FR2569785A1 - Disposit - Google Patents

Abstract

L'ANNEAU 10 DE DECHARGE D'UN COMPRESSEUR AXIAL EN PARTICULIER DE TURBOMACHINE EST SUPPORTE DANS LE CARTER PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN OU PLUSIEURS CORPS EN MATERIAU ELASTOMERE COMPRISE ENTRE DEUX PLAQUES RIGIDES 85 AUXQUELLES ELLE ADHERE PAR COLLAGE, VULCANISATION OU TOUT AUTRE MOYEN. L'UNE DES PLAQUES EST SOLIDAIRE DE L'ANNEAU 10, L'AUTRE 85 DU CARTER DU COMPRESSEUR ET ELLES SONT DISPOSEES PARALLELEMENT A LA DIRECTION DE DEPLACEMENT DE L'ANNEAU. DE PREFERENCE, CE CORPS EST CONSTITUE D'UN EMPILEMENT ALTERNE DE PLAQUES ELASTOMERES ET DE PLAQUES RIGIDES ADHERANT LES UNS AUX AUTRES ET PARALLELES AUX DEUX PREMIERES.

Description

M 2569785

DISPOSITIF DE DECHARGE DE COMPRESSEUR

L'invention se rapporte à un dispositif de décharge de compresseur; elle concerne en particulier les moyens de

support et de guidage d'un anneau formant soupape comman-

dant une ouverture de décharge de compresseur.

Dans un moteur à turbine à gaz, il est connu d'associer au

compresseur des soupapes, disposées au droit d'un ou plu-

sieurs étages, destinées à dévier vers l'extérieur une partie du débit d'air lorsque le compresseur est amené à fonctionner hors de la plage pour laquelle il a été conçu,

à charge partielle par exemple. On évite ainsi l'appari-

tion du phénomène dit de pompage dû au décollement des

filets fluides le long des aubes, entrainant une insta-

bilité de l'écoulement.

Les moyens de décharge usuels comprennent plusieurs trappes pivotantes réparties sur le pourtour du carter et commandées en synchronisme. Ces trappes doivent offrir une section de passage importante, être capable de s'ouvrir et se fermer rapidement, et présenter une bonne étanchéité en position fermée afin de ne pas altérer les performances du

moteur. Pour remplir ces conditions on est conduit a réa-

liser des dispositifs lourds, compliqués et d'encombrement non négligeable. De plus, l'ouverture de ces trappes crée

dans la veine des sillages, des hétérogénéités suscepti-

bles de perturber le fonctionnement du compresseur aval.

Une solution a été de réaliser des dispositifs à déplace-

ment axial comprenant une soupape en forme d'anneau montée

autour du carter et dont le coulissement axial, éventuel-

lement combiné à une rotation, dégage une fente ménagée sur le pourtour de la paroi de la veine. On peut ainsi

commander un débit d'air important sur une course relative-

ment faible de l'anneau dont l'encombrement est réduit; on a enfin une meilleure répartition des efforts pour une

réalisation plus simple.

Un tel anneau, étant de diamètre important, est actionné

par une pluralité de vérins répartis à sa périphérie.

Usuellement, il est supporté et guidé dans son déplacement au moyen de patins, de galets coopérant avec des surfaces

de glissement, de roulement tels des rails ou des glissiè-

res. Le brevet US 3 588 268 par exemple montre un disposi-

tif de guidage o des patins répartis régulièrement sur la face radialement interne de l'anneau sont montés glissants sur des nervures longitudinales rapportées sur la paroi

externe du carter. Le brevet DE 2 060 509 montre égale-

ment des moyens de guidage o des rails solidaires de

l'anneau coopèrent avec des galets montés sur le carter.

De tels moyens ne donnent pas satisfaction car ils sont sujets à l'usure, au grippage dû à l'encrassement par des

particules venant s'insérer entre les surfaces en glisse-

ment relatif. Les déformations inévitables pour des diamè-

tres de cette importance entrainent de même des coince-

ments qui peuvent bloquer le mécanisme; enfin, l'anneau

n'est pas maintenu suffisamment à cause des jeux neces-

saires au bon fonctionnement ce qui favorise l'apparition

des vibrations.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et propose de supporter l'anneau au moyen d'un ou plusieurs corps déformable élastiquement constitué d'au moins une plaque en matériau élastomère ou équivalent comprise entre deux plaques rigides auxquelles elle est liée par collage, vulcanisation ou tout autre moyen. Ces deux plaques sont elles-mêmes solidaires l'une de l'anneau, l'autre du

carter et disposées parallèlement à la direction du dépla-

cement. De préférence ce corps est constitué d'un empile-

ment alterné de plaques élastomères et de plaques rigides

adhérant les unes aux autres et parallèles aux deux pre-

mières. Le centrage de l'anneau peut être obtenu par la

combinaison de trois corps au moins répartis périphérique-

ment dont les plaques sont disposées radialement.

