FR2975435A1 - Dispositif de degivrage d'un bec de separation de turbomachine - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de dégivrage (16) d'un bec de séparation de turbomachine, le bec de séparation étant formé par une virole interne et une virole externe, la virole interne étant pourvue d'une première bride de fixation (10a) et d'une deuxième bride de fixation (10b), le dispositif de dégivrage (16) comportant : - un conduit intérieur d'alimentation en air apte à injecter de l'air dans le bec de séparation ; - une paroi externe supérieure agencée de façon à ce que la virole externe puisse être fixée en appui sur cette paroi externe supérieure ; - des premiers moyens de fixation (22) aptes à être fixés à la première bride de fixation (10a); - des seconds moyens de fixation (23) aptes à être fixés à la deuxième bride de fixation (10b).

Description

DISPOSITIF DE DEGIVRAGE D'UN BEC DE SEPARATION DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un dispositif de dégivrage des parties avant d'une s turbomachine, et plus précisément du bec de séparation d'une turbomachine. L'invention concerne également un bec de dégivrage pourvu d'un tel dispositif de dégivrage, ainsi qu'une turbomachine comportant un tel dispositif de dégivrage. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR Les avions durant leurs missions vont rencontrer des conditions atmosphériques très 10 diverses. Ces conditions sont différentes suivant les lieux géographiques rencontrés, les saisons, mais aussi de l'altitude de vol. Dans des conditions dites « givrantes », les turboréacteurs aspirent de l'air humide et froid qui va provoquer la formation de glace sur certains composants. Différents paramètres et différentes caractéristiques vont limiter ou augmenter 15 l'importance de la masse de glace formée. Les composants situés à l'avant de la turbomachine, en particulier le bec de séparation, sont sensibles au givre et ne subissent pas ou pas suffisamment les effets de la force centrifuge susceptibles de les protéger d'une accumulation importante de glace lors d'un vol prolongé en conditions atmosphériques givrantes. 20 Une solution habituellement employée pour limiter les conséquences du givre et pour dégivrer les pièces consiste à utiliser un système de réchauffage avec de l'air chaud qui est prélevé sur le compresseur de la turbomachine. Pour cela, l'état de la technique propose d'insérer dans le bec de séparation un conduit d'entrée d'air qui injecte de l'air issu du compresseur haute pression dans le 25 bec de séparation. Toutefois, les becs de séparation présentent des dimensions de plus en plus réduites, de sorte qu'il est de plus en plus difficile d'insérer des conduits dans le bec de séparation. D'autant que l'espace intérieur du bec de séparation est déjà occupé par un diamètre de centrage qui permet de centrer la virole externe du bec de 2 séparation par rapport à la virole interne du bec de séparation. Par conséquent, une fois ce diamètre de centrage mis en place dans le bec de séparation, l'espace laissé libre pour le conduit d'entrée d'air est réduit, de sorte que la quantité d'air issue du compresseur haute pression que l'on peut injecter dans le bec de séparation est limitée. Par conséquent, l'efficacité du dégivrage du bec de séparation diminue lorsque les dimensions du bec de séparation diminuent. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif de dégivrage d'un bec de séparation de turbomachine qui dégivre efficacement le bec de séparation, même si celui-ci présente des dimensions réduites. Pour ce faire, est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un dispositif de dégivrage d'un bec de séparation de turbomachine, le bec de séparation étant formé par une virole interne et une virole externe, la virole interne étant pourvue d'une première bride de fixation et d'une deuxième bride de fixation, le dispositif de dégivrage comportant : - un conduit intérieur d'alimentation en air apte à injecter de l'air dans le bec de séparation; - une paroi externe supérieure agencée de façon à ce que la virole externe puisse être fixée en appui sur cette paroi externe supérieure ; - des premiers moyens de fixation aptes à être fixés à la première bride de fixation ; - des seconds moyens de fixation aptes à être fixés à la deuxième bride de fixation.
