EP4652375A1 - Traitement de carter non axisymetrique avec plenum a ouverture pilotee - Google Patents

Traitement de carter non axisymetrique avec plenum a ouverture pilotee

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Publication number
EP4652375A1
EP4652375A1 EP24702391.4A EP24702391A EP4652375A1 EP 4652375 A1 EP4652375 A1 EP 4652375A1 EP 24702391 A EP24702391 A EP 24702391A EP 4652375 A1 EP4652375 A1 EP 4652375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sliding ring
casing
slots
annular
annular cavity
Prior art date
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Pending
Application number
EP24702391.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Simon Pierre Michel MARTIN
Gabriel Perez
William Henri Joseph RIERA
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 SA
Original Assignee
Safran SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Publication of EP4652375A1 publication Critical patent/EP4652375A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
    • 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
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps
    • 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
    • F04D27/0246—Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes

Definitions

  • the present invention relates to the general field of turbomachine compressors, and more particularly to the treatment of the casing of turbomachine compressors.
  • Turbomachine compressors are made up of rotating blades inside a casing which seals the air flow with the outside of the engine.
  • this play can modify and degrade the operation of the compressor until the appearance of a pumping phenomenon which results from the disconnection of the air flow from the surface of the blades.
  • Controlling air circulation at the ends of the blades constitutes a major challenge in obtaining both good aerodynamic efficiency from the compressor and a sufficient margin against the pumping phenomenon.
  • the internal surface of the casing can be locally treated by digging slots arranged in the thickness of the casing facing the blades.
  • the casing treatments considered in the present invention are of the “axial slot” type corresponding to a series of slots arranged along the circumference of the casing (in the azimuthal direction). These slots are located vertical (“above”) a compressor wheel. These treatments are therefore non-axisymmetric by relation to the axis of rotation of the compressor: this is therefore non-axisymmetric casing treatment or TCNA.
  • Certain TCNA concepts propose the addition of an annular cavity or “plenum” in the casing as described for example in document WO9420759, which amounts to adding a cavity above the slots.
  • This cavity extends over the entire circumference of the housing and connects the slots together.
  • This cavity is not directly open to the vein and is not connected to a secondary air circuit. Fluid must pass through the slots to enter and exit the cavity.
  • the addition of the plenum tends to amplify the ability of the TCNA to increase the pumping margin.
  • annular cavity plenum
  • the slots are sufficient to ensure operability.
  • the cavity necessarily has acoustic eigenmodes. If these natural modes are excited, acoustic resonance phenomena are likely to appear and cause the compressor to pump.
  • the TCNA without all or part of the annular cavity may have better efficiency than the TCNA with annular cavity.
  • the invention proposes a turbomachine compressor casing comprising an internal annular wall and an external annular wall delimiting between them an annular cavity, the internal annular wall of the casing comprising a plurality of slots cut into the thickness of the internal annular wall, the slots being arranged next to each other in a circumferential direction and each extending in an axial direction, characterized in that the casing further comprises a sliding ring present in the annular cavity of said casing, the sliding ring being movable in the axial direction between an open position in which said slots present in the internal annular wall of the casing open into the annular cavity and a closed position in which the sliding ring covers at least certain slots so that they do not open into the annular cavity, the casing further comprising an actuating device for moving the sliding ring between the open and closed positions.
  • the casing of the invention therefore makes it possible to optimize the treatment of non-axisymmetric casings as a function of the operating ranges of the compressor. Indeed, for the regimes which require it, the sliding ring is placed in the open position, which allows you to benefit from a surplus of pumping margin by allowing the slots in the casing to open into the annular cavity or plenum. . For operating regimes or ranges where only the effect of the casing slots is necessary for the treatment, the sliding ring is placed in the closed position, which in particular makes it possible to avoid acoustic modes which can develop in the annular cavity and which depend in particular on the speed of rotation.
  • the sliding ring is formed in one piece.
