EP4127408A1 - Carter intermédiaire de turbomachine - Google Patents

Carter intermédiaire de turbomachine

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Publication number
EP4127408A1
EP4127408A1 EP21723322.0A EP21723322A EP4127408A1 EP 4127408 A1 EP4127408 A1 EP 4127408A1 EP 21723322 A EP21723322 A EP 21723322A EP 4127408 A1 EP4127408 A1 EP 4127408A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arm
space
radial surface
longitudinal axis
radial
Prior art date
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Pending
Application number
EP21723322.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Paul Antoine FORESTO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162—Bearing supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F05D2250/73—Shape asymmetric

Definitions

  • the invention relates to an intermediate casing of a turbomachine.
  • the invention relates more specifically to the profile of the radial surfaces of the walls of a turbomachine intermediate casing, and to a method of manufacturing a turbomachine intermediate casing.
  • an intermediate casing 1 known from the prior art is a structural part of a turbomachine, interposed between two rotors (not shown) of the turbomachine, said rotors being configured to be rotated at different speeds .
  • an intermediate casing generally extends between the low pressure compressor and the high pressure compressor of a double-barrel, double-flow, direct-drive turbomachine.
  • an intermediate casing In a triple-barrel turbomachine or in a geared turbomachine, an intermediate casing generally extends between the fan and the low-pressure compressor.
  • the intermediate housing 1 slows down the air flow between the two rotors.
  • it generally has a gooseneck structure ("gooseneck” or “swanneck” in English terminology), in which the passage section of the flow of air entering the intermediate casing 1 is smaller than the passage cross section of the air flow leaving the intermediate casing.
  • the intermediate casing 1 comprises a plurality of arms 2 extending between the inner radial wall 3 and the outer radial wall 4 of the intermediate casing 1, and having an aerodynamic profile.
  • the arms 2 make it possible to transfer forces to the structural and stator parts of the turbomachine, typically from the bearings of the low pressure shaft to the fan casing (not shown).
  • the arms 2 form an aerodynamic fairing for the passage of easements 5 (e.g. drain, mechanical drive shaft of the compressor, rotation sensor) extending between the internal radial part and the external radial part of the turbomachine.
  • the easements 5 do not all have the same size. Consequently, as particularly visible in FIG. 3, the arms 2 of the intermediate casing 1 do not all have the same thickness. Furthermore, the position of the maximum thickness, the along the chord of the aerodynamic profile, may also differ from one arm 2 to another. This position can moreover be determined during design in order to reduce the pressure losses induced by the arms 2 or to limit the distortion induced on one of the rotors.
  • the shape of the internal radial wall 3 and of the external radial wall 4 is identical, and symmetrical, over the entire intermediate casing 1.
  • the walls 3, 4 are generally designed in cross section. circular.
  • a first section has an area A1 greater than a second section, itself having an area A2 greater than the area A3 of a third section.
  • such heterogeneities are detrimental to the aerodynamic quality of the air flow through the intermediate casing 1, in particular with regard to pressure losses.
  • the current design of the walls 3, 4 of the intermediate casing 1 is insufficient in this regard. In fact, it only makes it possible to control the slowing down of the air flow at the level of arms 2, the maximum thickness of which is close to the average of the maximum thicknesses. To do this, it provides for uniformly hollowing out the outer wall 4 of the intermediate casing 1, equidistant from the leading edges and the trailing edges of the arms 2, so as to avoid re-acceleration of the flow. The depth of this digging systematically depends on the average of the maximum thicknesses of the arms. Thus, the radius of the circular section of the walls 3, 4 depends on an average maximum thickness of the arms 2 of the intermediate casing 1.
  • One of the aims of the invention is to improve the aerodynamic behavior of the flow within an intermediate casing.
  • Another object of the invention is to improve the specific consumption of a turbomachine. Another object of the invention is to improve the operability of a rotor disposed downstream of an intermediate casing.
  • the subject of the invention is an intermediate turbomachine casing, said intermediate casing: having a longitudinal axis, comprising: o an internal wall having an external radial surface with respect to the longitudinal axis, o an external wall having a inner radial surface with respect to the longitudinal axis, facing the outer radial surface, and o a first arm, a second arm, a third arm, and a fourth arm extending radially from the outer radial surface to the internal radial surface, and in which: the external radial surface, the internal radial surface, the first arm and the second arm define between them a first space having a first area in a first section plane of said intermediate casing, perpendicular to the longitudinal axis, where the outer radial surface and the inner radial surface are separated, in the first space and in the first section plane, by a radial distance of first space e, with respect to the longitudinal axis, o the outer radial surface, the inner radial surface, the
  • each inter-arm surface has a profile adapted to the thickness of the adjacent arms, so that the flow is uniformly slowed down through the entire intermediate casing. This results in homogeneity in the aerodynamic behavior of the flow through the intermediate housing, which improves operability. of a rotor arranged downstream of the intermediate casing and, from there, the specific consumption of the turbomachine.
  • the intermediate casing according to the invention can also include at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the first arm, the second arm, the third arm, and the fourth arm each have: o a plurality of thicknesses along the longitudinal axis, and o a maximum thickness among said plurality of thicknesses
  • the first cutting plane passes through: o the first arm and the second arm at the level of a respective maximum thickness of the first arm and of the second arm, and / or o the third arm and the fourth arm at the level of a respective maximum thickness of the third arm and of the fourth arm,
  • the first space has a third area in a second section plane of said intermediate housing, perpendicular to the longitudinal axis, and offset from the first section plane along the longitudinal axis
  • the second space has a fourth area in the second section plane
  • the third area and the fourth area are substantially identical
  • the inner radial surface and the outer radial surface have, in the second section plane, circular profiles
  • the profile of the internal radial surface has, in the first section plane, an additional concavity compared to a circular profile
  • the profile of the external radial surface has, in the first section plane, an additional concavity compared to a circular profile
  • the subject of the invention is also a turbomachine comprising a turbomachine casing as described above.
  • a subject of the invention is a method of manufacturing an intermediate casing for a turbomachine, said intermediate casing: having a longitudinal axis, comprising: o an inner wall having an outer radial surface relative to the longitudinal axis, o an outer wall having an inner radial surface relative to the longitudinal axis, facing the outer radial surface, and o a first arm, a second arm, a third arm, and a fourth arm extending radially from the outer radial surface to the inner radial surface, and in which: the outer radial surface, the inner radial surface, the first arm and the second arms define between them a first space having a first area in a first section plane of said intermediate casing, perpendicular to the longitudinal axis, where the outer radial surface and the inner radial surface are separated, in the first space and in the first plane cutting, by a radial distance of first space, relative to the longitudinal axis, o the radial outer surface, the radial inner surface,
  • the manufacturing process according to the invention can further include at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the first arm, the second arm, the third arm, and the fourth arm of the intermediate casing each have: o a plurality of thicknesses along the longitudinal axis, and o a maximum thickness among said plurality of thicknesses, the method further comprising the steps of: performing a first digging in the outer wall and / or in the inner wall, so that the outer radial surface and the inner radial surface are separated, in the first space and in the first section plane, by: o a first radial distance of first space, with respect to the longitudinal axis, the first radial distance of first space extending from a point of the external radial surface and / or of the internal radial surface outside the first hollow, and o a second radial distance of first space, with respect to the longitudinal axis, the second radial distance of first space extending from a point of the outer radial surface and / or the inner radial surface in the first recess, such that the distance between the first radial distance of first space and the second
  • Figure 1 already described, is a perspective view of an intermediate casing known from the prior art.
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the intermediate housing illustrated in Figure 1.
  • Figure 3 is another cross-sectional view perpendicular to the longitudinal axis of the intermediate housing shown in Figure 1.
  • FIG. 4 is a view in a first transverse sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of a first embodiment of a turbomachine intermediate casing according to the invention.
  • Figure 5 is a circumferentially developed sectional view of a second embodiment of a turbomachine intermediate casing according to the invention.
  • FIG. 6 is a view in a second transverse sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of a third embodiment of a turbomachine intermediate casing according to the invention.
