FR2999235A1 - Dispositif de degivrage d'un bord d'attaque de turbomachine par encoches inclinees - Google Patents

Dispositif de degivrage d'un bord d'attaque de turbomachine par encoches inclinees Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de dégivrage d'une paroi (107) d'un bord d'attaque (100) de turbomachine (101), ledit bord d'attaque (100) étant adapté pour coopérer avec une entité (102) soumise à un flux de fluide (206), le dispositif comprenant : - des premiers moyens d'écoulement (203) du fluide le long d'une zone supérieure (204) de l'entité (102) de manière à acheminer le fluide vers la paroi (107) du bord d'attaque (100), - des deuxièmes moyens d'écoulement (105) du fluide de long d'une zone inférieure de l'entité (102) de manière à évacuer le fluide du bord d'attaque (100), caractérisé en ce que les premiers moyens d'écoulement (203) sont agencés de sorte que la paroi (107) du bord d'attaque (100) soit impactée par le fluide selon une direction non orthogonale.

Description

DISPOSITIF DE DEGIVRAGE D'UN BORD D'ATTAQUE DE TURBOMACHINE PAR ENCOCHES INCLINEES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de dégivrage d'un bord d'attaque de turbomachine, et plus particulièrement d'un bec de séparation des flux. Le domaine technique de l'invention est celui des dispositifs de dégivrage pneumatiques.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans certaines phases de vol (montée, descente...), des conditions atmosphériques dites « givrantes » peuvent être rencontrées si la température ambiante devient inférieure ou égale à zéro degré Celsius. Ces conditions peuvent conduire à des dépôts de givre sur certaines parties du moteur, notamment sur le bec de séparation des flux. Le bec de séparation des flux est un organe permettant de scinder l'air admis dans le moteur en un flux primaire et un flux secondaire. Il est notamment adapté pour coopérer avec un redresseur ramenant l'écoulement de l'air dans l'axe du moteur. Parmi les systèmes de dégivrage connus dans l'art antérieur, on distingue trois principales catégories de systèmes : les systèmes de dégivrage pneumatiques, les systèmes de dégivrage électriques, et les systèmes de dégivrage à circulation d'huile. Dans les systèmes de dégivrage pneumatiques, on prélève de l'air qui a été comprimé, et donc échauffé, dans un compresseur haute pression. Cet air est injecté à proximité des parties du moteur à dégivrer. Le principe consiste à garantir une température suffisamment élevée sur la zone à dégivrer de manière à empêcher la formation de givre. On connaît un dispositif de dégivrage d'un bec de séparation par système d'encoches. Un bec de séparation 100 de turbomachine 101 coopérant avec un redresseur 102 est illustré aux figures 1 et 2 selon une vue en coupe.30 Le dispositif comporte : - une pluralité d'encoches supérieures 103 réparties circonférentiellement et usinées dans une zone supérieure 104 du redresseur 102, parallèlement à l'axe moteur X. Une encoche supérieure 103 est représentée en perspective à la figure 3. - une pluralité d'encoches inférieures 105 réparties circonférentiellement et usinées dans le bec de séparation 100, orthogonalement à l'axe moteur X. On note que les encoches supérieures 103 et les encoches inférieures 105 appartiennent à des plans différents : elles sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres.
La zone supérieure 104 du redresseur 102 est soumise à des flux d'air 106 à température élevée provenant d'injecteurs non représentés. Chaque flux d'air 106 est acheminé via une encoche supérieure 103 vers une paroi 107 circulaire du bec de séparation 100. Les encoches supérieures 103 étant parallèles à l'axe moteur X, la paroi 107 est impactée orthogonalement par les flux d'air 106. Chaque flux d'air 106 est donc sensiblement divisé en deux demi-flux d'air 108 lors de l'impact sur la paroi 107. Les demi-flux d'air 108 circulent alors le long de la paroi 107 dans des directions azimutales à travers le jeu axial entre la paroi 107 et le redresseur 102. Enfin, les demi- flux d'air 108 sont évacués du bec de séparation 100 par les encoches inférieures 105. Les encoches supérieures 103 et inférieures 105 participent ainsi à un circuit d'écoulement de l'air réchauffant la paroi 107 permettant ainsi son dégivrage. Ce dispositif présente toutefois un inconvénient. Le profil thermique du bec de séparation est en dents de scie, en particulier lorsque sa conductivité thermique est faible, par exemple pour un bec de séparation en titane. En effet, les encoches par lesquelles passe l'air chaud étant réparties circonférentiellement, le profil thermique présente des pics de température au niveau des encoches, et des puits de température entre deux encoches. Un profil classique est illustré à la figure 4, représentant la température T de la pointe 109 du bec de séparation 100 sur une portion située entre deux encoches supérieures 103, dans un cas de dimensionnement classique en conditions givrantes. Pour minimiser les puits de température, une solution consiste à augmenter le débit d'air. Cependant, cette solution implique des contraintes au niveau du système de distribution et entraîne une perte de consommation. Une autre solution consiste à diminuer la section du jeu entre encoches. Cependant cette diminution est limitée par les limites de l'outillage.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'objet de l'invention offre un dispositif de dégivrage d'un bec de séparation de flux de turbomachine, ou plus généralement d'un bord d'attaque de turbomachine, permettant d'éviter ou au moins limiter les puits ou creux de température.
