FR2943725A1

FR2943725A1 - Capot d'entree tournant pour turbomachine, comprenant une extremite avant en forme de tige

Info

Publication number: FR2943725A1
Application number: FR0952055A
Authority: FR
Inventors: Mickael Delapierre; Herve Gignoux; Gael Loro; Sylvie Wintenberger
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-01
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: FR2943725B1

Abstract

La présente invention se rapporte à un capot d'entrée tournant (30) pour turbomachine, dont l'extrémité avant prend la forme d'une tige (44), excentrée ou non vis-à-vis de l'axe de rotation de ce capot (30).

Description

1 CAPOT D'ENTREE TOURNANT POUR TURBOMACHINE, COMPRENANT UNE EXTREMITE AVANT EN FORME DE TIGE

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale au domaine des turbomachines, et plus particulièrement aux turbomachines pour aéronef, de préférence du type turboréacteurs. Plus précisément, l'invention concerne le capot d'entrée tournant équipant ces turbomachines. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un tel capot d'entrée tournant est généralement constitué de deux parties fixées l'une à l'autre, la partie avant en forme de cône, et la partie arrière en forme de virole. De manière connue, l'extrémité arrière de la virole arrière affleure les plateformes des aubes de soufflante, en se situant dans la continuité aérodynamique avant de celles-ci. Le cône avant présente quant à lui une extrémité avant en forme de pointe de cône centrée sur l'axe de rotation du capot d'entrée, correspondant également à l'axe longitudinal de la soufflante et de l'ensemble de la turbomachine. Cette pointe est connue pour être un point de la turbomachine favorisant l'accrétion de glace, étant donné que son centrage sur l'axe de rotation ne permet pas d'appliquer des forces centrifuges importantes. De ce fait, la glace se formant sur la 2 pointe de cône avant peut atteindre une taille élevée avant de se décrocher, avec le risque, lorsqu'elle finit par se désolidariser de la pointe, d'endommager les aubes de soufflante qu'elle percute.

Pour faire face à ce risque, il est connu d'implanter un système de dégivrage dont le but est de faire en sorte que la glace accrétée sur la pointe de cône avant soit éjectée avant d'atteindre une taille critique. Cependant, ce type de système est coûteux en termes de masse et d'encombrement, et surtout particulièrement délicat à mettre en place en raison de la nature tournante du capot d'entrée qui en est équipé. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un capot d'entrée tournant pour turbomachine, dont l'extrémité avant prend la forme d'une tige. En fonctionnement, la tige qui porte à son extrémité libre de la glace accrétée a tendance à fléchir, avec pour conséquence d'écarter cette glace de l'axe moteur. La glace est alors soumise à des forces centrifuges conséquentes, qui favorisent son éjection, et qui lui permettent de se désolidariser de la tige avant qu'elle n'atteigne une taille critique vis-à-vis du risque d'endommagement des aubes de soufflante situées en aval. 3 Ainsi, l'invention présente l'avantage de reposer sur une conception simple, offrant une très grande fiabilité, et peu pénalisante en termes de coûts et d'encombrement.

La tige, susceptible de prendre toute forme allongée sensiblement droite, présente de préférence une longueur comprise entre 50 et 150 mm. Par ailleurs, lorsque la tige adopte une section circulaire, son diamètre moyen est alors préférentiellement inférieur à 15 mm, et encore plus préférentiellement inférieur à 10 mm. De préférence, le capot d'entrée présente un axe de rotation, et la tige présente un axe sensiblement parallèle ou confondu avec cet axe de rotation. Dans le cas où les axes sont parallèles, la glace accrétée à l'extrémité libre de la tige est alors soumise à des forces centrifuges encore plus conséquentes, du fait de l'excentricité appliquée. La glace accrétée peut donc être éjectée rapidement, c'est-à-dire lorsqu'elle présente une masse encore très faible, de sorte que les risques d'endommagement des aubes de soufflante sont encore davantage diminués. Pour accentuer les forces centrifuges s'appliquant sur la glace en bout de tige, il est également possible d'incliner cette dernière par rapport à l'axe de rotation du capot, de préférence de manière à ce qu'elle s'éloigne de cet axe en allant vers l'avant. De préférence, le capot d'entrée tournant présente, de l'avant vers l'arrière, la tige, un cône avant et une virole arrière. 4 De préférence, ladite tige est réalisée en alliage Inconel, ou dans tout autre matériau métallique ou composite à haute résistance mécanique. Enfin, l'invention a également pour objet une turbomachine, de préférence pour aéronef, comprenant un capot d'entrée tournant tel que décrit ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée 10 non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1, représente une vue en demi- 15 coupe longitudinale d'une partie avant de turbomachine d'aéronef, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente schématiquement, de façon agrandie, le capot d'entrée tournant équipant 20 la turbomachine montrée sur la figure 1, lorsque celle-ci est à l'arrêt ; - la figure 2a représente schématiquement le comportement de la tige du capot d'entrée tournant durant le fonctionnement de la turbomachine, avec de la 25 glace accrétée sur cette même tige ; - les figures 3 et 3a représentent des vues similaires à celles de figures 2 et 2a, respectivement, avec le capot d'entrée tournant se présentant sous la forme d'un second mode de réalisation préféré de la 30 présente invention ; et - la figure 4 représente une vue similaire à celles des figures 2 et 3, avec le capot d'entrée tournant se présentant sous la forme d'un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention. 5 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, on peut apercevoir une partie avant 1 de turbomachine pour aéronef, du type turboréacteur, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention.