Ainsi, l'invention propose de supprimer le diamètre de centrage du bec de séparation et le conduit d'entrée d'air, qui étaient dans l'art antérieur deux pièces distinctes, et de remplacer ces deux pièces distinctes de l'art antérieur par le dispositif de dégivrage selon l'invention qui permet à la fois d'injecter de l'air dans le bec de séparation et de réaliser le centrage de la virole externe par rapport à la virole 3 interne. Ainsi, le fait d'utiliser une seule pièce au lieu de deux permet un gain de place à l'intérieur du bec de séparation, ce qui permet d'injecter des quantités d'air plus importantes dans le bec de séparation, même lorsque celui-ci présente des dimensions réduites, ce qui permet d'avoir un dégivrage efficace. En effet, contrairement aux becs de dégivrage de l'art antérieur dans lesquels on devait réserver un espace dans le bec de séparation pour le diamètre de centrage, on propose selon l'invention de supprimer le diamètre de centrage et de se servir de la surface extérieure du conduit intérieur d'alimentation pour réaliser le centrage. Le dispositif de dégivrage permet donc à la fois de centrer le bec de séparation, et d'acheminer de l'air dans la zone la plus mince du bec de séparation. La première fonction de centrage est donc réalisée par la partie extérieure du dispositif de dégivrage, tandis que la fonction de dégivrage est réalisée par la partie intérieure du dispositif de dégivrage. Ainsi, pour une même dimension de bec de séparation, le conduit intérieur d'alimentation en air peut présenter des dimensions plus importantes que dans l'art antérieur, de sorte que le dégivrage est plus efficace. Le dispositif de dégivrage selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniques possibles. Selon un mode de réalisation, le conduit intérieur d'alimentation en air présente une section oblongue, ce qui permet d'injecter une grande quantité d'air dans le bec de séparation, tout en ayant une forme adaptée à l'espace intérieur du bec de séparation. Le dispositif de dégivrage présente de préférence une section oblongue de façon à avoir une forme adaptée à l'espace intérieur du bec de séparation et à pouvoir injecter le maximum d'air dans le bec de séparation. En outre, le fait que le dispositif de dégivrage présente une large surface supérieure permet d'avoir une grande surface d'appui pour la virole externe de façon à améliorer son centrage et sa fixation. Le dispositif de dégivrage selon l'invention comporte de préférence une entrée d'air reliée au conduit intérieur d'alimentation en air, l'entrée d'air étant apte à être raccordée à des moyens de prélèvement d'air sur un compresseur de la 4 turbomachine. L'entrée d'air présente de préférence des dimensions standards, c'est-à-dire semblables aux dimensions des entrées d'air des dispositifs de dégivrage de l'art antérieur de façon à ce que cette entrée d'air puisse se raccorder aux moyens de prélèvement d'air de dégivrage déjà existants.
Avantageusement, l'entrée d'air présente une section cylindrique de façon à faciliter son emmanchement sur les tubes auxquelles elle doit être raccordée. Selon un mode de réalisation, chaque moyen de fixation comporte deux pattes de fixation percées chacune par un trou. Chaque patte de fixation est de préférence agencée de façon à ce que, lorsque ladite patte de fixation vient en appui contre la virole interne, le trou de ladite patte de fixation est aligné avec un trou d'une des brides de fixation. Selon un mode de réalisation, la paroi externe supérieure est pourvue de deux orifices, chaque orifice étant apte à recevoir un écrou prisonnier. Les deux orifices permettent de fixer la virole externe sur la paroi externe supérieure du dispositif de dégivrage. Le fait que les orifices soient aptes à recevoir des écrous prisonniers est particulièrement avantageux, car ainsi, le virole externe peut être fixée sur le dispositif de dégivrage, même si sa paroi externe supérieure est difficile d'accès. Le dispositif de dégivrage est de préférence réalisé au moyen de cire perdue de fait des nombreuses cavités qu'il contient.
Un autre aspect de l'invention concerne également un bec de séparation comportant un dispositif de dégivrage selon le premier aspect de l'invention. Avantageusement, le bec de séparation comporte une virole externe formée par plusieurs panneaux, au moins une partie de ces panneaux étant assemblés entre eux par l'intermédiaire du dispositif de dégivrage. Ainsi, le dispositif de dégivrage permet non seulement d'injecter de l'air dans le bec de séparation, de centrer la virole externe, mais également d'assembler des panneaux de la virole externe. On réalise ainsi une économie du nombre de composants d'assemblage utilisés. Le bec de séparation comporte de préférence plusieurs dispositifs de dégivrage selon le premier aspect de l'invention.