Ce type de corps ou bloc lamifié est déjà connu en soi, sa

conception résulte de la proprieété des élastomères ou équi-

valents d'opposer une grande résistance aux charges de

compression et d'offrir une résistance plus faible en ci-

saillement. Ainsi en choisissant correctement les dimen-

sions des différents éléments et leur nombre on réalise des blocs qui transmettent pratiquement sans déformation les charges appliquées perpendiculairement aux plaques et qui sont susceptibles de se déformer par glissement de plaques rigides parallèlement entre elles en opposant

une force de rappel élastique.

Grâce à l'utilisation de ce type de bloc, on élimine les

risques de grippage, ce qui rend le fonctionnement du dis-

positif plus sûr, et l'entretien s'en trouve diminué. Par ailleurs, ce matériau étant moins sensible à l'usure, la durée de vie du dispositif est prolongée. Enfin, grace à l'incompressibilitéen direction transversale, on réalise un guidage précis de l'anneau et celui-ci reste isolé des

vibrations engendrées dans le carter.

Il est possible d'en choisir les caractéristiques de façon que la force de rappel exercée par le corps déformable, quand l'anneau est déplacé de sa position de fermeture à la position d'ouverture soit suffisante pour permettre le

retour automatique de l'anneau vers sa position de ferme-

ture en cas de défaillance du mécanisme d'actionnement.

Ceci est un facteur de sécurité dans un avion et évite d'éventuelles pertes de poussée lors des phases critiques du vol. Additionnellement, si les blocs sont précontraints au montage, ils assurent un verrouillage de l'anneau en position de fermeture même en cas de relâchement du

mécanisme d'actionnement.

Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention

peut être réalisée.

- la figure I représente en coupe longitudinale la partie du compresseur d'un turboréacteur à double flux au

niveau du dispositif de décharge.

- la figure II est une vue partielle avec des parties arrachées suivant les flêches II.II de la figure I; l'anneau est montré à moitié en position ouverte, a

moitié en position fermée.

La figure I est donc une vue en coupe axiale d'une partie

du compresseur de pression intermédiaire d'un turboréac-

teur à double flux à grand taux de dilution. L'air prove-

nant du compresseur basse pression est divisé en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire est comprimé par le compresseur de pression intermédiaire et le compresseur haute pression disposés en série, puis il passe dans la chambre de combustion et les étages de

turbines successifs avant d'être éjecté dans l'atmosphère.

Le flux secondaire quant à lui est éjecté directement dans l'atmosphère et fournit l'essentiel de la poussée. Sur la figure I est représentée en partie, la veine 1 du flux primaire et la veine 2 du flux secondaire. Le compresseur moyenne pression 3 dont on voit l'extrémité d'une ailette mobile 3' du dernier étage, et l'extrémité d'une ailette de distributeur 3" est indépendant mécaniquement du

compresseur haute pression non représenté situé en aval.

Il peut arriver dans certaines phases de fonctionnement du moteur, au démarrage par exemple, que les régimes des compresseurs ne soient plus adaptés les uns aux autres et que le compresseur haute pression ne puisse absorber d'air débité par le compresseur moyenne pression; pour empêcher l'apparition du phénomène de pompage, on décharge une partie de l'air en aval du rotor moyenne pression en ouvrant une soupape faisant communiquer les veines 1 et 2. Cette soupape est constituée par un anneau 10 coopérant avec une fente annulaire 4 ménagée dans la paroi externe 5 de la veine 1. Cette fente est à bords 41 et 42 parallèles et perpendiculaires à l'axe du moteur. Dans le mode de réalisation représenté elle occupe une bande tronconique

comprise entre les ailettes 3' et 3".