Sur la figure 1, il a seulement été représenté le compresseur basse pression 3 du générateur de gaz, qui est par exemple à double corps. La turbomachine dispose, dans une direction générale d'écoulement du fluide à travers cette turbomachine, allant de l'avant vers l'arrière comme cela est représenté schématiquement par la flèche 9, d'une entrée d'air 4, d'une soufflante 6, d'un bec de séparation des flux 14 duquel sont issus un canal primaire annulaire 16 et un canal secondaire annulaire 18 agencé radialement vers l'extérieur par rapport au canal primaire 16, et d'une virole interne 10 de support des aubages directeurs de sortie de soufflante 12. Bien entendu, ces éléments classiques connus de l'homme du métier disposent chacun d'une forme annulaire, centrée sur un axe longitudinal 22 de la turbomachine. Ainsi, le flux d'air F traversant la soufflante 6 se divise en deux flux distincts suite à son entrée au contact avec l'extrémité amont du bec de séparation 14, à savoir en un flux primaire F1 pénétrant dans le canal 16 et un flux secondaire F2 6 pénétrant dans le canal 18 et traversant les aubages directeurs de sortie de soufflante 12. En outre, la turbomachine comprend à son extrémité avant un capot d'entrée tournant 30, solidaire en rotation de la soufflante 6. De façon connue, le capot 30 présente un cône avant 32 d'axe confondu avec l'axe longitudinal 22 de la turbomachine, correspondant également à l'axe de rotation 34 de l'ensemble du capot 30 et de la soufflante 6. De plus, il intègre une virole arrière 36 montée fixement sur le cône 32, de préférence par boulons 38. Son extrémité arrière affleure les plateformes 40 des aubes de soufflante 42, en se situant dans la continuité aérodynamique avant de ces plateformes.

L'une des particularités de la présente invention réside dans le fait que l'extrémité avant du capot d'entrée tournant 30 est constituée par une tige 44, solidaire de l'extrémité avant du cône 32 à partir de laquelle elle fait saillie. Elle peut être rapportée fixement sur l'extrémité avant du cône 32, ou réalisée d'un seul tenant avec ce cône. Dans le premier mode de réalisation préféré montré sur la figure 2, la tige 44 est centrée sur les axes 22, 34, c'est-à-dire que son axe 46 est confondu avec ces mêmes axes. Il est noté que cette configuration où les axes sont confondus est rencontrée au repos avec le capot d'entrée 30 non-tournant, et de préférence également lorsqu'il tourne mais qu'aucun grêlon n'est accrété sur l'extrémité avant de la tige 44. 7 Comme visible sur la figure 2, la tige 44, de préférence réalisée en alliage métallique à haute résistance mécanique du type Inconel, prend une forme allongée sensiblement droite, de longueur L comprise entre 50 et 150 mm. Son extrémité avant 48, correspondant au point d'arrêt des lignes de flux pénétrant dans l'entrée d'air 4, peut être en forme de pointe ou de forme arrondie. La section de la tige, de préférence sensiblement constante le long de celle-ci, est préférentiellement circulaire, de diamètre moyen d inférieur à 10 mm. Alternativement, le tige pourrait présenter une section légèrement évolutive le long de celle-ci, non-nécessairement circulaire, sans sortir du cadre de l'invention.