  • the actuation device may comprise a pressurized air injection system in communication with one or more injection orifices present in the downstream bottom of the annular cavity, a plurality of springs being held in compression between an upstream bottom of the annular cavity and the sliding ring.
  • the sliding ring is divided into several annular sectors capable of sliding individually in the annular cavity in the axial direction. This makes it possible to selectively control the closing of the casing slots and to reduce the volume of the annular cavity for operating regimes where a reduced plenum volume is useful.
  • the actuation device comprises a pressurized air injection system in communication with at least one injection orifice present in the downstream bottom of the annular cavity facing each annular sector of the sliding ring , at least one spring being held in compression between an upstream bottom of the annular cavity and each annular sector of the sliding ring.
  • the sliding ring comprises cavities on its internal face facing the external face of the internal annular wall, the cavities being positioned on the internal face of the sliding ring at determined locations so that the cavities coincide with the slots in the closed position.
  • the cavities of the sliding ring can have an aerodynamic shape, such as for example a lunule shape, which makes it possible to reconstruct slots with an aerodynamic shape and thus limit losses.
  • the dimensions of the slots of the movable ring and of the openings of the casing are equal.
  • the invention also relates to a turbomachine compressor comprising a casing according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic and partial view of a turbomachine compressor with a casing equipped with a sliding ring in the open position according to one embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic and partial view of a turbomachine compressor with a casing equipped with a sliding ring in the closed position according to one embodiment of the invention
  • Figure 3 is an inclined view of the compressor of Figure 1
  • Figure 4 is an inclined view of the compressor of Figure 2
  • Figure 5 is a schematic perspective view of the sliding ring of the compressor casing of Figures 1 to 4,
  • Figure 6 is a detailed view of part of the sliding ring of Figure 5.
  • Figures 1 to 4 represent, schematically and partially, a turbomachine compressor 300 according to one embodiment of the invention.
  • the compressor 300 comprises a rotor 200 equipped with a plurality of moving blades 210 surrounded by a casing 100.
  • the casing 100 comprises an internal annular wall 110 and an external annular wall 120 each extending in length in a circumferential direction D c , in width in an axial direction D A and in thickness in a radial direction DR.
  • the internal annular wall 110 and the external annular wall 120 define between them an annular cavity 130 forming a plenum.
  • the internal annular wall 110 comprises a plurality of slots 115 dug (or cut) in the thickness of the wall, each slot 115 opens both on the internal face 111 and on the external face 112 of the internal annular wall so as to put a flow stream E into communication with the annular cavity 130, the arrow E indicating the direction of the flow in the compressor and, consequently, the upstream and downstream sides thereof.
  • the slots 115 are arranged uniformly next to each other in the internal annular wall 110 in the circumferential direction D c .
  • Each slot 115 extends over a determined length L115 in the axial direction D A.
  • the slots 145 are inclined by 45° relative to the radial direction DR.
  • the slots 115 and the annular cavity 130 into which they open constitute a non-axisymmetric casing treatment or TCNA which makes it possible to locally modify the flow in order to reduce the mechanisms responsible for the compressor starting to pump.
  • the casing 100 further comprises a sliding ring 140 present in the annular cavity 130 and shown in full in FIG. 6.
  • the sliding ring 140 is movable in the axial direction D A between an open position in which the slots 115 present in the internal annular wall 110 of the casing open into the annular cavity 130 ( Figures 1 and 3) and a closed position in which the sliding ring covers at least part of the slots 115 ( Figures 2 and 4 ). In the closed position, the slots covered by the sliding ring do not open into the annular cavity.
  • the sliding ring 140 moves along the external face 112 of the internal annular wall 110 in the axial direction D A.
  • the sliding ring 140 has, in the axial direction, a length LI 40 greater than or equal to the length Lus of the slots.
  • the length L M o of the ring 140 is also determined so that the annular cavity 130 extends in the axial direction DA over a length LI 30 substantially equivalent to the length Lus of the slots 115 when the sliding ring is in the open position (figure 1).
  • the sliding ring 140 is in one piece so that, in the closed position, the ring covers all the slots 115 of the internal annular wall 110. In this case, no slot opens into the annular cavity 130.