  • FIG. 7 is a flowchart detailing the steps of a first example of implementation of a manufacturing process according to the invention.
  • FIG. 8 is a view in a first sectional plane of an intermediate casing produced with the aid of a second exemplary implementation of a manufacturing process according to the invention.
  • an intermediate casing 1 is a structural part of a turbomachine, interposed between two rotors (not shown) of the turbomachine, said rotors being configured to be rotated at different speeds.
  • the intermediate casing 1 can extend between a low pressure compressor and a high pressure compressor of a double-body, double-flow, direct-drive turbomachine.
  • the intermediate housing 1 can extend between the fan and the low pressure compressor.
  • the intermediate casing 1 has a longitudinal axis X-X.
  • the intermediate casing 1 further comprises:
  • the arms 21, 22, 23, 24 make it possible to transfer forces to structural and stator parts of the turbomachine (not shown), which are connected to the internal wall 3 and to the external wall 4.
  • the arms 21 , 22, 23, 24 form an aerodynamic fairing for the passage of easements (not shown).
  • the intermediate casing 1 makes it possible to slow down an air flow which passes through it.
  • it generally has a gooseneck structure (“gooseneck” or “swanneck” in English terminology), in which a section of passage of the air flow at the inlet of the intermediate casing 1 is smaller. that a section of passage for the air flow at the outlet of the intermediate casing 1.
  • passages for the air flow are formed between the arms 21, 22, 23, 24. More precisely, the surface external radial 30, the internal radial surface 40, the first arm 21 and the second arm 22 define between them a first space 6, and the external radial surface 30, the internal radial surface 40, the third arm 23 and the fourth arm 24 define between them a second space 7.
  • the second arm 22 and the third arm 23 are merged, so that the first space 6 and the second space 7 are adjacent in a circumferential direction around the longitudinal axis X-X.
  • first space 6 has a first area A1
  • second space 7 has a second area A2.
  • Figure 4 is a view of the intermediate casing 1 in the first section plane P1.
  • the outer radial surface 30 and the inner radial surface 40 are separated, in the first space 6 and in the first section plane P1, by a radial distance from the first space D1
  • the outer radial surface 30 and the surface internal radial 40 are separated, in the second space 7 and in the first section plane P1, by a radial distance from the second space D2.
  • the concept of “radial” is here defined with respect to the longitudinal axis XX.
  • the internal radial surface 30 and / or the external radial surface 40 have, in the first section plane P1, profiles adapted so that:
  • the radial distance of the first space D1 and the radial distance of the second space D2 are different.
  • the flow passage section within the intermediate casing 1 is identical throughout said intermediate casing 1, at least at the level of the first plane. cutting P1, which allows greater control of the slowing down of the flow flowing through the intermediate casing 1.
  • only one of the two radial surfaces 30, 40, for example the internal radial surface 40, as visible in Figure 4 shows different inter-arm profiles around the longitudinal axis XX, and is dimensioned so that its profile is adapted to the different geometries of the arms 21, 22, 23, 24.
  • it s ' is an intermediate casing element 1 easy to design and / or to profile during the manufacture and / or maintenance of the turbomachine.
  • the profile of the internal radial surface 40 (illustrated in solid lines) has, in the first section plane P1, an additional concavity 401, 402, 403, 404 with respect to a profile circular (shown in dotted lines).
  • This concavity 401, 402, 403, 404 forms a hollow, the depth of which depends on the thickness of the arm 21, 22, 23, 24 closest to said hollow. The greater the thickness of the arm 21, 22, 23, 24 compared to the average thickness of the arms 21, 22, 23, 24, the deeper the concavity 401, 402, 403, 404.
  • the profile of the outer wall 40 comprises several additional concavities 401, 402, 403, 404 relative to a circular profile, for example concavities 401, 402 of the same orientation, and deeper than the profile.
  • circular, and concavities 403, 404 of orientation opposite to the circular profile This is not, however, limiting since, in another embodiment, alternately or in combination, the profile of the outer radial wall 30 has, in the first section plane, an additional concavity 401, 402, 403, 404 relative to to a circular profile.
  • each of the arms 21, 22, 23, 24 has a plurality of thicknesses e1, e2, e3, e4 along the longitudinal axis XX. More precisely, each arm 21, 22, 23, 24 has a chord C1, C2, C3, C4 connecting a leading edge 210, 220, 230, 240 to a trailing edge 212, 222, 232, 242 of a aerodynamic profile of said arm 21, 22, 23, 24, in a plane substantially parallel to the average flow within the intermediate casing 1.
  • Each thickness e1, e2, e3, e4 is therefore taken perpendicular to the chord C1, C2, C3 , C4, along the longitudinal axis XX, between a lower surface 211, 221, 231, 241 and an upper surface 213, 223, 233, 243 of the aerodynamic profile of the arm 21, 22, 23, 24.
  • profiling of the walls 30, 40 as described above is carried out in the inter-arm space, at the level of the thick maximum urs em1, em2, em3, em4 respective arms 21, 22, 23, 24.
  • the first section plane P1 previously described passes through:
  • the first space 6 has a third area A3, and the second space 7 has a fourth area A4.
  • the third area A3 and the fourth area A4 are substantially identical, and the internal radial surface 30 as well as the external radial surface 40 have, in the second section plane P2, circular profiles. Indeed, as visible in Figure 5, it is not necessary to modify the profile of the radial surfaces 30, 40 of the walls 3, 4 over the entire length of the arms 21, 22, 23, 24, along the longitudinal axis XX.
  • the aerodynamic profiles of the arms 21, 22, 23, 24 are substantially identical at positions sufficiently far from the respective maximum thicknesses em1, em2, em3, em4 of the arms 21, 22, 23, 24, along the axis longitudinal XX. Consequently, the flow is homogeneous and uniform as the second section plane P2 passes, without it being necessary to modify the profile of the radial surfaces 30, 40 of the walls 3, 4.
  • the intermediate casing 1 has a longitudinal axis X-X, and further comprises:
  • the external radial surface 30, the internal radial surface 40, the first arm 21 and the second arm 22 define between them a first space 6, and the external radial surface 30, the internal radial surface 40, the third arm 23 and the fourth arm 24 define between them a second space 7.
  • the first space 6 has a first area A1
  • the second space 7 has a second area A2.
  • each of the arms 21, 22, 23, 24 has a plurality of thicknesses along the longitudinal axis XX. More precisely, each arm 21, 22, 23, 24 has a chord connecting a leading edge to a trailing edge of an aerodynamic profile of said arm 21, 22, 23, 24, in a plane substantially parallel to the flow means within the intermediate casing 1.
  • Each thickness is therefore taken perpendicular to the chord along the longitudinal axis XX, between an intrados and an extrados of the aerodynamic profile of the arm 21, 22, 23, 24.
  • a maximum thickness em1, em2, em3, em4 the position of which along the rope may be different from one arm 21, 22, 23, 24 to the other.
  • the method E comprises a profiling step E1 of the internal radial surface 30 and / or the external radial surface 40 so that, in the first section plane P1:
  • the radial distance of the first space D1 and the radial distance of the second space D2 are different.
  • This profiling provides the intermediate casing 1 with the same advantages as those described above. Indeed, an air flow circulating through an intermediate casing 1 produced using such a manufacturing process E, exhibits a limited number of Mach number heterogeneities around the longitudinal axis X-X. In fact, the intermediate casing 1 no longer exhibits cross-section size disparities from one inter-arm flow channel to the other. The Mach number then decreases uniformly along the longitudinal axis X-X, at the level of the internal wall 3 and / or the external wall 4, regardless of the inter-arm flow channel considered.
  • the manufacturing method E further comprises the steps of performing E2 of a first digging 401 and of performing E3 of a second digging 402 in the internal wall 3 and / or the outer wall 4 of the intermediate casing 1. More precisely, the first digging 401 is then carried out so that the external radial surface 30 and the internal radial surface 40 are separated, in the first space 6 and in the first section plane P1, by:
  • first radial distance from the first space D11 a first radial distance from the first space D11, relative to the longitudinal axis XX, the first radial distance from the first space D11 extending from a point on the external radial surface 30 and / or from the internal radial surface 40 outside of the first 401 digging, and
  • the second radial distance from the first space D12 extending from a point on the external radial surface 30 and / or from the internal radial surface 40 in the first dig 401.
