FR3042555A1 - Actionneur hydraulique pour turbomachine, comprenant un corps creux dont une paroi laterale est traversee par un conduit de refroidissement - Google Patents

Actionneur hydraulique pour turbomachine, comprenant un corps creux dont une paroi laterale est traversee par un conduit de refroidissement Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un piston (2) pour turbomachine, et un corps creux (3) dans lequel le piston (2) est configuré pour coulisser. L'intérieur du corps creux (3) comprend une première chambre (31) et une deuxième chambre (32) séparée de la première chambre (31) par le piston (2). Le corps creux (3) comprend une paroi latérale (34) entourant au moins partiellement la première chambre (31) et la deuxième chambre (32). Le corps creux (3) comporte également un conduit (4) reliant fluidiquement la première chambre (31) à la deuxième chambre (32). Selon l'invention, le conduit (4) est situé dans la paroi latérale (34).

Description

ACTIONNEUR HYDRAULIQUE POUR TURBOMACHINE, COMPRENANT UN CORPS CREUX DONT UNE PAROI LATERALE EST TRAVERSEE PAR UN CONDUIT DE REFROIDISSEMENT
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine technique général des turbomachines pour aéronef. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble destiné à fournir une puissance mécanique à des équipements de turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La figure 1 représente un ensemble hydraulique 1 pour turbomachine, configuré pour fournir une puissance mécanique à des équipements de turbomachine. Un tel ensemble est par exemple connu de la demande de brevet FR 2 957 999 de la société Snecma. L'ensemble 1 comprend un piston 2 coulissant dans un corps creux 3. Le piston 2 comprend une première face 21 et une deuxième face 22 opposée à la première face 21. Le piston 2 est traversé par un canal 23 qui débouche sur la première face 21 d'une part et sur la deuxième face 22 d'autre part.
Le canal 23 comporte un restricteur d'écoulement 24, permettant la circulation d'un débit de fuite à travers le piston 2. Ce restricteur 24 prend par exemple la forme de coudes du canal 23. Il limite la diminution des performances de l'ensemble du fait de l'écoulement du débit de fuite dans le canal 23.
Le débit de fuite est utile pour refroidir l'ensemble 1, notamment en cas d'incendie dans la turbomachine. Les performances du piston 2 sont néanmoins dégradées par la présence du débit de fuite dans le canal 23.
Il existe donc un besoin de refroidir un ensemble hydraulique pour turbomachine, configuré pour fournir une puissance mécanique, tout en augmentant les performances mécanique de l'ensemble et/ou en diminuant le diamètre du piston.
EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet un ensemble pour turbomachine, comprenant un piston et un corps creux dans lequel le piston est configuré pour coulisser. L'intérieur du corps creux comprend une première chambre et une deuxième chambre séparée de la première chambre par le piston.
Le corps creux comprend une paroi latérale entourant au moins partiellement la première chambre et la deuxième chambre. L'ensemble comprend en outre un conduit reliant fluidiquement la première chambre à la deuxième chambre.
Selon l'invention, le conduit est situé dans la paroi latérale.
En d'autres termes, le conduit qui traversait le piston est déporté dans la paroi du corps creux. Le conduit permet de réduire le diamètre du piston à performances mécaniques équivalentes de l'ensemble, tout en permettant un refroidissement adéquat de l'ensemble par la circulation d'un débit de fuite dans le conduit. L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.
Avantageusement, l'ensemble comprend un premier orifice et un deuxième orifice. Le premier orifice débouche dans la première chambre et le deuxième orifice débouche dans la deuxième chambre.
Le premier orifice est configuré pour alimenter la première chambre en fluide. Le deuxième orifice est configuré pour alimenter la deuxième chambre en fluide. Le conduit est de préférence situé dans la paroi latérale, de façon diamétralement opposé au premier orifice et au deuxième orifice.