  • the sliding ring 140 comprises cavities 145 on its internal face 141 facing the external face 112 of the internal annular wall 110.
  • the cavities 145 are positioned on the internal face 141 of the sliding ring at locations determined so that the cavities 145 coincide with the slots 115 in the closed position.
  • the cavities 145 are oriented at 45° like the slots 115.
  • the cavities 145 can have various shapes. They may in particular have an aerodynamic shape such as a lunula shape as shown in Figure 6. In the closed position, the sliding ring 140 provided with cavities 145 makes it possible to reconstitute slots with aerodynamic shapes thus limiting losses.
  • the annular cavity 130 is closed on the upstream side by an upstream bottom 131 secured to the internal and external annular walls 110 and 120 and on the downstream side by a removable downstream flange or bottom 132.
  • the removable flange 132 comprises one or more injection orifices 1320 opening into the annular cavity 130 facing a downstream face 143 of the sliding ring 140.
  • the casing 100 comprises an actuation device formed here by an air injection system 10 connected to each injection orifice 1320.
  • the injection of a flow of air under pressure A via each orifice 1320 makes it possible to control moving the sliding ring 140 into the closed position ( Figure 2).
  • the removable flange 132 is provided with O-rings 133 and 134 to ensure sealing between the vein and the exterior.
  • the sliding ring 140 is provided with O-rings 147 and 148 to ensure sealing between the ring and the exterior.
  • return springs 20 are also held in compression between the upstream bottom 131 of the annular cavity 130 and the upstream face 144 of the sliding ring 140.
  • the return springs 20 are uniformly distributed in the annular cavity 130 in the circumferential direction Dc .
  • the return springs 20 make it possible to maintain the sliding ring in the open position as long as no pressurized air is injected via the injection orifices 1320.
  • the sliding ring can be divided into several annular sectors capable of sliding individually in the annular cavity in the axial direction.
  • the downstream flange or bottom has at least one injection orifice facing each annular sector.
  • the actuation device always comprises an air injection system but which is selectively connected, for example by means of valves, to each injection orifice so as to inject air under pressure independently for each sector annular.
  • Each annular sector can also slide in rails of guidance present on the external face of the internal annular wall and/or on the internal face of the external annular wall of the casing.
  • each annular sector comprises a number of cavities corresponding to the number of slots of the internal annular wall portion to be covered.
  • the actuation device is not limited to the use of a pressurized air injection system.
  • the actuation device can also use pistons or cylinders housed in the removable flange 132 or any other suitable actuation system.
  • the slots in the housing can all be identical.
  • the cavities of the sliding ring can all be identical.
  • the cavities of the sliding ring and the slots of the casing have the same dimensions, that is to say they have the same length and the same width; and the distance between the slots of the housing is equal to the distance between the associated cavities of the sliding ring. This makes it possible to obtain cavities in the sliding ring coinciding with the slots in the housing.
  • the casing can be in one piece.
  • the number of slots in the casing (and therefore the number of cavities in the sliding ring) is between 40 and 850, for example between 45 and 810, for example between 60 and 210.
  • casing processing requires between 3 and 8 slots per rotor blade and a rotor has between 15 and 90 blades. This range of values therefore makes it possible to cover all possibilities.
  • the casing and the sliding ring can be made of the same material. This allows both parts to undergo the same thermal and mechanical stresses and therefore to ensure that the opening or closing Closing of housing slots will always be possible, even in the event of thermal expansion.