  • these radial distances D11, D12 are made such that the deviation between the first radial distance of first space D11 and the second radial distance of first space D12 is an increasing function of the deviation between:
  • the second hollowing 402 is made so that the outer radial surface 30 and the inner radial surface 40 are separated, in the second space 7 and in the first section plane P1, by:
  • these radial distances D21, D22 are made so that the difference between the first radial distance of second space D21 and the second radial distance of second space D22 is an increasing function of the difference between:
  • an intermediate casing 1 such as that illustrated in FIGS. 4 or 8 can be obtained.
  • the dotted lines represent a circular profile of internal radial surface 40, in the first section plane P1.
  • the radius R of this profile depends on the average of the maximum thicknesses em1, em2, em3, em4 of the arms 21, 22, 23, 24 of the intermediate casing 1.
  • this radius R is determined so that, if the arms 21, 22, 23, 24 all had the same maximum thickness em1, em2, em3, em4 equal to the average of the maximum thicknesses em1, em2, em3, em4, then this circular profile of the internal radial surface would ensure that the Mach number decreases uniformly along the longitudinal axis XX, at the level of the internal wall and / or of the external wall 4, regardless of the channel d inter-arm flow considered.
  • the solid line represents, for its part, the profile of the internal radial wall 40 obtained following the digging steps E2, E3 described above.
  • the profile of the internal radial surface 40 obtained is therefore non-symmetrical and has a plurality of additional concavities 401, 402, 403, 404 with respect to a circular profile. It should be noted that the profile of the outer radial wall 30 could be modified according to the same design logic, and with the same effects. However, it must be taken into account that the air flow speeds are different near the internal radial surface 40 and the external radial surface 30. In addition, the aerodynamic friction can be specific, in particular because of the shape in gooseneck. The depth of the recesses in the external radial surface 30 is therefore adapted accordingly.
  • the previously described recesses 401, 402 can be made so that:
  • the first hollowing 401 is centered at a section plane P1 passing through the first arm 21 and the second arm 22 at the level of the maximum thickness em1, em2 respectively of the first arm 21 and of the second arm 22, and
  • the second excavation 402 is centered at a section plane P1 passing through the third arm 23 and the fourth arm 24 at the level of the respective maximum thickness em3, em4 of the third arm 23 and the fourth arm 24.
  • the recesses 401, 402 are made on either side of a line connecting the positions of the maximum thicknesses em1, em2, em3, em4 of the arms 21, 22, 23,24 along the longitudinal axis XX.
  • the recesses 401, 402 are made in a substantially rectangular zone of the internal radial surface 30 and / or of the external radial surface 40, as visible in FIG. 5. Even more advantageously, this rectangular zone has a width equal to about 10% of the chord C1, C2, C3, C4 of an adjacent arm 21, 22, 2324, taken in a plane substantially parallel to the average flow within the intermediate casing 1.
  • the manufacturing process E implies a limited modification of the walls 3, 4 of the intermediate casing 1.
  • the position of the recesses 401, 402 is optimized as a function of the position of the maximum thicknesses em1, em2, em3, em4, along the longitudinal axis XX.

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Abstract

L'invention porte sur un carter intermédiaire (1) de turbomachine, comprenant : o une paroi interne (3) présentant une surface radiale externe (30) o une paroi externe (4) présentant une surface radiale interne (40), et o un premier bras (21), un deuxième bras (22), un troisième bras (23), et un quatrième bras (24), et - dans lequel : o la surface radiale externe (30), la surface radiale interne (40), le premier bras (21) et le deuxième bras (22) définissent entre eux un premier espace (6) présentant une première aire (A1) dans un premier plan de coupe (P1), o la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le premier espace (6) et dans le premier plan de coupe (P1), par une distance radiale de premier espace (D1), o la surface radiale externe (30), la surface radiale interne (40), le troisième bras (23) et le quatrième bras (24) définissent entre eux un deuxième espace (7) présentant une deuxième aire (A2) dans le premier plan de coupe (P1), o la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le deuxième espace (7) et dans le premier plan de coupe (P1), par une distance radiale de deuxième espace (D2), le carter intermédiaire (1) étant caractérisé en ce que : - la première aire (A1) et la deuxième aire (A2) sont sensiblement identiques, et - la distance radiale de premier espace (D1) et la distance radiale de deuxième espace (D2) sont différentes.

Description

CARTER INTERMEDIAIRE DE TURBOMACHINE
DOMAINE DE L'INVENTION
L’invention concerne un carter intermédiaire d’une turbomachine.
L’invention vise plus spécifiquement le profil des surfaces radiales des parois d’un carter intermédiaire de turbomachine, et un procédé de fabrication d’un carter intermédiaire de turbomachine.
ETAT DE LA TECHNIQUE
En référence aux figures 1 à 3, un carter intermédiaire 1 connu de l’art antérieur est une pièce structurelle de turbomachine, interposée entre deux rotors (non représentés) de la turbomachine, lesdits rotors étant configurés pour être mis en rotation à des vitesses différentes. Typiquement, un carter intermédiaire s’étend généralement entre le compresseur basse pression et le compresseur haute pression d’une turbomachine à double-corps, double flux, et entraînement direct. Dans une turbomachine à triple-corps ou dans une turbomachine à réducteurs, un carter intermédiaire s’étend généralement entre la soufflante et le compresseur basse pression.
En tout état de cause, le carter intermédiaire 1 permet de ralentir l’écoulement d’air entre les deux rotors. Pour ce faire, comme visible sur les figures 1 et 2, il présente généralement une structure en col de cygne (« gooseneck » ou « swanneck » dans la terminologie anglo-saxonne), dans laquelle la section de passage de l’écoulement d’air en entrée du carter intermédiaire 1 est plus faible que la section de passage de l’écoulement d’air en sortie du carter intermédiaire.
En outre, le carter intermédiaire 1 comprend une pluralité de bras 2 s’étendant entre la paroi radiale interne 3 et la paroi radiale externe 4 du carter intermédiaire 1 , et présentant un profil aérodynamique. Les bras 2 permettent de faire transiter des efforts vers les parties structurelles et statoriques de la turbomachine, typiquement depuis des paliers de l’arbre basse pression vers le carter de soufflante (non représentés). De plus, les bras 2 forment un carénage aérodynamique pour le passage de servitudes 5 (e.g. drain, arbre mécanique d’entrainement du compresseur, capteur de rotation) s’étendant entre la partie radiale interne et la partie radiale externe de la turbomachine.
Or, les servitudes 5 ne présentent pas toutes le même encombrement. Par conséquent, comme particulièrement visible sur la figure 3, les bras 2 du carter intermédiaire 1 ne présentent pas tous la même épaisseur. Par ailleurs, la position de l’épaisseur maximale, le long de la corde du profilé aérodynamique, peut également différer d’un bras 2 à l’autre. Cette position peut d’ailleurs être déterminée en conception afin de réduire les pertes de pression induites par les bras 2 ou pour limiter la distorsion induite sur l’un des rotors.
Enfin, la forme de la paroi radiale interne 3 et de la paroi radiale externe 4 est identique, et symétrique, sur tout le carter intermédiaire 1. En effet, comme visible sur la figure 3, les parois 3, 4 sont généralement conçues de section circulaire.
Cependant, l’hétérogénéité des profils aérodynamiques des bras 2, en termes d’épaisseur maximale et de position de cette épaisseur maximale, entraîne une hétérogénéité des sections de passage pour l’écoulement d’air entre les différents bras 2 du carter intermédiaire 1. Ainsi, sur la figure 3, une première section présente une aire A1 supérieure à une deuxième section, elle-même présentant une aire A2 supérieure à l’aire A3 d’une troisième section. Or de telles hétérogénéités sont préjudiciables à la qualité aérodynamique de l’écoulement d’air à travers le carter intermédiaire 1 , notamment en ce qui concerne les pertes de pression.
