FR2703401A1 - Turbomachine equipped with a device which indicates the amount of particles absorbed - Google Patents
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Abstract
Description
TURBOMACHINE EQUIPEE D rUN DISPOSITIF INDICATEUR DE
QUANTITE DE PARTICULES ABSORBEES
DESCRIPTION
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne les turbomachines telles que les turboréacteurs utilisés sur les avions. Elle concerne en particulier le contrôle de l'ingestion par la turbomachine de particules nocives, par exemple abrasives.TURBOMACHINE EQUIPPED WITH AN INDICATOR DEVICE
QUANTITY OF ABSORBED PARTICLES
DESCRIPTION
FIELD OF THE INVENTION
The invention relates to turbomachines such as turbojets used on aircraft. It relates in particular to the control of the ingestion by the turbomachine of harmful particles, for example abrasive.
ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE
Pendant le fonctionnement d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion, se produit l'ingestion de particules telles que du sable ou d'autres particules abrasives qui accélèrent la dégradation de différents organes d'un turboréacteur. Cette ingestion érode certaines parois, par exemple le traitement de surface des aubes et les systèmes d'étanchéité du turboréacteur.PRIOR ART AND PROBLEM POSED
During the operation of a turbomachine such as an aircraft turbojet, ingestion of particles such as sand or other abrasive particles occurs which accelerate the degradation of various organs of a turbojet. This ingestion erodes certain walls, for example the surface treatment of the blades and the sealing systems of the turbojet engine.
Elle accélère également l'usure de certains paliers et risque de colmater des circuits de refroidissement, notamment des aubes de turbines.It also accelerates the wear of certain bearings and risks blocking the cooling circuits, in particular turbine blades.
L'importance de ce phénomène dépend de la durée et des conditions d'utilisation du turboréacteur, ainsi que de la position de celui-ci sur l'avion. Par exemple, sur un quadrimoteur, les turboréacteurs extérieurs peuvent déborder de la piste pendant le roulage, en particulier si la piste est relativement étroite, et se trouver audessus du sable. En conséquence, sur certains aérodromes, il est fréquent que ces turboréacteurs extérieurs absorbent plus de particules polluantes ou nocives que les autres turboréacteurs. Ils se dégradent donc plus vite. The importance of this phenomenon depends on the duration and the conditions of use of the turbojet engine, as well as on its position on the plane. For example, on a four-engine, the external turbojet engines can extend beyond the runway during taxiing, in particular if the runway is relatively narrow, and be above the sand. Consequently, on certain aerodromes, it is frequent that these external turbojet engines absorb more polluting or harmful particles than the other turbojet engines. They therefore degrade faster.
Le but de l'invention est donc- de remédier à cet inconvénient en équipant chaque turboréacteur d'un dispositif permettant d'apprécier et éventuellement de mémoriser la quantité totale de particules ingérées. The object of the invention is therefore to remedy this drawback by equipping each turbojet with a device making it possible to assess and possibly store the total amount of particles ingested.
D'autre part, on connaît par le brevet américain US
A-4 328 462 un détecteur d'érosion installé sur une turbomachine. Ce détecteur se présente sous la forme d'une capsule érodable, métallique, placée en saillie dans le flux du fluide, air-sable par exemple, sur le rotor du compresseur. Cette capsule renferme une inductance dont la variation des caractéristiques traduit le niveau d'érosion atteint.On the other hand, we know from the US patent
A-4 328 462 an erosion detector installed on a turbomachine. This detector is in the form of an erodible, metallic capsule, projecting into the flow of the fluid, air-sand for example, on the compressor rotor. This capsule contains an inductor whose variation in characteristics reflects the level of erosion reached.
Ce détecteur présente l'inconvénient de perturber l'écoulement aérodynamique du fluide dans la veine de la turbomachine en pénalisant ainsi son rendement. De plus, il n'est sensible qu'aux particules circulant dans la veine à la hauteur où la capsule est disposée. This detector has the drawback of disturbing the aerodynamic flow of the fluid in the vein of the turbomachine, thereby penalizing its efficiency. In addition, it is only sensitive to particles circulating in the vein at the height where the capsule is placed.
Le but de l'invention est donc de proposer un autre type de détection ne perturbant pas ltécoulement du fluide dans la veine et capable de mieux détecter la quantité de particules circulant à différentes hauteurs dans la veine de la turbomachine. The object of the invention is therefore to propose another type of detection which does not disturb the flow of the fluid in the stream and capable of better detecting the quantity of particles circulating at different heights in the stream of the turbomachine.