  • the casing and the sliding ring can be made of different materials, but it is necessary that these two materials have similar or even identical physical properties so that their thermal expansion is similar.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

Un carter (100) de compresseur de turbomachine (300) comprend une paroi annulaire interne (110) et une paroi annulaire externe (120) délimitant entre elles une cavité annulaire (130). La paroi annulaire interne comprend une pluralité de fentes (115) creusées dans l'épaisseur de la paroi, les fentes étant disposées les unes à côté des autres suivant une direction circonférentielle (DC) et s'étendant chacune suivant une direction axiale (DA). Le carter comprend en outre un anneau coulissant (140) présent dans la cavité annulaire (130) du carter. L'anneau coulissant est mobile suivant la direction axiale (DA) entre une position d'ouverture dans laquelle lesdites fentes (115) présentes dans la paroi annulaire interne (110) du carter débouchent dans la cavité annulaire (130) et une position de fermeture dans laquelle l'anneau coulissant (140) recouvre au moins certaines fentes (115).

Description

Description
Titre de l'invention : Traitement de carter non axisymétrique avec plenum à ouverture pilotée
Domaine Technique
La présente invention se rapporte au domaine général des compresseurs de turbomachines, et plus particulièrement au traitement du carter des compresseurs de turbomachines.
Technique antérieure
Les compresseurs de turbomachine sont constitués d'aubes mues en rotation à l'intérieur d'un carter qui assure l'étanchéité de la veine d'air avec l'extérieur du moteur.
Il est connu que le jeu existant entre les extrémités des aubes mobiles du compresseur et le carter formant la paroi interne de la veine d'écoulement de l'air dégrade le rendement du moteur de la turbomachine.
De plus, ce jeu peut modifier et dégrader le fonctionnement du compresseur jusqu'à l'apparition d'un phénomène de pompage qui résulte du décrochage du flux d'air de la surface des aubes. Le contrôle de la circulation de l'air à l'extrémité des aubes constitue un enjeu majeur pour obtenir à la fois un bon rendement aérodynamique du compresseur et une marge suffisante contre le phénomène de pompage.
Afin de limiter l'impact de cet écoulement parasite entre l'extrémité des aubes et le carter, on peut traiter localement la surface interne du carter en y creusant des fentes disposées dans l'épaisseur du carter en regard des aubes. Les traitements de carter considérés dans la présente invention sont de type « fentes axiales » correspondant à une série de fentes disposées le long de la circonférence du carter (dans la direction azimutale). Ces fentes sont situées à la verticale (« au-dessus ») d'une roue de compresseur. Ces traitements sont donc non axisymétriques par rapport à l'axe de rotation du compresseur : il s'agit donc de traitement de carter non axisymétrique ou TCNA.
La présence de ces fentes va modifier localement l'écoulement. L'objectif est d'influencer l'apparition des mécanismes responsables du départ en pompage du compresseur. Un traitement de carter efficace va augmenter la plage d'opérabilité du compresseur en retardant l'apparition de ces mécanismes, en particulier en diminuant le blocage aérodynamique en tête de roue.
Certains concepts de TCNA proposent l'ajout d'une cavité annulaire ou « plenum » dans le carter comme décrit par exemple dans le document WO9420759, ce qui revient à ajouter une cavité au-dessus des fentes. Cette cavité s'étend sur la totalité de la circonférence du carter et relie les fentes entre elles. Cette cavité n'est pas directement ouverte sur la veine et n'est pas reliée à un circuit d'air secondaire. Le fluide doit passer par les fentes pour entrer et sortir de la cavité. L'ajout du plénum a tendance à amplifier la capacité du TCNA à augmenter la marge au pompage.
La présence de la cavité annulaire (plenum) dans un TCNA n'a pas nécessairement d'intérêt à tous les régimes de fonctionnement. En effet, pour certains régimes, les fentes sont suffisantes pour assurer l'opérabilité. De plus, la cavité a nécessairement des modes propres acoustiques. Si ces modes propres sont excités, des phénomènes de résonance acoustiques sont susceptibles d'apparaitre et d'entrainer le pompage du compresseur. Egalement, pour certains compresseurs et pour certains régimes de fonctionnement, le TCNA sans tout ou partie de la cavité annulaire peut avoir un meilleur rendement que le TCNA avec cavité annulaire.
Il est, par conséquent, souhaitable de pouvoir disposer d'un carter de compresseur ayant plusieurs configurations de TCNA, à savoir un carter dans lequel la communication entre les fentes et la cavité annulaire peut être pilotée.