La conception actuelle des parois 3, 4 de carter intermédiaire 1 est insuffisante à cet égard. En effet, elle permet uniquement de maîtriser le ralentissement de l’écoulement d’air au niveau de bras 2 dont l’épaisseur maximale est proche de la moyenne des épaisseurs maximales. Pour ce faire, elle prévoit de creuser uniformément la paroi externe 4 du carter intermédiaire 1 , à égale distance des bords d’attaques et des bords de fuite des bras 2, de sorte à éviter une ré-accélération de l’écoulement. La profondeur de ce creusement dépend systématiquement de la moyenne des épaisseurs maximales des bras. Ainsi, le rayon de la section circulaire des parois 3, 4 dépend d’une épaisseur maximale moyenne des bras 2 du carter intermédiaire 1 .
Mais une telle conception ne tient pas compte des bras 2 dont l’épaisseur maximale est éloignée de la moyenne des épaisseurs maximales. Par conséquent, l’écoulement n’est pas maîtrisé dans la totalité du carter intermédiaire 1.
Il existe donc un besoin de pallier au moins un des inconvénients de l’art antérieur précédemment décrits.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un des buts de l’invention est d’améliorer le comportement aérodynamique de l’écoulement au sein d’un carter intermédiaire.
Un autre but de l’invention est d’améliorer la consommation spécifique d’une turbomachine. Un autre but de l’invention est d’améliorer l’opérabilité d’un rotor disposé en aval d’un carter intermédiaire.
A cet égard, l’invention a pour objet un carter intermédiaire de turbomachine, ledit carter intermédiaire : présentant un axe longitudinal, comprenant : o une paroi interne présentant une surface radiale externe par rapport à l’axe longitudinal, o une paroi externe présentant une surface radiale interne par rapport à l’axe longitudinal, en regard de la surface radiale externe, et o un premier bras, un deuxième bras, un troisième bras, et un quatrième bras s’étendant radialement depuis la surface radiale externe jusqu’à la surface radiale interne, et dans lequel : o la surface radiale externe, la surface radiale interne, le premier bras et le deuxième bras définissent entre eux un premier espace présentant une première aire dans un premier plan de coupe dudit carter intermédiaire, perpendiculaire à l’axe longitudinal, o la surface radiale externe et la surface radiale interne sont séparés, dans le premier espace et dans le premier plan de coupe, par une distance radiale de premier espace, par rapport à l’axe longitudinal, o la surface radiale externe, la surface radiale interne, le troisième bras et le quatrième bras définissent entre eux un deuxième espace présentant une deuxième aire dans le premier plan de coupe, o la surface radiale externe et la surface radiale interne sont séparés, dans le deuxième espace et dans le premier plan de coupe, par une distance radiale de deuxième espace, par rapport à l’axe longitudinal, le carter intermédiaire étant caractérisé en ce que la surface radiale interne et/ou la surface radiale externe présentent, dans le premier plan de coupe, des profils adaptés de sorte que : la première aire et la deuxième aire sont sensiblement identiques, et la distance radiale de premier espace et la distance radiale de deuxième espace sont différentes.
Dans un tel carter intermédiaire, chaque surface inter-bras présente un profil adapté à l’épaisseur des bras adjacents, de sorte à ce que l’écoulement soit uniformément ralenti à travers tout le carter intermédiaire. Il en résulte une homogénéité dans le comportement aérodynamique de l’écoulement au travers du carter intermédiaire, ce qui améliore l’opérabilité d’un rotor disposé en aval du carter intermédiaire et, de là, la consommation spécifique de la turbomachine.
Avantageusement, mais facultativement, le carter intermédiaire selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
* dans un tel carter intermédiaire : le premier bras, le deuxième bras, le troisième bras, et le quatrième bras présentent chacun : o une pluralité d’épaisseurs le long de l’axe longitudinal, et o une épaisseur maximale parmi ladite pluralité d’épaisseurs, le premier plan de coupe passe par : o le premier bras et le deuxième bras au niveau d’une épaisseur maximale respective du premier bras et du deuxième bras, et/ou o le troisième bras et le quatrième bras au niveau d’une épaisseur maximale respective du troisième bras et du quatrième bras,
* dans un tel carter intermédiaire : le premier espace présente une troisième aire dans un deuxième plan de coupe dudit carter intermédiaire, perpendiculaire à l’axe longitudinal, et décalé par rapport au premier plan de coupe le long de l’axe longitudinal, le deuxième espace présente une quatrième aire dans le deuxième plan de coupe, la troisième aire et la quatrième aire sont sensiblement identiques, et la surface radiale interne et la surface radiale externe présentent, dans le deuxième plan de coupe, des profils circulaires,
* le profil de la surface radiale interne présente, dans le premier plan de coupe, une concavité supplémentaire par rapport à un profil circulaire,
* le profil de la surface radiale externe présente, dans le premier plan de coupe, une concavité supplémentaire par rapport à un profil circulaire,
* le deuxième bras et le troisième bras sont confondus.
L’invention a également pour objet une turbomachine comprenant un carter de turbomachine tel que précédemment décrit.
L’invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d’un carter intermédiaire de turbomachine, ledit carter intermédiaire : présentant un axe longitudinal, comprenant : o une paroi interne présentant une surface radiale externe par rapport à l’axe longitudinal, o une paroi externe présentant une surface radiale interne par rapport à l’axe longitudinal, en regard de la surface radiale externe, et o un premier bras, un deuxième bras, un troisième bras, et un quatrième bras s’étendant radialement depuis la surface radiale externe jusqu’à la surface radiale interne, et dans lequel : o la surface radiale externe, la surface radiale interne, le premier bras et le deuxième bras définissent entre eux un premier espace présentant une première aire dans un premier plan de coupe dudit carter intermédiaire, perpendiculaire à l’axe longitudinal, o la surface radiale externe et la surface radiale interne sont séparés, dans le premier espace et dans le premier plan de coupe, par une distance radiale de premier espace, par rapport à l’axe longitudinal, o la surface radiale externe, la surface radiale interne, le troisième bras et le quatrième bras définissent entre eux un deuxième espace présentant une deuxième aire dans le premier plan de coupe, o la surface radiale externe et la surface radiale interne sont séparés, dans le deuxième espace et dans le premier plan de coupe, par une distance radiale de deuxième espace, par rapport à l’axe longitudinal, le procédé de fabrication étant caractérisé en ce qu’il comprend une étape de profilage de la surface radiale interne et/ou de la surface radiale externe de sorte que, dans le premier plan de coupe : la première aire et la deuxième aire sont sensiblement identiques, et la distance radiale de premier espace et la distance radiale de deuxième espace sont différentes.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé de fabrication selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
* le premier bras, le deuxième bras, le troisième bras, et le quatrième bras du carter intermédiaire présentent chacun : o une pluralité d’épaisseurs le long de l’axe longitudinal, et o une épaisseur maximale parmi ladite pluralité d’épaisseurs, le procédé comprenant en outre les étape de : pratique d’un premier creusement dans la paroi externe et/ou dans la paroi interne, de sorte que la surface radiale externe et la surface radiale interne sont séparés, dans le premier espace et dans le premier plan de coupe, par : o une première distance radiale de premier espace, par rapport à l’axe longitudinal, la première distance radiale de premier espace s’étendant d’un point de surface radiale externe et/ou de la surface radiale interne en dehors du premier creusement, et o une deuxième distance radiale de premier espace, par rapport à l’axe longitudinal, la deuxième distance radiale de premier espace s’étendant d’un point de surface radiale externe et/ou de la surface radiale interne dans le premier creusement, de sorte que l’écart entre la première distance radiale de premier espace et la deuxième distance radiale de premier espace est une fonction croissante de l’écart entre : o l’épaisseur maximale du premier bras et/ou du deuxième bras, et o la moyenne des épaisseurs maximales respectives du premier bras, du deuxième bras, du troisième bras et du quatrième bras, et pratique d’un deuxième creusement dans la paroi externe et/ou dans la paroi interne, de sorte que la surface radiale externe et la surface radiale interne sont séparés, dans le deuxième espace et dans le premier plan de coupe, par : o une première distance radiale de deuxième espace, par rapport à l’axe longitudinal, la première distance radiale de deuxième espace s’étendant d’un point de surface radiale externe et/ou de la surface radiale interne en dehors du deuxième creusement, et o une deuxième distance radiale de deuxième espace, par rapport à l’axe longitudinal, la deuxième distance radiale de deuxième espace s’étendant d’un point de surface radiale externe et/ou de la surface radiale interne passant par le deuxième creusement, de sorte que l’écart entre la première distance radiale de deuxième espace et la deuxième distance radiale de deuxième espace est une fonction croissante de l’écart entre : o l’épaisseur maximale du troisième bras et/ou du quatrième bras, et o la moyenne des épaisseurs maximales respectives du premier bras, du deuxième bras, du troisième bras et du quatrième bras, et * dans un tel procédé : le premier creusement est centré au niveau d’un plan de coupe passant par le premier bras et le deuxième bras au niveau de l’épaisseur maximale respective du premier bras et du deuxième bras, et le deuxième creusement est centré au niveau d’un plan de coupe passant par le troisième bras et le quatrième bras au niveau de l’épaisseur maximale respective du troisième bras et du quatrième bras. DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 , déjà décrite, est une vue en perspective d’un carter intermédiaire connu de l’art antérieur.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du carter intermédiaire illustré sur la figure 1 .