L'anneau 10 est mobile axialement dans un espace délimité d'une part, par la paroi 5 et la paroi interne 7 de la veine 2, d'autre part, à l'amont, par une virole conique 53 reliant la paroi 5, au niveau du bord 41, à une bride radiale 71 de la paroi 7 et, à l'aval par une bride radiale 72 reliant les parois 5 et 7. Une virole interne 74 cylindrique relie les brides radiales 71 et 72; elle comporte des découpes, comme cela apparait sur la figure I pour le passage de l'air dévié qui traverse la paroi 7 par des grilles d'échappement 75 constituées de secteurs assemblés périphériquement dans une découpe annulaire du carter formant la paroi 7. Ces secteurs comportent des aubes disposées en rangées parallèles et inclinées de façon que l'air déchargé perturbe le moins possible

l'écoulement dans la veine secondaire.

L'anneau 10 est en forme de gouttière orientée suivant l'axe du moteur. Il est constitué de deux peaux 11 et 12 en tôle ou bien de préférence en matériau composite, à section incurvée, enchassées l'une dans l'autre de manière

a ménager entre elles une cavité 13. Cette cavité est com-

blée par un matériau de remplissage assurant le raidis-

sement de l'anneau, par exemple une résine chargée de billes de verre creuses. La peau extérieure 11 comporte

une aile interne 111 de forme cylindrique, dont le diamè-

tre correspond à celui de la portée extérieure ménagée sur la paroi 5 au niveau du bord 42. Cette aile cylindrique 111 est prolongée par une portion tronconique 112 dont la géométrie correspond à la portion de paroi 5 manquante par la fente 4 pratiquée dans cette paroi; à son plus grand diamètre se raccord une seconde partie tronconique

113 terminée par une deuxième aile cylindrique 114 con-

centrique à la première et de plus grand diamètre. La deuxième peau 12 comporte également deux ailes 121 et 123

solidarisées par tout moyen approprié, rivet, collage...

etc... aux ailes 111 et 114. La cavité annulaire 13 est ainsi délimitée par la peau 11 et la partie 122 de la peau

12 reliant les ailes 121 et 123.

Cet anneau 10 est mobile en translation à l'intérieur de la virole 74 entre une première position o la partie 112

vient obturer la fente 4 et une position en retrait déga-

geant celle-ci. Dans cette première position l'étanchéité de la veine 1 est assurée par deux bourrelets. Un bourrelet monté sur la face intérieure de l'anneau vient porter sur une bride radiale 51 de la paroi 5. D'autre part, un bourrelet 52 logé dans l'angle formé par la virole 53 et

la paroi 5 sert d'appui à l'extrémité avant de l'anneau.

Celui-ci est entrains par plusieurs vérins axiaux 6, à

vis, synchronisés, répartis régulièrement sur le pourtour.

Les vérins sont au nombre de trois minimum, six de préfé-

rence. Le corps 61 de chaque vérin est assujetti à la

bride radiale 72, celle-ci comporte des ouvertures permet-

tant le passage de deux tiges de vérin 62 dont une extré-

mité est fixée à un guide 63 coulissant dans une glissière

latérale du corps 61 et l'autre extrémité est reliée-

l'anneau 10.

Conformément à l'invention l'anneau 10 est supporté dans l'enveloppe par l'intermédiaire de corps 8 déformables élastiquement, assurant également le guidage pendant son

d6placement de la position ouverte à la position ferm6e.

Chaque corps est constitu é-de deux blocs 81, 82 formés de couches alternées parallèles à l'axe de l'anneau de plaques en matériau élastomère 83 et de plaques rigides 84, métalliques par exemple, vulcanisées ensemble ou liées par tout autre moyen. Ces blocs lamifiés sont de forme parallélépipédique et sont assemblés par leur plaque terminale métallique 85 de manière à constituer un corps en V dont l'ouverture est dirigée vers l'amont. Les plaques 85 du sommet du corps sont fixées par un axe 86 a une chape 66 solidaire du corps du vérin 61. Chaque

extrémité des branches du V comporte deux plaques métal-

liques 87, soudées entre elles, dont l'extrémité aval s'évase de façon à former une chape 88 qui s'accorde à celle de l'extrémité des bras 62, du vérin 6. Ces plaques 87 comportent également des pattes par lesquelles elles sont fixées par collage ou rivetage ou tout autre moyen

aux ailes de l'anneau. Au montage les blocs sont précon-

traints de façon que, déjà en position de fermeture, représentée sur la montée supérieure de la figure 2, une

force de rappel sur l'anneau soit exercée.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant.