Ces dispositifs de dégivrage sont de préférence répartis circonférentiellement dans le bec de dégivrage. Un troisième aspect de l'invention concerne également une turbomachine comportant un bec de séparation selon le premier aspect de l'invention. 5 BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - La figure 1, une vue en coupe d'une turbomachine dans laquelle un dispositif de dégivrage selon un mode de réalisation de l'invention peut être installé; - La figure 2, une vue en coupe schématique du bec de séparation de la turbomachine de la figure 1 ; - La figure 3, une vue en perspective d'un dispositif de dégivrage selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 4, une vue en coupe du dispositif de la figure 3 ; - La figure 5, une vue de côté de l'espace intérieur du bec de dégivrage de la figure 2 dans lequel on a installé le dispositif de dégivrage de la figure 3 ; - Les figures 6 à 8, les différentes étapes de fixation de la virole externe du bec de séparation sur le dispositif de dégivrage de la figure 3.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de références identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION La figure 1 représente en coupe une turbomachine dans laquelle le dispositif de dégivrage selon l'invention est de préférence installé.
La turbomachine s'étend suivant un axe de référence 13. Dans ce document, on désigne par « axiale » une direction parallèle à cet axe de référence et par « radiale » une direction perpendiculaire à cet axe de référence. Cette turbomachine comporte une première soufflante 1 derrière laquelle le flux d'air est séparé en un flux primaire 2 qui circule dans une veine primaire 4 et un flux 6 secondaire 3 qui circule dans une veine secondaire 5. Le flux primaire 2 et le flux secondaire 3 sont séparés par un bec de séparation 6 représenté plus précisément sur la figure 2. Ce bec de séparation 6 est formé par l'intersection d'une virole interne 7 et d'une virole externe 8. La virole interne 7 est formée par l'assemblage de couronnes 9a, 9b, 9c aptes à porter des aubes mobiles ou des redresseurs. La première couronne 9a est assemblée à la deuxième couronne 9b par l'intermédiaire d'une première bride de fixation 10a. La deuxième couronne 9b est assemblée à la troisième couronne 9c par l'intermédiaire d'une deuxième bride de fixation 10b. La première bride de fixation 10a est formée par un épaulement 11 a de la première couronne 9a en appui axial contre un épaulement 11 b de la deuxième couronne 9b. Ces deux épaulement 11 a, 11 b sont percés chacun par un trou et assemblés par un système vis-écrou 14a placé dans ces trous. La deuxième bride de fixation 10b est formée par un épaulement 12a de la deuxième couronne 9b en appui axial contre un épaulement 12b de la troisième couronne 9c. Ces deux épaulement 12a, 12b sont percés chacun par un trou et assemblés par un système vis-écrou 14b placé dans ces trous. La virole externe 8 est formée par plusieurs plaques 15a, 15b, 15c vissées entre elles. Comme expliqué précédemment, il est nécessaire de centrer la virole externe 8 par rapport à la virole interne 7. En outre, il est avantageux d'injecter de l'air issu du compresseur haute pression dans le bec de séparation 6 afin de le dégivrer en cas de conditions givrantes. Pour ce faire, est proposé un dispositif de dégivrage 16 représenté sur les figures 3 et 4. Ce dispositif de dégivrage comporte un conduit intérieur d'alimentation en air 17 apte à injecter de l'air dans le bec de séparation 6. Ce conduit intérieur d'alimentation en air 17 présente une section transversale oblongue. Le conduit intérieur d'alimentation en air 17 est raccordé à une entrée d'air 21 qui présente de préférence une section cylindrique et dans laquelle des tubes d'alimentation en air issu du compresseur haute pression peuvent être emmanchés. Les sections du conduit intérieur d'alimentation en air 17 et de l'entrée d'air 21 peuvent être ajustées en fonction du débit d'air que l'on veut injecter dans le bec de séparation. 7 Le conduit intérieur d'alimentation en air 17 présente une paroi externe supérieure 18 qui forme la paroi externe supérieure 18 du dispositif de dégivrage. Cette paroi externe supérieure 18 est de préférence conformée de façon à ce que un panneau 15b de la virole externe 8 puisse venir en appui radial sur cette paroi externe supérieure 18. Cette paroi externe supérieure 18 est de préférence percée par au moins deux orifices 19 aptes à recevoir des écrous prisonniers. Chacun de ces orifices 19 est entouré par deux trous 20 permettant de serrer l'écrou prisonnier une fois qu'il est dans l'orifice 19.