La figure 3 est une autre vue en coupe transverse perpendiculairement à l’axe longitudinal du carter intermédiaire illustré sur la figure 1 .
La figure 4 est une vue dans un premier plan de coupe transverse perpendiculairement à l’axe longitudinal d’un premier exemple de réalisation d’un carter intermédiaire de turbomachine selon l’invention.
La figure 5 est une vue en coupe circonférentiellement développée d’un deuxième exemple de réalisation d’un carter intermédiaire de turbomachine selon l’invention,
La figure 6 est une vue dans un deuxième plan de coupe transverse perpendiculairement à l’axe longitudinal d’un troisième exemple de réalisation d’un carter intermédiaire de turbomachine selon l’invention.
La figure 7 est un organigramme détaillant des étapes d’un premier exemple de mise en oeuvre d’un procédé de fabrication selon l’invention.
La figure 8 est une vue dans un premier plan de coupe d’un carter intermédiaire produit à l’aide d’un deuxième exemple de mise en oeuvre d’un procédé de fabrication selon l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
Carter intermédiaire
En référence aux figures 4 à 6, un carter intermédiaire 1 est une pièce structurelle de turbomachine, interposée entre deux rotors (non représentés) de la turbomachine, lesdits rotors étant configurés pour être mis en rotation à des vitesses différentes. Par exemple, le carter intermédiaire 1 peut s’étendre entre un compresseur basse pression et un compresseur haute pression d’une turbomachine à double-corps, double flux, et entraînement direct. Alternativement, dans une turbomachine à triple-corps ou dans une turbomachine à réducteurs, le carter intermédiaire 1 peut s’étendre entre la soufflante et le compresseur basse pression.
Comme visible sur les figures 4 à 6, le carter intermédiaire 1 présente un axe longitudinal X-X. Le carter intermédiaire 1 comprend en outre :
- une paroi interne 3 présentant une surface radiale externe 30 par rapport à l’axe longitudinal X-X,
- une paroi externe 4 présentant une surface radiale interne 40 par rapport à l’axe longitudinal X-X, en regard de la surface radiale externe 30, et
- un premier bras 21 , un deuxième bras 22, un troisième bras 23, et un quatrième bras 24 s’étendant radialement depuis la surface radiale externe 30 jusqu’à la surface radiale interne 40.
Les bras 21 , 22, 23, 24 permettent de faire transiter des efforts vers des parties structurelles et statoriques de la turbomachine (non représentées), qui sont reliées à la paroi interne 3 et à la paroi externe 4. De plus, les bras 21 , 22, 23, 24 forment un carénage aérodynamique pour le passage de servitudes (non représentées).
Par ailleurs, le carter intermédiaire 1 permet de ralentir un écoulement d’air qui le traverse. Pour ce faire il présente généralement une structure en col de cygne (« gooseneck » ou « swanneck » dans la terminologie anglo-saxonne), dans laquelle une section de passage de l’écoulement d’air en entrée du carter intermédiaire 1 est plus faible qu’une section de passage de l’écoulement d’air en sortie du carter intermédiaire 1. En outre, des passages pour l’écoulement d’air sont ménagés entre les bras 21 , 22, 23, 24. Plus précisément, la surface radiale externe 30, la surface radiale interne 40, le premier bras 21 et le deuxième bras 22 définissent entre eux un premier espace 6, et la surface radiale externe 30, la surface radiale interne 40, le troisième bras 23 et le quatrième bras 24 définissent entre eux un deuxième espace 7.
Dans un mode de réalisation avantageux, le deuxième bras 22 et le troisième bras 23 sont confondus, si bien que le premier espace 6 et le deuxième espace 7 sont adjacents dans une direction circonférentielle autour de l’axe longitudinal X-X.
Dans un premier plan de coupe P1 du carter intermédiaire 1 , perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X, le première espace 6 présente une première aire A1 , et le deuxième espace 7 présente une deuxième aire A2. Ceci est particulièrement visible sur la figure 4, qui est une vue du carter intermédiaire 1 dans le premier plan de coupe P1. De plus, la surface radiale externe 30 et la surface radiale interne 40 sont séparées, dans le premier espace 6 et dans le premier plan de coupe P1 , par une distance radiale de premier espace D1 , tandis que la surface radiale externe 30 et la surface radiale interne 40 sont séparés, dans le deuxième espace 7 et dans le premier plan de coupe P1 , par une distance radiale de deuxième espace D2. La notion de « radial » est ici définie par rapport à l’axe longitudinal X-X.
En outre, comme visible sur la figure 4, la surface radiale interne 30 et/ou la surface radiale externe 40 présentent, dans le premier plan de coupe P1 , des profils adaptés de sorte que :
- la première aire A1 et la deuxième aire A2 sont sensiblement identiques, et
- la distance radiale de premier espace D1 et la distance radiale de deuxième espace D2 sont différentes.
De cette manière, malgré la différence d’épaisseurs des bras 21 , 22, 23, 24, la section de passage de l’écoulement au sein du carter intermédiaire 1 est identique sur tout ledit carter intermédiaire 1 , au moins au niveau du premier plan de coupe P1 , ce qui permet une plus grande maîtrise du ralentissement de l’écoulement circulant à travers le carter intermédiaire 1. De manière avantageuse, seule l’une des deux surfaces radiales 30, 40, par exemple la surface radiale interne 40 comme visible sur la figure 4, présente des profils inter-bras différents autour de l’axe longitudinal X-X, et est dimensionnée de sorte à ce que son profil est adapté aux différentes géométries des bras 21 , 22, 23, 24. En effet, il s’agit d’un élément de carter intermédiaire 1 facile à concevoir et/ou à profiler lors de la fabrication et/ou de la maintenance de la turbomachine. En outre, cela simplifie la fabrication du carter intermédiaire 1 , tout en permettant d’atteindre l’effet d’homogénéisation de l’écoulement recherché.
En tout état de cause, comme visible sur la figure 4, plus un bras 21 , 22, 23, 24 est épais, plus la distance radiale D1 prise proche de ce bras 21 , 22, 23, 24 est importante, et inversement. Plus précisément, la perte d’espace circonférentielle causée par la taille d’un bras 21 , 22, 23, 24, est compensée par le profilage radial des surfaces radiales 30, 40, des parois 3, 4 suffisamment proche dudit bras 21 , 22, 23, 24.