En position fermée, les tiges des vérins repoussent l'anneau vers l'amont en butée sur les joints annulaires

et 52.

Lorsqu'on commande l'ouverture du dispositif de décharge les six vérins sont mis en action simultanément. Les tige

des vérins se déplacent vers l'aval entrainant le coulis-

sement de l'anneau et l'ouverture de la fente annulaire par laquelle s'effectue la décharge du compresseur. L'an- neau est guid& par les blocs lamifiés qui se déforment progressivement; en se reportant à la moitié inférieure d e la figure 2 on voit les deux formes extrêmes prises par ces blocs. L'élasticité de ces blocs est maximale dans une direction parallèle au plan des plaques le constituant mais elle est

minimale dans une direction perpendiculaire à ces plans.

Le centrage de l'anneau est assuré par la combinaison des

six corps 8 dont les plaques sont disposées radialement.

Pour garantir l'intégrité des blocs lamifiés et réduire les risques de décollement des plaques entre elles, il faut éviter de leur faire subir des efforts en extension transversalement aux plaques; la disposition en V leur permet de travailler essentiellement en compression tout en autorisant une course significative de l'anneau. Cette course correspond au retournement symétrique des branches

du V comme cela est représenté à la figure 2.

Par ailleurs, au montage ces blocs sont précontraints si

bien que déjà en fonction de fermeture, l'anneau est sou-

mis à une force d'appui contre les joints d'étanchéité.

On évite ainsi les vibrations et toute ouverture intempes-

tive en cas de relâchement des vérins. En cas de défail-

lance de la commande alors que l'anneau est en position ouverte la force de rappel est suffisante pour entrainer

la fermeture à elle seule de l'anneau.

Il est évident que l'exemple de réalisation décrit ci-

dessus est représenté sur les figures annexées n'est donné qu'à titre indicatif et n'est pas limitatif. L'invention englobe également tous les modes de réalisation équivalent à la porte de l'homme de métier. On ne sort pas du cadre de l'invention en modifiant par exemple la forme et la

disposition du corps déformable, ou en appliquant l'inven-

tion à une soupape annulaire ou un secteur d'anneau de

structure différente.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de décharge de compresseur notamment pour turbomachine comprenant un anneau (10) formant soupape mobile entre une première position o il obture une

ouverture (4) ménag6e dans la paroi de la veine du com-

presseur et une deuxième position o il dégage ladite ouverture permettant la déviation d'une partie du flux gazeux caractérisé en ce que ledit anneau (10) est

supporté par le carter par l'intermédiaire d'un ou plu-

sieurs corps (8) déformable élastiquement constitué par au moins une plaque (83) en matériau élastomère comprise entre deux plaques rigides (85, 87) auxquelles elle adhère par collage, vulcanisation ou tout autre moyen, l'une desdites plaques rigides étant solidaire de l'anneau (10), l'autre du carter du compresseur, lesdites plaques étant disposées parallèlement à la direction de déplacement de l'anneau.

2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps (8) déformable elastiquement est constitué d'un empilement alterné de plaques (83) en matériau élastomère et de plaques rigides (84) adhérant les unes

aux autres.

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes

caractérisé en ce que le corps (8) est dimensionné et disposé de façon à exercer une force de rappel suffisante pour ramener l'anneau (10) de la deuxième position à la

première position.

4. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le corps est précontraint au montage de façon à exercer une force de verrouillage quand l'anneau est dans

la première position.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes

caractérisé en ce que l'anneau (10) est support par au moins trois corps (8) déformables élastiquement dont les

plaques (83, 84, 85, 87) sont orientées radialement.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes

dans lequel l'anneau est actionné par un ou plusieurs vérins (6) caractérisé en ce que l'anneau est supporté par l'intermédiaire dudit vérin (6) auquel est associé le

corps (8) déformable élastiquement.

7. Dispositif selon la revendication précédente caracté-

risé en ce que le vérin (6) comportent deux tiges (62) coulissantes d'actionnement, le corps (8) est monté entre lesdites tiges (62) de part et d'autre d'un moyen (66) de fixation au corps du vérin (6) lui-même solidaire du carter.

8. Dispositif selon la revendication précédente caracté-

risé en ce que le corps (8) est en forme de V fixé au vérin par une plaque médiane (85) et à l'anneau par les extrémités (87) des branches du V.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes

caractérisé en ce que l'anneau (10) est en forme de gouttière et le corps (8) logé entre les ailes de ladite gouttière.