Exposé de l'invention
A cet effet, l'invention propose un carter de compresseur de turbomachine comprenant une paroi annulaire interne et une paroi annulaire externe délimitant entre elles une cavité annulaire, la paroi annulaire interne du carter comprenant une pluralité de fentes creusées dans l'épaisseur de la paroi annulaire interne, les fentes étant disposées les unes à côté des autres suivant une direction circonférentielle et s'étendant chacune suivant une direction axiale, caractérisé en ce que le carter comprend en outre un anneau coulissant présent dans la cavité annulaire dudit carter, l'anneau coulissant étant mobile suivant la direction axiale entre une position d'ouverture dans laquelle lesdites fentes présentes dans la paroi annulaire interne du carter débouchent dans la cavité annulaire et une position de fermeture dans laquelle l'anneau coulissant recouvre au moins certaines fentes de manière à ce qu'elles ne débouchent pas dans la cavité annulaire, le carter comprenant en outre un dispositif d'actionnement pour déplacer l'anneau coulissant entre les positions d'ouverture et de fermeture.
Le carter de l'invention permet donc d'optimiser le traitement de carter non- axisymétrique en fonction des plages de fonctionnement du compresseur. En effet, pour les régimes qui le nécessitent, l'anneau coulissant est placé dans la position d'ouverture, ce qui permet de bénéficier d'un surplus de marge au pompage en permettant aux fentes du carter de déboucher dans la cavité annulaire ou plenum. Pour les régimes ou plages de fonctionnement où seul l'effet des fentes du carter est nécessaire pour le traitement, l'anneau coulissant est placé dans la position de fermeture, ce qui permet notamment d'éviter les modes acoustiques qui peuvent se développer dans la cavité annulaire et qui dépendent notamment de la vitesse de rotation.
L'utilisation d'un anneau coulissant dans la cavité annulaire du carter offre en outre une solution d'intégration optimisée pour les carters de compresseur tout en limitant l'augmentation de la masse globale du carter et en assurant une tenue structurelle de l'ensemble du carter.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'anneau coulissant est formé d'une seule pièce. Dans ce cas, le dispositif d'actionnement peut comprendre un système d'injection d'air sous pression en communication avec un ou plusieurs orifices d'injection présents dans le fond aval de la cavité annulaire, une pluralité de ressorts étant maintenus en compression entre un fond amont de la cavité annulaire et l'anneau coulissant. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'anneau coulissant est divisé en plusieurs secteurs annulaires aptes à coulisser individuellement dans la cavité annulaire suivant la direction axiale. Cela permet de piloter sélectivement la fermeture des fentes du carter et de réduire le volume de la cavité annulaire pour des régimes de fonctionnement où un volume réduit de plenum est utile. Dans ce cas, le dispositif d'actionnement comprend un système d'injection d'air sous pression en communication avec au moins un orifice d'injection présent dans le fond aval de la cavité annulaire en regard de chaque secteur annulaire de l'anneau coulissant, au moins un ressort étant maintenu en compression entre un fond amont de la cavité annulaire et chaque secteur annulaire de l'anneau coulissant.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'anneau coulissant comporte des cavités sur sa face interne en regard de la face externe de la paroi annulaire interne, les cavités étant positionnées sur la face interne de l'anneau coulissant à des emplacements déterminés de manière à ce que les cavités coïncident avec les fentes dans la position de fermeture. Les cavités de l'anneau coulissant peuvent présenter une forme aérodynamique, comme par exemple une forme en lunule, ce qui permet de reconstituer des fentes avec une forme aérodynamique et de limiter ainsi les pertes.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les dimensions des fentes de l'anneau mobile et des ouvertures du carter sont égales.
L'invention concerne également un compresseur de turbomachine comprenant un carter selon l'invention.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.