La portion de paroi latérale opposée au premier orifice et au deuxième orifice est susceptible d'être soumise à des températures particulièrement élevées en cas d'incendie dans la turbomachine. La localisation du conduit à cet endroit permet de refroidir cette zone du corps creux plus efficacement.
Selon une particularité de réalisation, le conduit est de section sensiblement constante. La réalisation du conduit est alors aisée.
Selon une autre particularité de réalisation, les parois du conduit constituent l'unique restricteur d'écoulement dans le conduit.
Selon une forme de réalisation avantageuse, la première chambre et la deuxième chambre sont configurées pour contenir un liquide susceptible de se dégrader au-delà de 100°C, tel que de l'huile ou du carburant.
La circulation d'un débit de fuite à haute température limite la stagnation du fluide et la dégradation du fluide qui en découle. L'huile et le carburant étant inflammables, il est également important de préserver l'étanchéité de l'ensemble en cas d'incendie. La circulation du débit de fuite permet de refroidir l'ensemble et de le maintenir étanche, notamment au niveau des joints d'étanchéité de l'ensemble.
Selon une autre forme de réalisation avantageuse, le conduit est configuré pour écouler un débit de fuite de façon permanente entre la deuxième chambre et la première chambre. Ce débit de fuite est susceptible de varier. L'ensemble est de préférence un vérin hydraulique pourturbomachine. L'invention porte également sur une turbomachine comprenant un ensemble tel que défini ci-dessus.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique partielle d'un ensemble pour turbomachine, selon un mode de réalisation connu de l'état de la technique, destiné à fournir une puissance mécanique à des équipements de turbomachine / la figure 2 est une représentation schématique partielle d'un ensemble pourturbomachine, selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel le piston est en position « tige sortie » ; la figure 3 est une représentation schématique partielle de l'ensemble de la figure 2, dans lequel le piston est en position « tige rentrée ».
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
La figure 2 représente un ensemble hydraulique 1 pour turbomachine, selon un mode préféré de réalisation de l'invention. L'ensemble 1 est un actionneur mécanique pour turbomachine, tel qu'un vérin hydraulique de turbomachine associé à une servovalve, une vanne de décharge ajustable de compresseur, une vanne de décharge transitoire de compresseur, ou une vanne réglable de débit d'air pour régler un jeu au sommet d'une aube de rotor de turbine. L'ensemble 1 comprend un piston 2 et un corps creux 3 dans lequel le piston 2 est configuré pour coulisser. L'intérieur du corps creux 3 comprend une première chambre 31 et une deuxième chambre 32 séparée de la première chambre 31 par le piston 2. L'ensemble 1 comprend aussi un canal de drainage 14 à distance le long du corps creux 3 de la première chambre 31 et de la deuxième chambre 32. Le canal de drainage 14 sert à drainer hors de l'ensemble 1 le fluide situé entre un premier joint 17 et un deuxième joint 19. Le canal de drainage 14 se situe entre ces deux joints 17,19.
Le fluide circulant dans l'ensemble 1 et mis sous pression par le piston 2 est de l'huile ou du carburant.
La première chambre 31 et la deuxième chambre 32 sont entourées complètement par une paroi latérale 34 du corps creux 3, à l'exception du premier orifice 10 et du deuxième orifice 12.
Le premier orifice 10 débouche dans la première chambre 31. La première chambre 31 est susceptible d'être alimentée en fluide par le premier orifice 10 ou d'évacuer du fluide par le premier orifice 10.
Le deuxième orifice 12 débouche dans la deuxième chambre 32. La deuxième chambre 32 est susceptible d'être alimentée en fluide par le deuxième orifice ou d'évacuer du fluide par le deuxième orifice 12.
Le corps creux 3 est notamment constitué d'une paroi latérale unique 34 qui est sensiblement cylindrique de révolution autour de l'axe du piston 2. L'ensemble 1 comprend un conduit 4 reliant fluidiquement la première chambre 31 à la deuxième chambre 32. Le conduit sert à écouler un débit de fuite de façon permanente entre la deuxième chambre 32 et la première chambre 31. Ce débit de fuite est susceptible de varier.