RESUME DE L'INVENTION
L'objet principal de l'invention est donc une turbomachine équipée d'au moins un dispositif indicateur de quantité de particules absorbées par la turbomachine et comportant au moins une face exposée à un flux d'air rentrant à l'intérieur de la turbomachine, cette dernière comportant des éléments mécaniques tels que des bras de carter et des aubes de redresseur d'une soufflante exposés au flux par au moins une face.SUMMARY OF THE INVENTION
The main object of the invention is therefore a turbomachine equipped with at least one device indicating the quantity of particles absorbed by the turbomachine and comprising at least one face exposed to a flow of air returning inside the turbomachine, the latter comprising mechanical elements such as casing arms and stator vanes of a fan exposed to the flow by at least one face.
Selon l'invention, la face de l'indicateur exposé au flux remplace au moins en partie la face avant d'un des éléments mécaniques, de manière à s'intégrer à la turbomachine sans modifier le volume exposé au flux d'air rentrant. According to the invention, the face of the indicator exposed to the flow at least partially replaces the front face of one of the mechanical elements, so as to integrate with the turbomachine without modifying the volume exposed to the reentry air flow.
Dans une première réalisation principale, le dispositif est une éprouvette érodable dont la face exposée possède une couche érodable remplaçant le bord d'attaque avant d'un bras. In a first main embodiment, the device is an erodible test tube whose exposed face has an erodible layer replacing the leading edge of an arm.
Dans ce cas, le bras a de préférence des faces intérieures inclinées en queue d'aronde longitudinale dans laquelle l'éprouvette peut coulisser pour son montage et son démontage. In this case, the arm preferably has internal faces inclined in a longitudinal dovetail in which the test piece can slide for its assembly and disassembly.
L'éprouvette peut se compléter d'un pied longitudinal faisant office de fond de la queue d'arcnde. The test piece may be completed with a longitudinal foot serving as the bottom of the arc tail.
L'éprouvette peut également être équipée de deux baguettes ayant une face inclinée pour prendre appui chacune contre les faces intérieures inclinée de la queue d'aronde du bras au moyen d'un ou plusieurs ressorts pour chaque baguette. The test piece can also be equipped with two rods having an inclined face to bear each against the inclined internal faces of the dovetail of the arm by means of one or more springs for each rod.
Une deuxième réalisation principale est un piège à particule constitué d'un bras inférieur dont la face exposée est perforée et d'un bac placé au-dessous du bras, en communication avec une cavité intérieure du bras, pour que les particules recueillies tombent dans le bac. A second main embodiment is a particle trap consisting of a lower arm whose exposed face is perforated and of a container placed below the arm, in communication with an interior cavity of the arm, so that the particles collected fall into the bac.
LISTE DES FIGURES
L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description détaillée suivante et qui est annexée de trois figures représentant respectivement - figure 1, en coupe schématique, les endroit où peuvent être implantés les dispositifs selon l'invention dans un turboréacteur - figure 2, en coupe, une première réalisation de l'invention invention - figure 3, en coupe partielle une deuxième réalisation de l'invention. LIST OF FIGURES
The invention and its various technical characteristics will be better understood on reading the following detailed description which is annexed to three figures representing, respectively - FIG. 1, in schematic section, the place where the devices according to the invention can be installed in a turbojet engine - Figure 2, in section, a first embodiment of the invention - Figure 3, in partial section a second embodiment of the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE DEUX MODES DE REALISATION
DE L'INVENTION
La figure 1 représente en coupe partielle un turboréacteur utilisé sur les avions civils. On distingue, à l'avant de ce turboréacteur, la soufflante 1 constituée en particulier d'un rotor 2 tournant à l'intérieur d'un carter 7. On distingue en particulier un canal extérieur 4 du flux d'air aspiré par les pales 8 du rotor 2. A travers ce canal extérieur 4 sont disposés des bras 3 et 5 permettant de participer à la tenue mécanique de l'ensemble.DETAILED DESCRIPTION OF TWO EMBODIMENTS
OF THE INVENTION
Figure 1 shows in partial section a turbojet engine used on civil aircraft. There is, at the front of this turbojet, the fan 1 made up in particular of a rotor 2 rotating inside a casing 7. There is in particular an external channel 4 of the air flow drawn in by the blades 8 of the rotor 2. Through this outer channel 4 are arranged arms 3 and 5 making it possible to participate in the mechanical strength of the assembly.
Sur l'un des bras 3 fixé au carter 7 se trouve une éprouvette 6 constituant la première réalisation possible du dispositif selon l'invention. Cette éprouvette 6 est placée sur le devant du bras 3. On one of the arms 3 fixed to the casing 7 is a test tube 6 constituting the first possible embodiment of the device according to the invention. This test tube 6 is placed on the front of the arm 3.