Dans un mode de réalisation illustré sur la figure 4, le profil de la surface radiale interne 40 (illustrée en trait plein) présente, dans le premier plan de coupe P1 , une concavité supplémentaire 401 , 402, 403, 404 par rapport à un profil circulaire (illustré en traits pointillés). Cette concavité 401 , 402, 403, 404 forme un creusement dont la profondeur dépend de l’épaisseur du bras 21 , 22, 23, 24 le plus proche dudit creusement. Plus l’épaisseur du bras 21 , 22, 23, 24 est grande devant la moyenne des épaisseurs des bras 21 , 22, 23, 24, plus la concavité 401 , 402, 403, 404, est profonde. Inversement, si l’épaisseur du bras 21 , 22, 23, 24 est faible devant la moyenne des épaisseurs des bras 21 , 22, 23, 24, la concavité 401 , 402, 403, 404 est alors opposée à la concavité circulaire, comme visible sur la figure 4. Avantageusement, le profil de la paroi externe 40 comprend plusieurs concavités supplémentaires 401 , 402, 403, 404 par rapport à un profil circulaire, par exemple des concavités 401 , 402 de même orientation, et plus profondes que le profil circulaire, et des concavités 403, 404 d’orientation opposée au profil circulaire. Ceci n’est cependant pas limitatif puisque, dans un autre mode de réalisation, alternativement ou en combinaison, le profil de la paroi radiale externe 30 présente, dans le premier plan de coupe, une concavité supplémentaire 401 , 402, 403, 404 par rapport à un profil circulaire.
En référence à la figure 5, qui est une vue dépliée du carter intermédiaire 1 dans une surface tridimensionnelle circonférentielle de section circulaire, prise autour de l’axe longitudinal X-X, chacun des bras 21 , 22, 23, 24 présente une pluralité d’épaisseurs e1 , e2, e3, e4 le long de l’axe longitudinal X-X. Plus précisément, chaque bras 21 , 22, 23, 24 présente une corde C1 , C2, C3, C4 reliant un bord d’attaque 210, 220, 230, 240 à un bord de fuite 212, 222, 232, 242 d’un profil aérodynamique dudit bras 21 , 22, 23, 24, dans un plan substantiellement parallèle à l’écoulement moyen au sein du carter intermédiaire 1. Chaque épaisseur e1 , e2, e3, e4 est donc prise perpendiculairement à la corde C1 , C2, C3, C4, le long de l’axe longitudinal X-X, entre un intrados 211 , 221 , 231 , 241 et un extrados 213, 223, 233, 243 du profil aérodynamique du bras 21 , 22, 23, 24. Parmi la pluralité d’épaisseurs e1 , e2, e3, e4, il existe une épaisseur maximale em1 , em2, em3, em4 dont la position le long de la corde C1 , C2, C3, C4 peut être différente d’un bras 21 , 22, 23, 24 à l’autre, comme visible sur la figure 5. Or, dans un mode de réalisation avantageux du carter intermédiaire, un profilage des parois 30, 40 tel que précédemment décrit, est réalisé dans l’espace inter-bras, au niveau des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4 respectives des bras 21 , 22, 23, 24. En d’autres termes, le premier plan de coupe P1 précédemment décrit passe par :
- le premier bras 21 et le deuxième bras 22 au niveau d’une épaisseur maximale respective em1 , em2 du premier bras 21 et du deuxième bras 22, et/ou
- le troisième bras 23 et le quatrième bras 24 au niveau d’une épaisseur maximale em3, em4 respective du troisième bras 23 et du quatrième bras 24.
En effet, c’est au niveau de l’épaisseur maximale em1 , em2, em3, em4 des bras 21 , 22, 23, 24 que la réduction de section de passage de l’écoulement est la plus importante. C’est donc à ce niveau qu’il est le plus avantageux de profiler les surfaces radiales 30, 40 des parois 3, 4 de sorte à assurer que l’aire A1 , A2 du premier passage 6 et du deuxième passage 7 sont identiques, par modification de la distance radiale D1 , D2 séparant les parois entre elles.
En référence aux figures 5 et 6, dans un deuxième plan de coupe P2 du carter intermédiaire 1 , perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X, et décalé par rapport au premier plan de coupe P1 le long de l’axe longitudinal X-X, le premier espace 6 présente une troisième aire A3, et le deuxième espace 7 présente une quatrième aire A4. Dans un mode de réalisation, la troisième aire A3 et la quatrième aire A4 sont sensiblement identiques, et la surface radiale interne 30 ainsi que la surface radiale externe 40 présentent, dans le deuxième plan de coupe P2, des profils circulaires. En effet, comme visible sur la figure 5, il n’est pas nécessaire de modifier le profil des surfaces radiales 30, 40 des parois 3, 4 sur toute la longueur des bras 21 , 22, 23, 24, le long de l’axe longitudinal X-X. En effet, les profils aérodynamiques des bras 21 , 22, 23, 24 sont sensiblement identiques à des positions suffisamment éloignées des épaisseurs maximales respectives em1 , em2, em3, em4 des bras 21 , 22, 23, 24, le long de l’axe longitudinal X-X. Par conséquent, l’écoulement est homogène et uniforme au passage du deuxième plan de coupe P2, sans qu’il ne soit nécessaire de modifier le profil des surfaces radiales 30, 40 des parois 3, 4.
Procédé de fabrication
En référence aux figures 7 et 8, un procédé de fabrication E d’un carter intermédiaire de turbomachine 1 va à présent être décrit.
Le carter intermédiaire 1 présente un axe longitudinal X-X, et comprend en outre :
- une paroi interne 3 présentant une surface radiale externe 30 par rapport à l’axe longitudinal X-X,
- une paroi externe 4 présentant une surface radiale interne 40 par rapport à l’axe longitudinal X-X, en regard de la surface radiale externe 30, et
- un premier bras 21 , un deuxième bras 22, un troisième bras 23, et un quatrième bras 24 s’étendant radialement depuis la surface radiale externe 30 jusqu’à la surface radiale interne 40.
Par ailleurs, la surface radiale externe 30, la surface radiale interne 40, le premier bras 21 et le deuxième bras 22 définissent entre eux un premier espace 6, et la surface radiale externe 30, la surface radiale interne 40, le troisième bras 23 et le quatrième bras 24 définissent entre eux un deuxième espace 7. Et, dans un premier plan de coupe P1 du carter intermédiaire 1 , perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X, le première espace 6 présente une première aire A1 , et le deuxième espace 7 présente une deuxième aire A2. De plus, la surface radiale externe 30 et la surface radiale interne 40 sont séparées, dans le premier espace 6 et dans le premier plan de coupe P1 , par une distance radiale de premier espace D1 , tandis que la surface radiale externe 30 et la surface radiale interne 40 sont séparés, dans le deuxième espace 7 et dans le premier plan de coupe P1 , par une distance radiale de deuxième espace D2. En outre, chacun des bras 21 , 22, 23, 24, présente une pluralité d’épaisseurs le long de l’axe longitudinal X-X. Plus précisément, chaque bras 21 , 22, 23, 24 présente une corde reliant un bord d’attaque à un bord de fuite d’un profil aérodynamique dudit bras 21 , 22, 23, 24, dans un plan substantiellement parallèle à l’écoulement moyen au sein du carter intermédiaire 1. Chaque épaisseur est donc prise perpendiculairement à la corde le long de l’axe longitudinal X-X, entre un intrados et un extrados du profil aérodynamique du bras 21 , 22, 23, 24. Parmi la pluralité d’épaisseurs, il existe une épaisseur maximale em1 , em2, em3, em4, dont la position le long de la corde peut être différente d’un bras 21 , 22, 23, 24 à l’autre.
Comme visible sur la figure 7, le procédé E comprend une étape de profilage E1 de la surface radiale interne 30 et/ou la surface radiale externe 40 de sorte que, dans le premier plan de coupe P1 :
- la première aire A1 et la deuxième aire A2 sont sensiblement identiques, et
- la distance radiale de premier espace D1 et la distance radiale de deuxième espace D2 sont différentes.