Ce conduit 4 est situé dans la paroi latérale 34, de façon diamétralement opposé au premier orifice 10 et au deuxième orifice 12. Le conduit 4 est de section constante. Il s'étend de façon rectiligne sur au moins la majorité de sa longueur, de préférence sur sensiblement toute sa longueur.
La longueur du conduit 4 est sensiblement égale à la distance séparant le premier orifice 10 du deuxième orifice 12. Le conduit 4 présente un diamètre supérieur à 0,4 mm, pour limiter l'obstruction du conduit 4 par les résidus présents dans le fluide. Le diamètre du conduit est par exemple égal à 0,52 mm et sa longueur à 57 mm.
Le piston 2 est fixé à une tige 6. Le piston 2 et la tige 6 forment une seule pièce qui est montée coulissante dans le corps creux 3. Le piston 2 et la tige 6 sont sensiblement symétriques de révolution. L'ensemble 1 comprend également un capteur configuré pour déterminer la position du piston 2 relativement au corps creux 3. Ce capteur est notamment un capteur de mesure de déplacement 5 du piston le long de l'axe d'une barre 8 de capteur. Le capteur 5 est par exemple un capteur électrique passif de déplacement linéaire à deux voies. Un tel capteur est également connu sous le nom de « capteur LVDT ». L'étanchéité entre le piston 2 et le corps creux 3, lors du déplacement du piston 2 relativement au corps creux 3, est assuré des joints 15, 17 et 19. Ces joints sont sensiblement de révolution autour du piston 2 et de la tige 6. L'ensemble de la figure 2 se distingue de celui de la figure 1, en ce que le piston 2 est dépourvu de canal 23 le traversant. Par conséquent, le restricteur d'écoulement 24 présent dans le canal 23 du piston 2 est également supprimé. A la figure 2, le piston 2 est représenté en position tige sortie, dans lequel le piston 2 est à distance du fond de la deuxième chambre 32 et du capteur 5. Le piston 2 est à distance du premier orifice 10 et du deuxième orifice 12.
En référence à la figure 3, le piston 2 est dans une position tige rentrée dans laquelle le piston 2 est plus proche du fond de la deuxième chambre et du capteur de déplacement 5. Le piston 2 reste à distance du deuxième orifice 12 et d'une première entrée 41 du conduit, de façon à ce que du fluide puisse continuera circuler dans le conduit 4.
De manière générale, l'ensemble est configuré de sorte que le piston 2 reste à distance à la fois du premier orifice 10, du deuxième orifice 12, de la première entrée 41 du conduit et de la deuxième entrée 42 du conduit.
Le conduit 4 peut être réalisé par fonderie ou bien par découpe au laser dans la paroi latérale 34. La fabrication du conduit 4 est d'autant plus aisée qu'il est de section constante.
Le piston 2 se déplace de la position tige sortie représentée à la figure 2 à la position tige rentrée représentée à la figure 3, lorsque les efforts mécaniques exercées sur la tige 6 depuis l'extérieur de l'ensemble et les efforts de pression du fluide dans la première chambre 31 sont supérieurs aux efforts de pression du fluide dans la deuxième chambre 32.
La température du fluide dans la première chambre 31 reste sensiblement égale à la température du fluide dans la deuxième chambre 32, durant le déplacement du piston 2. L'écoulement du débit de fuite à travers le conduit 4 permet d'éviter la dégradation du fluide à haute température, typiquement à une température au-delà de 100°C, ou de 160°C, en facilitant la circulation du fluide.
Cet écoulement permet également de refroidir convenablement l'ensemble 1 en cas d'incendie en utilisant le fluide comme fluide caloporteur. La localisation du conduit de manière diamétralement opposée au premier orifice 10 et au deuxième orifice 12 permet de refroidir plus efficacement la paroi latérale 34.