L'un des bras inférieurs 5, fixé au carter 1, a une partie avant 9 perforée. I1 constitue la deuxième réalisation du dispositif indicateur utilisé dans l'invention. One of the lower arms 5, fixed to the casing 1, has a perforated front part 9. I1 constitutes the second embodiment of the indicator device used in the invention.
On comprend ainsi que le dispositif indicateur utilisé dans l'invention est placé de manière à recevoir une très grande partie du flux d'air utilisé dans la turbomachine. I1 est donc placé à un endroit optimal pour réaliser une mesure concernant la quantité de particules nocives ou abrasives ingérées par le turboréacteur. It is thus understood that the indicator device used in the invention is placed so as to receive a very large part of the air flow used in the turbomachine. It is therefore placed at an optimal location for carrying out a measurement concerning the quantity of harmful or abrasive particles ingested by the turbojet.
En référence à la figure 2, on distingue la partie avant d'un bras 3 de la figure 1. Le dispositif indicateur utilisé dans cette solution est donc une éprouvette 6 placée sur le devant de ce bras 3. With reference to FIG. 2, a distinction is made between the front part of an arm 3 of FIG. 1. The indicating device used in this solution is therefore a test tube 6 placed on the front of this arm 3.
L'éprouvette 6 a une forme identique à celle que le bord d'attaque devrait avoir sans la présence de cette éprouvette 6, comme le montre la figure 2. Elle est recouverte, en particulier sur sa face avant 20, par une couche érodable 10 (abradable en langue anglaise), c'est à-dire pouvant être attaquée par abrasion par les particules en mouvement qui rentrent à l'intérieur de la soufflante. The test piece 6 has a shape identical to that which the leading edge would have without the presence of this test piece 6, as shown in FIG. 2. It is covered, in particular on its front face 20, by an erodible layer 10 (abradable in English), that is to say which can be attacked by abrasion by the moving particles which enter inside the blower.
Différents moyens peuvent être utilisés pour indiquer le niveau d'abrasion de la couche érodable 10 de l'éprouvette 6. En effet, la couche 10 peut être un revêtement multicouche, avec des couches de couleur différentes. On peut également prévoir dans cette couche érodable 10 des parties plus ou moins fragiles pour provoquer par abrasion une modification de forme. Il est également possible d'utiliser la détection électrique ou électronique pour mesurer cette abrasion. Different means can be used to indicate the level of abrasion of the erodible layer 10 of the test piece 6. Indeed, the layer 10 can be a multilayer coating, with layers of different color. One can also provide in this erodible layer 10 more or less fragile parts to cause by abrasion a change in shape. It is also possible to use electrical or electronic detection to measure this abrasion.
L'éprouvette 6 n'est pas nécessairement d'une longueur égale à la longueur du bras 3. Elle peut par exemple être relativement courte pour abaisser le coût de production du dispositif en simplifiant également son système de fixation. The test piece 6 is not necessarily of a length equal to the length of the arm 3. It can for example be relatively short to lower the production cost of the device by also simplifying its fixing system.
A ce sujet, l'éprouvette 6 est de préférence montée coulissante sur le bras 3, pour permettre son montage et son démontage. L'exemple de la figure 2 montre que lléprouvette 6 a un pied longitudinal 11 pouvant être introduit dans le bras 3, perpendiculairement au plan de la figure 2, notamment à l'intérieur de deux parois internes 12 inclinées en queue d'aronde. L'ensemble peut alors être complété de deux baguettes 13 possédant une face inclinée à placer en face des faces internes inclinées 12 du bras 3. Un ou plusieurs ressorts 14 permettent de maintenir chacune des baguettes 13 contre ces faces internes inclinées 12, chacun des ressorts 14 prenant appui sur une nervure 15 reliant le pied 11 à l'éprouvette 6. On comprend ainsi que cette dernière puisse être montée coulissante et sans jeu sur le devant du bras 3, grâce à ce dispositif élastique agissant sur les faces intérieures inclinées 12. In this regard, the test piece 6 is preferably slidably mounted on the arm 3, to allow its assembly and disassembly. The example of FIG. 2 shows that the specimen 6 has a longitudinal base 11 which can be introduced into the arm 3, perpendicular to the plane of FIG. 2, in particular inside two internal walls 12 inclined in dovetail. The assembly can then be completed with two rods 13 having an inclined face to be placed opposite the inclined internal faces 12 of the arm 3. One or more springs 14 make it possible to hold each of the rods 13 against these inclined internal faces 12, each of the springs 14 resting on a rib 15 connecting the foot 11 to the specimen 6. It is thus understood that the latter can be mounted sliding and without play on the front of the arm 3, thanks to this elastic device acting on the inclined inner faces 12.