Ce profilage procure au carter intermédiaire 1 les mêmes avantages que ceux précédemment décrits. En effet, un écoulement d’air circulant à travers un carter intermédiaire 1 produit à l’aide d’un tel procédé de fabrication E, présente un nombre limité d’hétérogénéités de nombre de Mach autour de l’axe longitudinal X-X. De fait, le carter intermédiaire 1 ne présente plus de disparités de taille de section d’un canal d’écoulement inter-bras à l’autre. Le nombre de Mach décroit alors uniformément le long de de l’axe longitudinal X-X, au niveau de la paroi interne 3 et/ou de la paroi externe 4, et ce quel que soit le canal d’écoulement inter bras considéré.
Comme également visible sur la figure 6, dans un mode de réalisation, le procédé de fabrication E comprend en outre les étapes de pratique E2 d’un premier creusement 401 et de pratique E3 d’un deuxième creusement 402 dans la paroi interne 3 et/ou la paroi externe 4 du carter intermédiaire 1 . Plus précisément, le premier creusement 401 est alors pratiqué de sorte que la surface radiale externe 30 et la surface radiale interne 40 sont séparés, dans le premier espace 6 et dans le premier plan de coupe P1 , par :
- une première distance radiale de premier espace D11 , par rapport à l’axe longitudinal X-X, la première distance radiale de premier espace D11 s’étendant d’un point de surface radiale externe 30 et/ou de la surface radiale interne 40 en dehors du premier creusement 401 , et
- une deuxième distance radiale de premier espace D12, par rapport à l’axe longitudinal X-X, la deuxième distance radiale de premier espace D12 s’étendant d’un point de surface radiale externe 30 et/ou de la surface radiale interne 40 dans le premier creusement 401 .
En outre, ces distances radiales D11 , D12 sont réalisées de sorte que l’écart entre la première distance radiale de premier espace D11 et la deuxième distance radiale de premier espace D12 est une fonction croissante de l’écart entre :
- l’épaisseur maximale em1 , em2 du premier bras 21 et/ou du deuxième bras 22, et - la moyenne des épaisseurs maximales respectives em1 , em2, em3, em4 du premier bras 21 , du deuxième bras 22, du troisième bras 23 et du quatrième bras 24.
De la même manière, le deuxième creusement 402 est pratiqué de sorte que la surface radiale externe 30 et la surface radiale interne 40 sont séparés, dans le deuxième espace 7 et dans le premier plan de coupe P1 , par :
- une première distance radiale de deuxième espace D21 , par rapport à l’axe longitudinal X-X, la première distance radiale de deuxième espace D21 s’étendant d’un point de surface radiale externe 30 et/ou de la surface radiale interne 40 en dehors du deuxième creusement 402, et
- une deuxième distance radiale de deuxième espace D22, par rapport à l’axe longitudinal X-X, la deuxième distance radiale de deuxième espace D22 s’étendant d’un point de surface radiale externe 30 et/ou de la surface radiale interne 40 passant par le deuxième creusement 402.
En outre, ces distances radiales D21 , D22 sont réalisées de sorte que l’écart entre la première distance radiale de deuxième espace D21 et la deuxième distance radiale de deuxième espace D22 est une fonction croissante de l’écart entre :
- l’épaisseur maximale em3, em4 du troisième bras 23 et/ou du quatrième bras 24, et
- la moyenne des épaisseurs maximales respectives em1 , em2, em3, em4 du premier bras 21 , du deuxième bras 22, du troisième bras 23 et du quatrième bras 24.
Grâce à ces étapes de creusement E2, E3, un carter intermédiaire 1 tel que celui illustré en figures 4 ou 8 peut être obtenu. Sur ces figures, les traits pointillés représentent un profil circulaire de surface radiale interne 40, dans le premier plan de coupe P1. Le rayon R de ce profil dépend de la moyenne des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4 des bras 21 , 22, 23, 24 du carter intermédiaire 1 . Plus précisément, ce rayon R est déterminé de sorte que, si les bras 21 , 22, 23, 24 présentaient tous la même épaisseur maximale em1 , em2, em3, em4 égale à la moyenne des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4, alors ce profil circulaire de la surface radiale interne assurerait que le nombre de Mach décroît uniformément le long de de l’axe longitudinal X-X, au niveau de la paroi interne et/ou de la paroi externe 4, et ce quel que soit le canal d’écoulement inter-bras considéré. Le trait plein représente, quant à lui, le profil de la paroi radial interne 40 obtenu suite aux étapes de creusement E2, E3 précédemment décrites. Comme visible sur ces figures, plus l’écart entre l’épaisseur maximale em1 , em2, em3, em4 d’un bras 21 , 22, 23, 24 et la moyenne des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4 est petite, voire négative dans le cas où l’épaisseur maximale du bras em1 , em2, em3, em4 est inférieure à la moyenne des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4, plus la distance radiale d’espace D1 , D2 est faible. Inversement, plus l’écart entre l’épaisseur maximale d’un bras em1 , em2, em3, em4 et la moyenne des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4 est grande, plus la distance radiale d’espace D1 , D2 est importante. Le profil de la surface radiale interne 40 obtenu est donc non-symétrique et présente une pluralité de concavités supplémentaires 401 , 402, 403, 404 par rapport à un profil circulaire. Il est à noter que le profil de la paroi radiale externe 30 pourrait être modifié selon la même logique de conception, et avec les mêmes effets. Il faut toutefois tenir compte du fait que les vitesses d’écoulement de l’air sont différentes à proximité de surface radiale interne 40 et de la surface radiale externe 30. En outre les frottements aérodynamiques peuvent être spécifiques, notamment à cause de la forme en col de cygne. La profondeur des creusements dans la surface radiale externe 30 est donc adapté en conséquence.
Dans un mode de réalisation, comme visible sur la figure 5, les creusements 401 , 402 précédemment décrits peuvent être pratiqués de sorte que :
- le premier creusement 401 est centré au niveau d’un plan de coupe P1 passant par le premier bras 21 et le deuxième bras 22 au niveau de l’épaisseur maximale em1 , em2 respective du premier bras 21 et du deuxième bras 22, et
- le deuxième creusement 402 est centré au niveau d’un plan de coupe P1 passant par le troisième bras 23 et le quatrième bras 24 au niveau de l’épaisseur maximale respective em3, em4 du troisième bras 23 et du quatrième bras 24.
Il est alors possible d’obtenir un carter intermédiaire 1 tel que celui illustré en figure 5. Comme visible sur cette figure, les creusements 401 , 402 sont pratiqués de part et d’autre d’une ligne reliant les positions des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4 des bras 21 , 22, 23,24 le long de l’axe longitudinal X-X. Avantageusement, les creusements 401 , 402 sont pratiqués dans une zone substantiellement rectangulaire de la surface radiale interne 30 et/ou de la surface radiale externe 40, comme visible sur la figure 5. De manière encore plus avantageuse, cette zone rectangulaire présente une largeur valant environ 10% de la corde C1 , C2, C3, C4 d’un bras adjacent 21 , 22, 2324, prise dans un plan substantiellement parallèle à l’écoulement moyen au sein du carter intermédiaire 1. De cette manière, le procédé de fabrication E implique une modification limitée des parois 3, 4 du carter intermédiaire 1. En outre, la position des creusements 401 , 402 est optimisées en fonction de la position des épaisseurs maximales em1 , em2, em3, em4, le long de l’axe longitudinal X-X.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Carter intermédiaire (1 ) de turbomachine, ledit carter intermédiaire (1 ) : présentant un axe longitudinal (X-X), comprenant : o une paroi interne (3) présentant une surface radiale externe (30) par rapport à l’axe longitudinal (X-X), o une paroi externe (4) présentant une surface radiale interne (40) par rapport à l’axe longitudinal (X-X), en regard de la surface radiale externe (30), et o un premier bras (21), un deuxième bras (22), un troisième bras (23), et un quatrième bras (24) s’étendant radialement depuis la surface radiale externe (30) jusqu’à la surface radiale interne (40), et dans lequel : o la surface radiale externe (30), la surface radiale interne (40), le premier bras (21) et le deuxième bras (22) définissent entre eux un premier espace (6) présentant une première aire (A1) dans un premier plan de coupe (P1) dudit carter intermédiaire (1), perpendiculaire à l’axe longitudinal (X-X), o la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le premier espace (6) et dans le premier plan de coupe (P1 ), par une distance radiale de premier espace (D1 ), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), o la surface radiale externe (30), la surface radiale interne (40), le troisième bras (23) et le quatrième bras (24) définissent entre eux un deuxième espace (7) présentant une deuxième aire (A2) dans le premier plan de coupe (P1 ), o la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le deuxième espace (7) et dans le premier plan de coupe (P1), par une distance radiale de deuxième espace (D2), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), le carter intermédiaire (1) étant caractérisé en ce que la surface radiale interne (40) et/ou la surface radiale externe (30) présentent, dans le premier plan de coupe (P1), des profils adaptés de sorte que : la première aire (A1) et la deuxième aire (A2) sont sensiblement identiques, et la distance radiale de premier espace (D1 ) et la distance radiale de deuxième espace (D2) sont différentes.