[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique et partielle d'un compresseur de turbomachine avec un carter équipé d'un anneau coulissant en position ouverte selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique et partielle d'un compresseur de turbomachine avec un carter équipé d'un anneau coulissant en position fermée selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 3] La figure 3 est vue inclinée du compresseur de la figure 1,
[Fig. 4] La figure 4 est vue inclinée du compresseur de la figure 2,
[Fig. 5] La figure 5 est vue schématique en perspective de l'anneau coulissant du carter du compresseur des figures 1 à 4,
[Fig. 6] La figure 6 est une vue de détail d'une partie de l'anneau coulissant de la figure 5.
Description des modes de réalisation
Les figures 1 à 4 représentent, de manière schématique et partielle, un compresseur de turbomachine 300 selon un mode de réalisation de l'invention. Le compresseur 300 comprend un rotor 200 équipé une pluralité d'aubes mobiles 210 entourées par un carter 100.
Le carter 100 comprend une paroi annulaire interne 110 et une paroi annulaire externe 120 s'étendant chacune en longueur suivant une direction circonférentielle Dc, en largeur suivant une direction axiale DA et en épaisseur suivant une direction radiale DR. La paroi annulaire interne 110 et la paroi annulaire externe 120 délimitent entre elles une cavité annulaire 130 formant un plenum.
La paroi annulaire interne 110 comprend une pluralité de fentes creusées 115 (ou découpées) dans l'épaisseur de la paroi, chaque fente 115 débouche à la fois sur la face interne 111 et sur la face externe 112 de la paroi annulaire interne de manière à mettre en communication une veine d'écoulement E avec la cavité annulaire 130, la flèche E indiquant le sens de l'écoulement dans le compresseur et, par conséquent, les côtés amont et aval de celui-ci.
Les fentes 115 sont disposées uniformément les unes à côté des autres dans la paroi annulaire interne 110 suivant la direction circonférentielle Dc. Chaque fente 115 s'étend sur une longueur déterminée L115 suivant la direction axiale DA. Dans l'exemple décrit ici, les fentes 145 sont inclinées de 45° par rapport à la direction radiale DR.
De façon connue, les fentes 115 et la cavité annulaire 130 dans laquelle elles débouchent constituent un traitement de carter non axisymétrique ou TCNA qui permet de modifier localement l'écoulement afin de réduire les mécanismes responsables du départ en pompage du compresseur.
Conformément à l'invention, le carter 100 comprend en outre un anneau coulissant 140 présent dans la cavité annulaire 130 et représenté en entier sur la figure 6. L'anneau coulissant 140 est mobile suivant la direction axiale DA entre une position d'ouverture dans laquelle les fentes 115 présentes dans la paroi annulaire interne 110 du carter débouchent dans la cavité annulaire 130 (figures 1 et 3) et une position de fermeture dans laquelle l'anneau coulissant recouvre au moins une partie des fentes 115 (figure 2 et 4). Dans la position de fermeture, les fentes recouvertes par l'anneau coulissant ne débouchent pas dans la cavité annulaire.
Plus précisément, l'anneau coulissant 140 se déplace le long de la face externe 112 de la paroi annulaire interne 110 suivant la direction axiale DA. L'anneau coulissant 140 présente suivant la direction axiale une longueur LI40 supérieure ou égale à la longueur Lus des fentes. La longueur LMo de l'anneau 140 est également déterminée de manière à ce que la cavité annulaire 130 s'étende suivant la direction axiale DA sur une longueur LI30 sensiblement équivalente à la longueur Lus des fentes 115 lorsque l'anneau coulissant est dans la position d'ouverture (figure 1).
Dans l'exemple décrit ici l'anneau coulissant 140 est monobloc de sorte que, dans la position de fermeture, l'anneau recouvre toutes les fentes 115 de la paroi annulaire interne 110. Dans ce cas, aucune fente ne débouche dans la cavité annulaire 130.