De façon connue, un cordon d'équilibrage 50 peut équiper le cône avant 32, en étant agencé intérieurement à proximité de la liaison boulonnée avec la virole arrière 36. Ce cordon 50 a donc vocation à compenser le balourd, et présente donc une épaisseur évolutive selon la direction circonférentielle, comme montré schématiquement sur la figure 2. Sa réalisation peut consister en un alésage 52 d'axe 54 excentré par rapport aux axes 22, 34. La figure 2a montre le comportement de la tige 44 lorsque la soufflante et le capot d'entrée 30 tournent, avec la tige portant de la glace 60 à son extrémité libre ou extrémité avant 48. Cette figure montre que la tige 44 a tendance à fléchir d'une manière telle que son extrémité avant 48 se décale radialement vers l'extérieur par rapport aux axes 22, 34. Cela emporte 8 pour conséquence d'écarter la glace 60 de l'axe de rotation 34 du capot 30, et donc de soumettre cette glace à des forces centrifuges conséquentes, favorisant son éjection de la tige. Il est néanmoins indiqué que le niveau de flexion de la tige 44 a volontairement été accentué sur la figure 2a, pour des raisons évidentes de clarté de cette figure. Selon un second mode de réalisation préféré montré sur la figure 3, la tige 44 est excentrée par rapport aux axes 22, 34, c'est-à-dire que son axe 46 est parallèle à ces mêmes axes. Il est noté que cette configuration est rencontrée au repos avec le capot d'entrée 30 non-tournant, et de préférence également lorsqu'il tourne mais qu'aucun grêlon n'est accrété sur l'extrémité avant de la tige 44. La tige excentrée 44 présente néanmoins des caractéristiques identiques ou similaires à celles décrites en référence au premier mode de réalisation préféré. Elle est ici préférentiellement solidarisée à une extrémité avant tronquée 32a du cône 32, de préférence de forme plane orientée transversalement comme montré sur la figure 3. Pour compléter le cordon d'équilibrage 50 et compenser le balourd résultant essentiellement du décalage de la tige 44 par rapport à l'axe de rotation 34, il est prévu un autre cordon d'équilibrage 62, agencé intérieurement à proximité de l'extrémité avant tronquée 32a. Ce cordon 62 présente donc une épaisseur évolutive selon la direction circonférentielle, comme montré schématiquement sur la figure 3, sa réalisation pouvant également consister en un alésage 64 d'axe 66 9 excentré par rapport aux axes 22, 34. Alternativement, le balourd pourrait être compensé par une épaisseur évolutive du cône 32 dans la direction circonférentielle.

La figure 3a montre le comportement de la tige 44 lorsque la soufflante et le capot d'entrée 30 tournent, avec la tige 44 portant de la glace 60 à son extrémité libre ou extrémité avant 48. Ici aussi, cette figure montre que la tige 44 a tendance à fléchir d'une manière telle que son extrémité avant 48 se décale radialement vers l'extérieur par rapport aux axes 22, 34, même si le niveau de flexion représenté a également été volontairement accentué pour des raisons évidentes de clarté. Cela emporte pour conséquence d'écarter encore d'avantage la glace 60 de l'axe de rotation 34 du capot 30, et donc de soumettre cette glace à des forces centrifuges très conséquentes, favorisant son éjection de la tige.

Enfin, la figure 4 montre un troisième mode de réalisation préféré dans lequel l'axe 46 de la tige 44 est incliné par rapport à l'axe de rotation 34 du capot d'entrée tournant. L'angle A est par exemple compris entre 1 et 15°. Comme visible sur cette figure 4, l'inclinaison est telle que la tige 44 s'éloigne de l'axe 34 en allant vers l'avant, impliquant qu'à l'arrêt de la turbomachine, l'extrémité avant 48 est située plus loin de l'axe 34 que ne l'est l'extrémité arrière assurant le raccordement mécanique avec le cône 32. Même si le comportement de la tige 44 adopté lorsque la soufflante et le capot d'entrée 30 tournent, 10 avec la tige 44 portant de la glace 60 à son extrémité libre ou extrémité avant 48, n'a pas été représenté, il doit être compris que ce comportement est analogue à celui de la tige 44 des deux modes de réalisation précédents. En d'autres termes, la tige 44 a tendance à fléchir d'une manière telle que son extrémité avant 48 se décale radialement vers l'extérieur par rapport aux axes 22, 34. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

20 10 15 25

Claims

REVENDICATIONS1. Capot d'entrée tournant (30) pour turbomachine, caractérisé en ce que son extrémité avant 5 prend la forme d'une tige (44).
2. Capot selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige (44) présente une longueur comprise entre 50 et 150 mm.
3. Capot selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite tige (44) présente un diamètre moyen inférieur à 15 mm.
4. Capot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente un axe de rotation (34), et en ce que ladite tige (44) présente un axe (46) sensiblement parallèle ou confondu avec cet axe de rotation.
5. Capot selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite tige (44) est inclinée par à un axe de rotation (34) du capot.
6. Capot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente, de l'avant vers l'arrière, ladite tige (44), un cône avant (32) et une virole arrière (36). 305
7. Capot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite tige (44) est réalisée en alliage Inconel.
8. Turbomachine (1), de préférence pour aéronef, comprenant un capot d'entrée tournant (44) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10