2. Carter intermédiaire (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel : le premier bras (21), le deuxième bras (22), le troisième bras (23), et le quatrième bras (24) présentent chacun :
O une pluralité d’épaisseurs (e1 , e2, e3, e4) le long de l’axe longitudinal (X-X), et o une épaisseur maximale (em1 , em2, em3, em4) parmi ladite pluralité d’épaisseurs (e1 , e2, e3, e4), le premier plan de coupe (P1 ) passe par : o le premier bras (21) et le deuxième bras (22) au niveau d’une épaisseur maximale respective (em1, em2) du premier bras (21) et du deuxième bras (22), et/ou o le troisième bras (23) et le quatrième bras (24) au niveau d’une épaisseur maximale respective (em3, em4) du troisième bras (23) et du quatrième bras (24).
3. Carter intermédiaire (1) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel : le premier espace (6) présente une troisième aire (A3) dans un deuxième plan de coupe (P2) dudit carter intermédiaire (1), perpendiculaire à l’axe longitudinal (X-X), et décalé par rapport au premier plan de coupe (P1) le long de l’axe longitudinal (X-X), le deuxième espace (7) présente une quatrième aire (A4) dans le deuxième plan de coupe (P2), la troisième aire (A3) et la quatrième aire (A4) sont sensiblement identiques, et la surface radiale interne (40) et la surface radiale externe (30) présentent, dans le deuxième plan de coupe (P2), des profils circulaires.
4. Carter intermédiaire (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le profil de la surface radiale interne (40) présente, dans le premier plan de coupe (P), une concavité supplémentaire (401, 402, 403, 404) par rapport à un profil circulaire.
5. Carter intermédiaire (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le profil de la surface radiale externe (30) présente, dans le premier plan de coupe (P1), une concavité supplémentaire (401, 402, 403, 404) par rapport à un profil circulaire.
6. Carter intermédiaire (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le deuxième bras (22) et le troisième bras (23) sont confondus.
7. Turbomachine comprenant un carter intermédiaire (1) selon l’une des revendications 1 à 6.
8. Procédé de fabrication (E) d’un carter intermédiaire (1) de turbomachine, ledit carter intermédiaire (1) : présentant un axe longitudinal (X-X), comprenant : o une paroi interne (3) présentant une surface radiale externe (30) par rapport à l’axe longitudinal (X-X), o une paroi externe (4) présentant une surface radiale interne (40) par rapport à l’axe longitudinal (X-X), en regard de la surface radiale externe (30), et o un premier bras (21), un deuxième bras (22), un troisième bras (23), et un quatrième bras (24) s’étendant radialement depuis la surface radiale externe (30) jusqu’à la surface radiale interne (40), et dans lequel : o la surface radiale externe (30), la surface radiale interne (40), le premier bras (21) et le deuxième bras (22) définissent entre eux un premier espace (6) présentant une première aire (A1) dans un premier plan de coupe (P1) dudit carter intermédiaire (1 ), perpendiculaire à l’axe longitudinal (X-X), o la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le premier espace (6) et dans le premier plan de coupe (P1 ), par une distance radiale de premier espace (D1), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), o la surface radiale externe (30), la surface radiale interne (40), le troisième bras (23) et le quatrième bras (24) définissent entre eux un deuxième espace (7) présentant une deuxième aire (A2) dans le premier plan de coupe (P1 ), o la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le deuxième espace (7) et dans le premier plan de coupe (P1), par une distance radiale de deuxième espace (D2), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), le procédé de fabrication (E) étant caractérisé en ce qu’il comprend une étape de profilage (E1 ) de la surface radiale interne (40) et/ou de la surface radiale externe (30) de sorte que, dans le premier plan de coupe (P1) : la première aire (A1 ) et la deuxième aire (A2) sont sensiblement identiques, et la distance radiale de premier espace (D1) et la distance radiale de deuxième espace (D2) sont différentes.
9. Procédé de fabrication (E) d’un carter intermédiaire (1 ) selon la revendication 8, dans lequel le premier bras (21 ), le deuxième bras (22), le troisième bras (23), et le quatrième bras (24) du carter intermédiaire (1) présentent chacun : o une pluralité d’épaisseurs (e1 , e2, e3, e4) le long de l’axe longitudinal (X-X), et o une épaisseur maximale (em1 , em2, em3, em4) parmi ladite pluralité d’épaisseurs (e1 , e2, e3, e4), le procédé (E) comprenant en outre les étape de : pratique (E2) d’un premier creusement (401) dans la paroi externe (4) et/ou dans la paroi interne (3), de sorte que la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le premier espace (6) et dans le premier plan de coupe (P1), par : o une première distance radiale de premier espace (D11 ), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), la première distance radiale de premier espace (D11 ) s’étendant d’un point de surface radiale externe (30) et/ou de la surface radiale interne (40) en dehors du premier creusement (401), et o une deuxième distance radiale de premier espace (D12), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), la deuxième distance radiale de premier espace (D12) s’étendant d’un point de surface radiale externe (30) et/ou de la surface radiale interne (40) dans le premier creusement (401 ), de sorte que l’écart entre la première distance radiale de premier espace (D11) et la deuxième distance radiale de premier espace (D12) est une fonction croissante de l’écart entre : o l’épaisseur maximale (em1 , em2) du premier bras (21 ) et/ou du deuxième bras (22), et o la moyenne des épaisseurs maximales respectives (em1 , em2, em3, em4) du premier bras (21), du deuxième bras (22), du troisième bras (23) et du quatrième bras (24), et pratique (E3) d’un deuxième creusement (402) dans la paroi externe (4) et/ou dans la paroi interne (3), de sorte que la surface radiale externe (30) et la surface radiale interne (40) sont séparés, dans le deuxième espace (7) et dans le premier plan de coupe (P1), par : o une première distance radiale de deuxième espace (D21 ), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), la première distance radiale de deuxième espace (D21 ) s’étendant d’un point de surface radiale externe (30) et/ou de la surface radiale interne (40) en dehors du deuxième creusement (402), et o une deuxième distance radiale de deuxième espace (D22), par rapport à l’axe longitudinal (X-X), la deuxième distance radiale de deuxième espace (D22) s’étendant d’un point de surface radiale externe (30) et/ou de la surface radiale interne (40) passant par le deuxième creusement (402), de sorte que l’écart entre la première distance radiale de deuxième espace (D21 ) et la deuxième distance radiale de deuxième espace (D22) est une fonction croissante de l’écart entre : o l’épaisseur maximale (em3, em4) du troisième bras (23) et/ou du quatrième bras (24), et o la moyenne des épaisseurs maximales respectives (em1 , em2, em3, em4 ) du premier bras (21), du deuxième bras (22), du troisième bras (23) et du quatrième bras (24).
10. Procédé de fabrication (E) selon la revendication 9, dans lequel : le premier creusement (401 ) est centré au niveau d’un plan de coupe (P1 ) passant par le premier bras (21) et le deuxième bras (22) au niveau de l’épaisseur maximale respective (em1 , em2) du premier bras (21) et du deuxième bras (22), et le deuxième creusement (402) est centré au niveau d’un plan de coupe (P1) passant par le troisième bras (23) et le quatrième bras (24) au niveau de l’épaisseur maximale respective (em3, em4) du troisième bras (23) et du quatrième bras (24).
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