Selon une caractéristique particulière, l'anneau coulissant 140 comporte des cavités 145 sur sa face interne 141 en regard de la face externe 112 de la paroi annulaire interne 110. Les cavités 145 sont positionnées sur la face interne 141 de l'anneau coulissant à des emplacements déterminés de manière à ce que les cavités 145 coïncident avec les fentes 115 dans la position de fermeture. Dans l'exemple décrit ici, les cavités 145 sont orientées à 45° comme les fentes 115. Les cavités 145 peuvent présenter des formes diverses. Elles peuvent en particulier présenter une forme aérodynamique telle qu'une forme de lunule comme représentée en figure 6. En position de fermeture, l'anneau coulissant 140 muni des cavités 145 permet de reconstituer des fentes avec des formes aérodynamiques limitant ainsi les pertes.
La cavité annulaire 130 est fermée du côté amont par un fond amont 131 solidaire des parois annulaire interne et externe 110 et 120 et du côté aval par un flasque ou fond aval amovible 132. Le flasque amovible 132 comporte un ou plusieurs orifices d'injection 1320 débouchant dans la cavité annulaire 130 en regard d'une face aval 143 de l'anneau coulissant 140.
Le carter 100 comprend un dispositif d'actionnement formé ici par un système d'injection d'air 10 relié à chaque orifice d'injection 1320. L'injection d'un flux d'air sous pression A via chaque orifice 1320 permet de commander le déplacement de l'anneau coulissant 140 dans la position de fermeture (figure 2). Le flasque amovible 132 est muni de joints toriques 133 et 134 afin d'assurer l'étanchéité entre la veine et l'extérieur. De même, l'anneau coulissant 140 est muni de joints toriques 147 et 148 afin d'assurer l'étanchéité entre l'anneau et l'extérieur.
Plusieurs ressorts de rappel 20 sont en outre maintenus en compression entre le fond amont 131 de la cavité annulaire 130 et la face amont 144 de l'anneau coulissant 140. Les ressorts de rappel 20 sont uniformément répartis dans la cavité annulaire 130 suivant la direction circonférentielle Dc. Les ressorts de rappel 20 permettent de maintenir l'anneau coulissant dans la position d'ouverture tant qu'aucun air sous pression n'est injecté via les orifices d'injection 1320.
Selon une variante de réalisation, l'anneau coulissant peut être divisé en plusieurs secteurs annulaires aptes à coulisser individuellement dans la cavité annulaire suivant la direction axiale. Dans ce cas, le flasque ou fond aval comporte au moins un orifice d'injection en regard de chaque secteur annulaire. Le dispositif d'actionnement comprend toujours un système d'injection d'air mais qui est relié sélectivement, par exemple au moyen de vannes, à chaque orifice d'injection de manière à injecter de l'air sous pression de manière indépendante pour chaque secteur annulaire. Chaque secteur annulaire peut en outre coulisser dans des rails de guidage présent sur la face externe de la paroi annulaire interne et/ou sur la face interne de la paroi annulaire externe du carter. Lorsque l'anneau est muni de cavités, chaque secteur annulaire comprend un nombre de cavités correspondant au nombre de fentes de la partie de paroi annulaire interne à recouvrir.
Il est ainsi possible de commander, par une injection d'air sous pression sélective, le déplacement dans la position de fermeture que d'une partie des secteurs annulaires, les autres secteurs annulaires étant maintenus dans la position d'ouverture par les ressorts de rappel.
Le dispositif d'actionnement n'est pas limité à l'utilisation d'un système d'injection d'air sous pression. Le dispositif d'actionnement peut également utiliser des pistons ou des vérins logés dans la flasque amovible 132 ou tout autre système d'actionnement adapté.
Quel que soit le mode de réalisation, les fentes du carter peuvent être toutes identiques.
Quel que soit le mode de réalisation, les cavités de l'anneau coulissant peuvent être toutes identiques. De manière avantageuse, les cavités de l'anneau coulissant et les fentes du carter présentent les mêmes dimensions, c'est-à-dire qu'elles présentent la même longueur et la même largeur ; et la distance entre les fentes du carter est égale à la distance entre les cavités associées de l'anneau coulissant. Cela permet d'obtenir des cavités de l'anneau coulissant coïncidant avec les fentes du carter.