L'invention concerne donc essentiellement un dispositif de dégivrage d'une paroi d'un bord d'attaque de turbomachine, ledit bord d'attaque étant adapté pour coopérer avec une entité soumise à un flux de fluide, le dispositif comprenant : - des premiers moyens d'écoulement du fluide le long d'une zone supérieure de l'entité de manière à acheminer le fluide vers la paroi du bord d'attaque, - des deuxièmes moyens d'écoulement du fluide de long d'une zone inférieure de l'entité de manière à évacuer le fluide du bord d'attaque, caractérisé en ce que les premiers moyens d'écoulement sont agencés de sorte que la paroi du bord d'attaque soit impactée par le fluide selon une direction non orthogonale.
Grâce à l'invention, le débit de flux impactant la paroi à dégivrer n'est pas séparé en deux lors de l'impact. Le débit circulant le long de la paroi est ainsi plus important, ce qui a pour effet de lisser le profil de température de la paroi. De plus, la surface de la paroi baignée par l'effet de jet est également plus importante.
Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les premiers moyens d'écoulement de fluide comportent une rainure supérieure pratiquée dans la zone supérieure de l'entité. - les premiers moyens d'écoulement de fluide comportent une encoche supérieure pratiquée dans le bord d'attaque. - le fluide impacte la paroi du bord d'attaque selon un angle supérieur à dix degrés. - le fluide impacte la paroi du bord d'attaque selon un angle compris entre trente et soixante degrés. - les deuxièmes moyens d'écoulement de fluide sont le jeu entre la zone inférieure de l'entité et le bord d'attaque. - les deuxièmes moyens d'écoulement de fluide comportent une rainure inférieure pratiquée dans la zone inférieure de l'entité. - les deuxièmes moyens d'écoulement de fluide comportent une encoche inférieure pratiquée dans le bord d'attaque. L'invention concerne également une turbomachine comportant un dispositif tel que décrit précédemment. L'invention concerne également l'utilisation d'un dispositif tel que décrit précédemment pour dégivrer un bec de séparation des flux coopérant avec un redresseur. Le bord d'attaque est alors le bec de séparation des flux, et l'entité est le redresseur.
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'a titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - à la figure 1, déjà décrite, une représentation schématique d'une turbomachine comportant un bec de séparation des flux ; - à la figure 2, déjà décrite, une vue en coupe d'un bec de séparation des flux comportant un dispositif de dégivrage par encoches ; - à la figure 3, déjà décrite, une vue en perspective d'une encoche supérieure d'un bec de séparation des flux selon l'art antérieur ; - à la figure 4, déjà décrite, un graphique représentant le profil thermique du bec de séparation des flux de la figure 2; - à la figure 5, une vue en perspective d'une encoche supérieure d'un bec de séparation des flux selon un mode de réalisation de l'invention ; - à la figure 6, une vue de dessus de l'encoche supérieure de la figure 5.
DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Le dispositif selon l'invention est utilisé pour dégivrer un bord d'attaque d'une turbomachine 101, par exemple un bec de séparation des flux 100 comme présenté dans le mode de réalisation détaillé. Ledit bec de séparation des flux 100 coopère classiquement avec un redresseur 102. En effet il comporte un emplacement adapté pour recevoir une tête de redresseur 102. Ledit redresseur 102 est soumis à des flux de fluide 206 à haute température, par exemple de l'air prélevé sur des compresseur hautes pressions, destinés à réchauffer le bec de séparation. Le dispositif de dégivrage comprend : - des premiers moyens d'écoulement 203 du fluide le long d'une zone supérieure 204 de la tête de redresseur 102 de manière à acheminer ledit fluide vers une paroi 107 du bord d'attaque, ladite paroi 107 étant circulaire et agencée, dans le mode de réalisation non limitatif décrit, orthogonalement à l'axe moteur X. Dans un mode de réalisation, les premiers moyens d'écoulement 203 comportent une pluralité de rainures supérieures pratiquées dans la zone supérieure 204 de la tête de redresseur, et réparties circonférentiellement. Dans un autre mode de réalisation, les premiers moyens d'écoulement 203 comportent une pluralité d'encoches supérieures pratiquées dans le bec de séparation 100 et réparties circonférentiellement. De plus, les premiers moyens d'écoulement 203 sont agencés de sorte que la paroi 107 du bec de séparation 100 soit impactée par le fluide selon une direction non orthogonale. Ainsi, les encoches supérieures ou rainures supérieures 203 ne sont pas pratiquées parallèlement à l'axe moteur X de la turbomachine 101, mais avec un certain angle a. Cette disposition est représentée aux figures 5 et 6, la figure 5 montrant une encoche supérieure 203 selon une vue perspective, et la figure 6 montrant ladite encoche supérieure 203 en vue de dessus par rapport à un plan A. - des deuxièmes moyens d'écoulement 