Le dispositif de dégivrage 16 comporte également de préférence des premiers moyens de fixation 22 aptes à être fixés à la première bride de fixation 10a et des seconds moyens de fixation 23 aptes à être fixés à la deuxième bride de fixation 10b. Chaque moyen de fixation 22, 23 comporte deux pattes de fixation 25, 26 percées chacune par un trou 27. Chaque patte de fixation 25, 26 est agencée de façon à ce que, lorsque ladite patte de fixation 25, 26 vient en appui radial contre la virole interne 7, le trou 27 de ladite patte de fixation 25, 26 est aligné avec un trou d'une des brides de fixation 10a, 10b. La distance Dl entre les premiers moyens de fixation 22 et les deuxième moyens de fixation 23 est sensiblement égale à la distance D2 entre la première bride de fixation 10a et la deuxième bride de fixation 10b, de sorte que le dispositif de dégivrage peut être inséré entre les deux brides de fixation 10a, 10b et de sorte que, lorsque le dispositif de dégivrage est inséré entre les deux brides de fixation 10a, 10b, les moyens de fixation 22, 23 sont en appui axial contre les brides de fixation 10a, 10b. Le dispositif de dégivrage est donc dimensionné pour venir en appui radial sur la 25 deuxième couronne 9b, entre les deux brides de fixation 10a, 10b. Comme représenté sur les figures 5 et 6, l'entrée d'air 21 est de préférence positionnée de façon à ce que, lorsque les pattes de fixation 25, 26 sont en appui radial contre la deuxième couronne 9b, l'entrée d'air 21 passe au dessus de la deuxième bride de fixation 10b, de façon à ce que l'entrée d'air se trouve au dessus 30 de la troisième couronne 9c. Pour cela, la deuxième bride de fixation 10b est de 8 préférence découpée localement de façon à comporter des évidements locaux 29 permettant de faire passer l'entrée d'air 21 au dessus de la deuxième bride 10b. Etant donné la forme du dispositif de dégivrage, ce dernier est de préférence réalisé par des procédés de fonderie tels que la cire perdue.
La fixation du dispositif de dégivrage des figures 3 et 4 dans le bec de séparation de la figure 2 est maintenant décrite en référence aux figures 6 à 8. Le dispositif de dégivrage 16 est donc posé en appui radial sur la deuxième couronne 9b. Le dispositif de dégivrage est rendu solidaire des brides de fixations 10a, 10b grâce à des systèmes vis-écrou qui traversent à la fois les trous des brides de fixation et ceux des pattes de fixation 22, 23. Un tube d'alimentation 28 en air issu du compresseur haute pression est ensuite emmanché sur l'entrée d'air 21 du dispositif de dégivrage 19 (figure 6). Les panneaux 15a qui forment la partie avant de la virole externe 8 sont ensuite positionnés en appui radial sur la paroi externe supérieure 18 du dispositif de dégivrage 16 (figure 7). Les panneaux 15b qui forment une partie de la virole externe 8 sont ensuite posés en appui radial sur la paroi externe supérieure 18 du dispositif de dégivrage. Les écrous prisonniers 30 sont ensuite insérés de façon à assembler les panneaux 15a et 15b et le dispositif de dégivrage 16. Ainsi, les panneaux 15a et 15b sont assemblés ensemble par l'intermédiaire du dispositif de dégivrage 16, ce qui permet de diminuer le nombre de pièces d'assemblage utilisées. Une fois mis en place dans le bec de séparation, le dispositif de dégivrage 16 est donc totalement inclus dans l'espace intérieur au bec de séparation. Le dispositif de dégivrage présente donc une hauteur H1 inférieure à la hauteur H2 de l'espace intérieur du bec de séparation au niveau de la deuxième couronne 9b.
