur de la veine d'air secondaire 16 ouvrant ainsi le passage de décharge 26 vers la veine secondaire.
  • Inversement, lorsque le mécanisme de commande fait pivoter la première trappe 28 en retour vers la paroi extérieure 30 de la veine primaire 14, la bielle 44 fait également pivoter la seconde trappe 38 en retour vers la paroi intérieure 40 de la veine secondaire 16, c'est-à-dire la position illustrée à la figure 1.
  • Dans cette situation, la pression d'air régnant dans la veine secondaire 16 exerce sur la seconde trappe 38 une force, dirigée vers l'intérieur de la cloison 18, qui est transmise par la bielle 44 à la première trappe 28, ce qui aide à maintenir cette dernière correctement fermée et évite son entrebaillement et ses battements, même lorsque la trappe 28 en question se trouve être la plus éloignée de l'organe d'entrée du mécanisme de commande 37 et que les jeux des composants du mécanisme se cumulent au point de ne pouvoir permettre un maintien précis de cette trappe
  • En outre, cette force compense au moins partiellement la force exercée en direction inverse sur la première trappe 28 par l'air sous pression en aval du compresseur basse pression 20 dans la chambre intermédiaire 22, de sorte que les efforts que doit con­tenir le mécanisme de commande 37 sont réduits d'autant. On peut ainsi alléger ce mécanisme et/ou améliorer son fonctionnement.
  • Comme il apparaîtra clairement à l'homme de métier, les tailles respectives des deux trappes 28, 38 peuvent être choisies à volonté, de même que la position des articulations 46, 48 de la bielle 44 sur le dos des deux trappes par rapport à leurs axes de pivotement 32, 42.
  • Notamment, la taille de la seconde trappe 38 pourra être supérieure à celle de la première 28 afin de compenser, au moins partiellement, l'écart de pression entre la veine d'air secondaire 16 et la chambre intermédiaire 22 de la veine d'air primaire 14.
  • Par ailleurs, la distance entre le point d'articulation 48 de la bielle 44 sur la seconde trappe 38 et l'axe de rotation 42 de celle-ci pourra être inférieure à la distance entre le point d'articulation 46 de la bielle 44 sur la première trappe 28 et l'axe de rotation 32 de celle-ci.
  • Outre un meilleur équilibrage des forces antagonistes que les trappes 28, 38 exercent sur la bielle 44, cette disposition permettra de réaliser une ouverture différentielle des deux trappes et de ce fait de contrôler le débit d'air déchargé depuis la veine d'air primaire 14 vers la veine d'air secondaire 16.

Claims (3)

1. Dispositif de décharge pour moteur de turbine à gaz (10) à double flux comprenant une veine d'air primaire (14) et une veine d'air secondaire (16) séparées par une cloison (18), le dispositif de décharge comprenant une pluralité de passages de décharge (26) traversant ladite cloison (18) depuis ladite veine primaire vers ladite veine secondaire, une première trappe pivotante (28) dans chaque passage (26) le long de la paroi externe (30) de la veine d'air primaire (14) et une seconde trappe (38) pivotante dans chaque passage (26) le long de la paroi interne (40) de la veine d'air secondaire (16), la première et la seconde trappe (28, 38) étant mécaniquement reliées entre elles, caractérisé en ce que la liaison mécanique comprend une bielle de liaison (44) articulée à l'une de ses extrémités (46) sur la première trappe (28) et à son autre extrémité (48) sur la seconde trappe (38).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde trappe (28, 38) sont montées pivo­tantes autour d'axes (32, 42) situées le long de leurs bordures amont.
3. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce la première trappe (28) et la seconde trappe (38) ont des tailles différentes 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance séparant le point d'articula­tion (46) de la bielle (44) sur la première trappe (28) et l'axe de pivotement (32) de celle-ci est différente de la distance séparant le point d'articulation (48) de la bielle (44) sur la seconde trappe (38) et l'axe de pivotement (42) de celle-ci.
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