Selon une variante de réalisation (non représentée), le conduit 4 pourrait comprendre un ou plusieurs rétrécissements, au moins ponctuels, servant de restricteur d'écoulement dans le conduit. Le diamètre des portions rétrécies du conduit reste de préférence supérieur à 0,4 mm pour éviter qu'elles ne se bouchent trop vite par des polluants présents dans le fluide.
Selon une autre variante de réalisation (non représentée), le conduit 4 peut comprendre au moins ponctuellement des restricteurs d'écoulement en forme de reliefs.
En variante encore (non représentée), le conduit 4 est de section constante mais présente au moins un coude, de préférence une pluralité de coudes qui assurent également une fonction de restricteur d'écoulement.
Ces trois variantes de réalisation non représentées permettent d'augmenter la section moyenne du conduit, du fait de la présence du restricteur à l'écoulement.
De manière générale, le conduit 4 assure la fonction de restriction à l'écoulement circulant de la deuxième chambre 32 vers la première chambre 31, du fait de sa longueur importante et de son diamètre réduit. A cet égard, le rapport de la longueur du conduit 4 sur son diamètre moyen est par exemple compris entre 7 et 10 pour mille.
Dans tous les cas, la longueur plus importante du conduit 4 relativement au canal 23 ménagé dans le piston 2 offre la possibilité de s'affranchir de restricteur de forme plus complexe de l'état de la technique et/ou de systèmes de protection contre les particules de polluant qui étaient susceptibles de colmater le canal 23.
Surtout, le positionnement du conduit 4 dans la paroi latérale 34 permet de limiter la baisse de performance hydraulique du piston 2 générée par le débit de fuite. La déportation du conduit 4 permet notamment, soit d'augmenter la puissance du piston 2 à diamètre constant, soit de diminuer le diamètre du piston 2 à puissance constante.
En particulier, la pression du fluide au niveau du deuxième orifice 12 peut être augmentée dans l'ensemble selon l'invention, sans augmenter nécessairement la pression du fluide au niveau de l'orifice d'admission 10.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Ensemble (1) pourturbomachine, comprenant : un piston (2), un corps creux (3) dans lequel le piston (2) est configuré pour coulisser, l'intérieur du corps creux (3) comprenant : une première chambre (31), une deuxième chambre (32) séparée de la première chambre (31) par le piston (2), le corps creux (3) comprenant une paroi latérale (34) entourant au moins partiellement la première chambre (31) et la deuxième chambre (32), l'ensemble (1) comprenant un conduit (4) reliant fluidiquement la première chambre (31) à la deuxième chambre (32), caractérisé en ce que le conduit (4) est situé dans la paroi latérale (34).
  2. 2. Ensemble (1) selon la revendication précédente, comprenant : un premier orifice (10) débouchant dans la première chambre (31), le premier orifice (10) étant configuré pour alimenter la première chambre (31) en fluide, un deuxième orifice (12) débouchant dans la deuxième chambre (32), le deuxième orifice (12) étant configuré pour alimenter la deuxième chambre (32) en fluide, le conduit (4) étant situé dans la paroi latérale (34), de façon diamétralement opposé au premier orifice (10) et au deuxième orifice (12).
  3. 3. Ensemble (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit (4) est de section sensiblement constante.
  4. 4. Ensemble (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première chambre (31) et la deuxième chambre (32) sont configurées pour contenir un liquide susceptible de se dégradera une température au-delà de 100°C, tel que de l'huile ou du carburant.
  5. 5. Ensemble (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit (4) est configuré pour écouler un débit de fuite de façon permanente entre la deuxième chambre (32) et la première chambres (31).
  6. 6. Ensemble (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble (1) est un vérin hydraulique pourturbomachine.
  7. 7. Turbomachine comprenant un ensemble (1) selon l'une quelconques des revendications précédentes.
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