En outre, la virole externe 8 formée par les panneaux 15a, 15b est centrée grâce au dispositif de dégivrage. Des dispositifs de dégivrage 16 tel que celui décrit en référence aux figures 3 et 4 sont de préférence installés dans le bec de séparation sur toute la circonférence du bec de séparation. Ainsi, on installe de préférence dans le bec de séparation six dispositifs de dégivrage 16. Pour avoir un dégivrage efficace, il suffit de raccorder quatre de ces six dispositifs de dégivrage à des tubes d'alimentation en air issu du 9 compresseur haute pression. Les deux autres dispositifs de dégivrage 16 servent uniquement à la fixation des panneaux 15a, 15b et au centrage de la virole externe 8. Les évidements locaux 29 dans la deuxième bride de fixation sont de préférence réalisés uniquement aux endroits où une entrée d'air 21 d'un dispositif de dégivrage passe. Le dispositif de dégivrage selon l'invention permet donc, dans une seule pièce à la fois de centrer le bec de séparation, mais également d'acheminer une grande quantité d'air dans le bec de séparation. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, le nombre et la forme des pièces qui forment le bec de séparation ne sont pas limitatifs. En outre, on pourrait imaginer d'avoir plus ou moins de dispositifs de dégivrage dans le bec de séparation.
Par ailleurs, le dispositif de dégivrage a été décrit en détail dans le cas où il permet de dégivrer un bec de séparation. Toutefois, le dispositif de dégivrage selon l'invention pourrait également être utilisé pour dégivrer en outre les aubes de redresseur juxtaposées au bec de séparation.20

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de dégivrage (16) d'un bec de séparation (6) de turbomachine, le s bec de séparation (6) étant formé par une virole interne (7) et une virole externe (8), la virole interne (7) étant pourvue d'une première bride de fixation (10a) et d'une deuxième bride de fixation (10b), le dispositif de dégivrage (16) comportant : - un conduit intérieur d'alimentation en air (17) apte à injecter de l'air 10 dans le bec de séparation (6); - une paroi externe supérieure (18) agencée de façon à ce que la virole externe (8) puisse être fixée en appui sur cette paroi externe supérieure (18); - des premiers moyens de fixation (22) aptes à être fixés à la première 15 bride de fixation (10a); - des seconds moyens de fixation (23) aptes à être fixés à la deuxième bride de fixation (10b).
  2. 2. Dispositif de dégivrage (16) selon la revendication précédente, dans lequel 20 le conduit intérieur d'alimentation en air (17) présente une section oblongue.
  3. 3. Dispositif de dégivrage (16) selon l'une des revendications précédentes, comportant une entrée d'air (21) reliée au conduit intérieur d'alimentation en air (17), l'entrée d'air (21) étant apte à être raccordée à des moyens de 25 prélèvement d'air (29) sur un compresseur de la turbomachine.
  4. 4. Dispositif de dégivrage (16) selon la revendication précédente, dans lequel l'entrée d'air (21) présente une section cylindrique. 30
  5. 5. Dispositif de dégivrage (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque moyen de fixation (22, 23) comporte deux pattes de fixation (25, 26) percées chacune par un trou (27). 10
  6. 6. Dispositif de dégivrage (16) selon la revendication précédente, dans lequel chaque patte de fixation (25, 26) est agencée de façon à ce que, lorsque ladite patte de fixation (25, 26) vient en appui contre la virole interne (8), le trou (27) de ladite patte de fixation (25, 26) est aligné avec un trou d'une des brides de fixation (10a, 10b).
  7. 7. Dispositif de dégivrage (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la paroi externe supérieure (18) est pourvue de deux orifices (19), chaque orifice (19) étant apte à recevoir un écrou prisonnier (30).
  8. 8. Bec de séparation (6) comportant au moins un dispositif de dégivrage (16) selon l'Une des revendications précédentes.
  9. 9. Bec de séparation (6) selon la revendication précédente, le bec de 15 séparation (16) comportant une virole externe (8) formée par plusieurs panneaux (15a, 15b, 15c), au moins une partie de ces panneaux (15a, 15b, 15c) étant assemblés entre eux par l'intermédiaire du dispositif de dégivrage (16). 20
  10. 10. Turbomachine comportant un bec de séparation (6) selon l'une des revendications 8 ou 9.
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