Quel que soit le mode de réalisation, le carter peut être monobloc.
Quel que soit le mode de réalisation, le nombre de fentes du carter (et donc le nombre des cavités de l'anneau coulissant) est compris entre 40 et 850, par exemple entre 45 et 810, par exemple entre 60 et 210. En effet, le traitement de carter nécessite entre 3 et 8 fentes par aube du rotor et un rotor comprend entre 15 et 90 aubes. Cette plage de valeurs permet donc de couvrir l'ensemble des possibilités.
Quel que soit le mode de réalisation, le carter et l'anneau coulissant peuvent être réalisés en un même matériau. Cela permet aux deux pièces de subir les mêmes contraintes thermiques et mécaniques et donc de s'assurer que l'ouverture ou la fermeture de fentes du carter sera toujours possible, même en cas de dilatation thermique.
De manière alternative, le carter et l'anneau coulissant peuvent être réalisés en des matériaux différents, mais il est nécessaire que ces deux matériaux aient des propriétés physiques proches voire identiques pour que leur dilatation thermique soit similaire.
L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Carter (100) de compresseur de turbomachine (300) comprenant une paroi annulaire interne (110) et une paroi annulaire externe (120) délimitant entre elles une cavité annulaire (130), la paroi annulaire interne du carter comprenant une pluralité de fentes (115) creusées dans l'épaisseur de la paroi annulaire interne, les fentes étant disposées les unes à côté des autres suivant une direction circonférentielle (Dc) et s'étendant chacune suivant une direction axiale (D ), le carter comprenant en outre un anneau coulissant (140) présent dans la cavité annulaire (130) dudit carter, l'anneau coulissant étant mobile suivant la direction axiale (DA) entre une position d'ouverture dans laquelle lesdites fentes (115) présentes dans la paroi annulaire interne (110) du carter débouchent dans la cavité annulaire (130) et une position de fermeture dans laquelle l'anneau coulissant (140) recouvre au moins certaines fentes (115), le carter comprenant en outre un dispositif d'actionnement pour déplacer l'anneau coulissant (140) entre les postions d'ouverture et de fermeture, caractérisé en ce que l'anneau coulissant (140) comporte des cavités (145) sur sa face interne (141) en regard de la face externe (112) de la paroi annulaire interne (110), les cavités étant positionnées sur la face interne de l'anneau coulissant à des emplacements déterminés de manière à ce que les cavités (145) coïncident avec les fentes (115) dans la position de fermeture.
[Revendication 2] Carter selon la revendication 1, dans lequel l'anneau coulissant (140) est formé d'une seule pièce.
[Revendication 3] Carter selon la revendication 2, dans lequel le dispositif d'actionnement comprend un système d'injection d'air sous pression (10) en communication avec un ou plusieurs orifices d'injection (1320) présents dans le fond aval (132) de la cavité annulaire (130), une pluralité de ressorts (20) étant maintenus en compression entre un fond amont (131) de la cavité annulaire et l'anneau coulissant (140).
[Revendication 4] Carter selon la revendication 1, dans lequel l'anneau coulissant est divisé en plusieurs secteurs annulaires aptes à coulisser individuellement dans la cavité annulaire suivant la direction axiale.
[Revendication 5] Carter selon la revendication 4, dans lequel le dispositif d'actionnement comprend un système d'injection d'air sous pression en communication avec au moins un orifice d'injection présent dans le fond aval de la cavité annulaire en regard de chaque secteur annulaire de l'anneau coulissant, au moins un ressort étant maintenu en compression entre un fond amont de la cavité annulaire et chaque secteur annulaire de l'anneau coulissant.
[Revendication 6] Carter selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les cavités (145) de l'anneau coulissant (140) présentent une forme aérodynamique.
[Revendication 7] Carter selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les dimensions des cavités (145) de l'anneau coulissant (140) et des fentes (115) du carter sont égales.
[Revendication 8] Compresseur de turbomachine (300) comprenant un carter (100) selon l'une quelconques des revendications 1 à 7.
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