Ce type d'éprouvette 6 peut être étalonné préalablement en laboratoire pour déterminer la loi représentant l'usure de la couche 10, en fonction du débit de particules injectées et du temps d'exposition. This type of test tube 6 can be calibrated beforehand in the laboratory to determine the law representing the wear of the layer 10, as a function of the flow rate of particles injected and the exposure time.
De cette manière, il est possible de déterminer les périodes de visites à effectuer auprès de l'éprouvette 6 pour en tirer les conclusions nécessaires concernant la turbomachine sur laquelle elle est placée.In this way, it is possible to determine the inspection periods to be carried out with the test piece 6 in order to draw the necessary conclusions therefrom concerning the turbomachine on which it is placed.
On constate que ce type d'éprouvette ne perturbe pas le fonctionnement et notamment l'aérodynamisme d'un turboréacteur. Sa position dans un bras du carter permet un montage et un démontage relativement facile. De plus, elle est visible depuis l'avant du turboréacteur. It is found that this type of test tube does not disturb the operation and in particular the aerodynamics of a turbojet. Its position in an arm of the casing allows relatively easy assembly and disassembly. In addition, it is visible from the front of the turbojet engine.
En référence à la figure 3, la deuxième réalisation possible du dispositif indicateur utilisé dans l'invention est disposé dans le bras inférieur 5 de la soufflante 1 de la figure 1. En fait, le dispositif indicateur est constitué du bras inférieur 5 lui-même. En effet, sa partie avant 9 est perforée d'une multitude de trous 17. De la sorte, une partie des particules du fluide circulant dans le canal extérieur pénètre dans ces trous 17. Elles sont recueillies à l'intérieur du bras inférieur 5 dans une cavité 18 délimitée par une cloison 21 à l'intérieur du bras 5. L'ensemble se complète d'un bac 19 placé en-dessous du bras inférieur 5 et mis en communication avec la cavité 18. On comprend ainsi que les particules captées par le bras inférieur 5 tombe à l'intérieur de ce bac 19. Referring to Figure 3, the second possible embodiment of the indicator device used in the invention is arranged in the lower arm 5 of the fan 1 of Figure 1. In fact, the indicator device consists of the lower arm 5 itself . Indeed, its front part 9 is perforated with a multitude of holes 17. In this way, part of the particles of the fluid flowing in the external channel enters these holes 17. They are collected inside the lower arm 5 in a cavity 18 delimited by a partition 21 inside the arm 5. The assembly is completed with a tank 19 placed below the lower arm 5 and placed in communication with the cavity 18. It is thus understood that the particles collected by the lower arm 5 falls inside this tank 19.
De la sorte, lors de la maintenance du turboréacteur, les opérateurs peuvent effectuer des visites régulières du bac 19 et le vider éventuellement. In this way, during maintenance of the turbojet, operators can make regular visits to tank 19 and empty it if necessary.
Comme pour la première réalisation, cette deuxième réalisation ne modifie pas l'aérodynamisme du turboréacteur, et son entretien et son inspection sont aisés. As in the first embodiment, this second embodiment does not modify the aerodynamics of the turbojet engine, and its maintenance and inspection are easy.
Bien entendu, un étalonnage préalable est pratiqué dans un laboratoire pour pouvoir déterminer et fixer la loi régissant le débit de particules injectées, le temps et la quantité de particules récupérées compte tenu de la géométrie du bras inférieur et de la surface représentée par les trous 17. Of course, a preliminary calibration is practiced in a laboratory to be able to determine and fix the law governing the flow of injected particles, the time and the quantity of particles recovered taking into account the geometry of the lower arm and the surface represented by the holes 17 .
La description des deux réalisations représentées par les figures 2 et 3 ne sont que des exemples de réalisation. Le concept principal de l'invention étant d'effectuer un contrôle du flux rentrant dans le canal extérieur au niveau du bord d'attaque d'un ou de plusieurs bras, en utilisant un dispositif ayant la même forme que ces bras. The description of the two embodiments represented by FIGS. 2 and 3 are only examples of embodiment. The main concept of the invention being to carry out a control of the flow entering the outer channel at the leading edge of one or more arms, using a device having the same shape as these arms.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9303719A FR2703401B1 (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Turbomachine equipped with a device indicating the quantity of absorbed particles. |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9303719A FR2703401B1 (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Turbomachine equipped with a device indicating the quantity of absorbed particles. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2703401A1 true FR2703401A1 (en) | 1994-10-07 |
FR2703401B1 FR2703401B1 (en) | 1995-05-12 |
Family
ID=9445544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR9303719A Expired - Lifetime FR2703401B1 (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Turbomachine equipped with a device indicating the quantity of absorbed particles. |
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- 1993-03-31 FR FR9303719A patent/FR2703401B1/en not_active Expired - Lifetime
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