105 du fluide de long d'une zone inférieure du redresseur 102 de manière à évacuer le fluide du bec de séparation 100. Dans un mode de réalisation, les deuxièmes moyens d'écoulement 105 de fluide comportent une pluralité de rainures inférieures pratiquées dans la zone inférieure de la tête de redresseur 102, réparties circonférentiellement et orthogonalement à l'axe moteur X. Dans un autre mode de réalisation, les deuxièmes moyens d'écoulement 105 comportent une pluralité d'encoches inférieures pratiquées dans le bec de séparation 100, réparties circonférentiellement et orthogonalement à l'axe moteur X. Dans un mode de réalisation alternatif, les deuxièmes moyens d'écoulement 105 sont le jeu entre la zone inférieure du redresseur 102 et le bec de séparation 100. Le parcours de circulation des flux de fluide 206 est le suivant : chaque flux de fluide 206 est acheminé via une encoche supérieure ou une rainure supérieure 203 vers la paroi 107. Les encoches supérieures ou rainures supérieures 203 étant agencées avec un angle a par rapport à l'axe moteur X, le débit de chaque encoche supérieure ou rainure supérieure 203 n'est pas séparé en deux lors de l'impact du fluide sur la paroi 107. Chaque flux de fluide 206 circule alors le long de la paroi 107 dans des directions azimutales à travers le jeu axial entre la paroi 107 et le redresseur 102. Enfin, les flux de fluide 206 sont évacués du bec de séparation 100 par les encoches inférieures ou les rainures inférieures 105, disposées de telle sorte que la surface baignée par l'effet de jet soit la plus importante possible. Pour ce faire, les encoches ou rainures inférieures 105 sont chacune décalées angulairement sur la circonférence du bec de séparation 100, par rapport à l'art antérieur. Les encoches ou rainures supérieures 206 et inférieures 105 participent ainsi à un circuit d'écoulement de fluide réchauffant la paroi 107 et permettant son dégivrage. Le dispositif à encoches supérieures ou rainures supérieures 203 inclinées présente deux avantages permettant de lisser la différence de température entre deux encoches supérieures ou rainures supérieures 203 sans devoir augmenter le débit de fluide : - la surface baignée par l'effet de jet est plus importante ; 0' 8 ' - le coefficient d'échange local étant proportionnel au rapport 7Q) où Q est le débit passant par la section S dans un plan axial, et le débit de chaque encoche supérieure ou rainure supérieure 203 n'étant pas séparé en deux lors de l'impact avec la paroi 107 à dégivrer, le coefficient d'échange local est plus important entre chaque encoche ou rainure supérieure 203.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1 - Dispositif de dégivrage d'une paroi (107) d'un bord d'attaque (100) de turbomachine (101), ledit bord d'attaque (100) étant adapté pour coopérer avec une entité (102) soumise à un flux de fluide (206), le dispositif comprenant : - des premiers moyens d'écoulement (203) du fluide le long d'une zone supérieure (204) de l'entité (102) de manière à acheminer le fluide vers la paroi (107) du bord d'attaque (100), - des deuxièmes moyens d'écoulement (105) du fluide le long d'une zone inférieure de l'entité (102) de manière à évacuer le fluide du bord d'attaque (100), caractérisé en ce que les premiers moyens d'écoulement (203) sont agencés de sorte que la paroi (107) du bord d'attaque (100) soit impactée par le fluide selon une direction non orthogonale.
  2. 2 - Dispositif de dégivrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les premiers moyens d'écoulement (203) de fluide comportent une rainure supérieure pratiquée dans la zone supérieure (204) de l'entité (102).
  3. 3 - Dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les premiers moyens d'écoulement (203) de fluide comportent une encoche supérieure pratiquée dans le bord d'attaque (100).
  4. 4 - Dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide impacte la paroi (107) du bord d'attaque (100) selon un angle (a) supérieur à dix degrés.
  5. 5 - Dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide impacte la paroi (107) du bord d'attaque (100) selon un angle (a) compris entre trente et soixante degrés.
  6. 6 - Dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens d'écoulement (105) de fluide sont le jeu entre la zone inférieure de l'entité (102) et le bord d'attaque (100).
  7. 7 - Dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens d'écoulement (105) de fluide comportent une rainure inférieure pratiquée dans la zone inférieure de l'entité (102).
  8. 8 - Dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens d'écoulement (105) de fluide comportent une encoche inférieure pratiquée dans le bord d'attaque (100).
  9. 9 - Turbomachine (101) comportant un dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  10. 10 - Utilisation d'un dispositif de dégivrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour dégivrer un bec de séparation des flux (100) coopérant avec un redresseur (102).20
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