FR3057026A1 - Deflecteur de flux d'un systeme de vanne de decharge, systeme de vanne de decharge et turbomachine comprenant un tel systeme de vanne de decharge - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un déflecteur de flux (4) d'un système de vanne de décharge (1) d'un compresseur de turbomachine à double flux d'axe longitudinal, le déflecteur de flux (4) comprenant une paroi (5) pourvue d'une pluralité de canaux d'éjection (6) aptes à décharger un flux d'air de décharge (Fc) du compresseur dans une veine (V2) de la turbomachine (100) dans laquelle circule un flux d'air (F) de soufflante suivant une première direction de déplacement. Selon l'invention, les canaux d'éjection (6) d'axes (C) sont agencés en rangées suivant des directions d'alignement sensiblement parallèles à un plan (S) transversal du déflecteur (4), qui est sensiblement perpendiculaire à la première direction de déplacement, les canaux d'éjection (6) de chaque rangée (9) d'une part, présentant chacun une section sensiblement rectangulaire constante, et d'autre part étant chacun orienté suivant une deuxième direction formant un angle (α) défini entre une droite normale (D) sensiblement parallèle à l'axe du déflecteur (4) et l'axe (C) du canal d'éjection (6), chaque angle (α) étant mesuré dans un plan vertical passant par l'axe (X) et variant en décroissant entre un bord amont et un bord aval de la paroi (5) définis selon la première direction de déplacement du flux d'air (F).
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 057 026 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 59468
COURBEVOIE © Int Cl8 : F 02 C 7/00 (2017.01), F 02 K 3/06, F 04 D 29/66
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 30.09.16. | © Demandeur(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES — |
| (© Priorité : | FR. |
| @ Inventeur(s) : SZYDLOWSKI JULIEN, ANTOINE, | |
| HENRI, JEAN, CARATGE ANTOINE MARIE, | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | GEORGES et MATHON - MARGUERITTE GUIL- |
| demande : 06.04.18 Bulletin 18/14. | LAUME. |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ® Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES. |
| apparentés : | |
| ©) Demande(s) d’extension : | (© Mandataire(s) : GEVERS & ORES Société anonyme. |
DEFLECTEUR DE FLUX D'UN SYSTEME DE VANNE DE DECHARGE, SYSTEME DE VANNE DE DECHARGE ET TURBOMACHINE COMPRENANT UN TEL SYSTEME DE VANNE DE DECHARGE.
FR 3 057 026 - A1 (PT) L'invention concerne un déflecteur de flux (4) d'un système de vanne de décharge (1 ) d'un compresseur de turbomachine à double flux d'axe longitudinal, le déflecteur de flux (4) comprenant une paroi (5) pourvue d'une pluralité de canaux d'éjection (6) aptes à décharger un flux d'air de décharge (Fc) du compresseur dans une veine (V2) de la turbomachine (100) dans laquelle circule un flux d'air (F) de soufflante suivant une première direction de déplacement.
Selon l'invention, les canaux d'éjection (6) d'axes (C) sont agencés en rangées suivant des directions d'alignement sensiblement parallèles à un plan (S) transversal du déflecteur (4), qui est sensiblement perpendiculaire à la première direction de déplacement, les canaux d'éjection (6) de chaque rangée (9) d'une part, présentant chacun une section sensiblement rectangulaire constante, et d'autre part étant chacun orienté suivant une deuxième direction formant un angle (oc) défini entre une droite normale (D) sensiblement parallèle à l'axe du déflecteur (4) et l'axe (C) du canal d'éjection (6), chaque angle (oc) étant mesuré dans un plan vertical passant par l'axe (X) et variant en décroissant entre un bord amont et un bord aval de la paroi (5) définis selon la première direction de déplacement du flux d'air (F).
Déflecteur de flux d’un système de vanne de décharge, système de vanne de décharge et turbomachine comprenant un tel système de vanne de décharge
1. Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine des turbomachines, notamment des turbomachines à double flux pour aéronefs. Elle vise en particulier, un système de vanne de décharge permettant de décharger une partie d’un flux d’air passant dans un compresseur dans une veine de la turbomachine. Elle concerne également une turbomachine comprenant un tel système de vanne de décharge.
2. Etat de la technique
Une turbomachine à double flux comprend de manière générale de l’amont vers l’aval par rapport à l’écoulement des gaz dans la turbomachine au moins un compresseur, une chambre de combustion et une turbine formant un générateur de gaz installé dans un carter annulaire intérieur. Une soufflante mobile est disposée en amont du générateur de gaz et dans un carter annulaire extérieur lequel comprend également le carter annulaire intérieur. L’air traversant la turbomachine est divisé en un flux primaire ou flux d’air chaud circulant dans le générateur de gaz et un flux secondaire ou flux d’air froid issu de la soufflante circulant autour du carter intérieur. Le flux d’air chaud est comprimé par des étages de compresseur de la turbomachine avant d’entrer dans la chambre de combustion. L’énergie de combustion est récupérée par des étages de turbine qui participent à l’entraînement des étages de compresseur et de la soufflante mobile amont et donc à la poussée de la turbomachine. Le flux d’air froid fournit la majeure partie de la poussée de la turbomachine.
Les turbomachines sont également équipées d’un ou de plusieurs systèmes de vanne de décharge connue sous la désignation anglaise de «Handling Bleed Valve» (siglée HBV) permettant de prélever une partie du flux d’air chaud comprimé par le compresseur et en particulier, un compresseur haute pression, et de l’éjecter dans le flux froid avec lequel celui-ci se mélange. Cette décharge a pour but de stabiliser le fonctionnement du compresseur en limitant les phénomènes de pompage, de décollement tournant ou de flottement.
Il est connu divers types de système de vanne de décharge comportant un déflecteur de flux pourvu d’une pluralité d’ouvertures orientées dans la même direction. Ces ouvertures déchargent le flux d’air chaud du compresseur, soit dans le sens de circulation du flux d’air froid, soit dans le sens inverse à la circulation du flux d’air froid. Ces agencements permettent d’augmenter l’incorporation du flux d’air chaud déchargé dans le flux d’air froid pour limiter les contraintes thermiques sur les structures et/ou composants voisin(e)s qui ne sont pas configurées pour résister à des températures élevées.
Toutefois, ces agencements ne considèrent ou ne présentent pas de solutions permettant de limiter les perturbations de la circulation du flux d’air froid généré par la soufflante qui remonte la ligne de fonctionnement de la soufflante dans un champ compression-débit et impacte le fonctionnement de la turbomachine.
3. Objectif de l’invention
Le présent déposant s’est donc fixé comme objectif de fournir un déflecteur de flux d’un système de vanne de décharge de compresseur qui permette de limiter la perturbation de la circulation du flux d’air froid tout en limitant les contraintes thermiques sur l’environnement de la veine dans laquelle circule un flux d’air.
4. Exposé de l’invention
On parvient à cet objectif conformément à l’invention grâce à un déflecteur de flux d’un système de vanne de décharge d’un compresseur de turbomachine à double flux d’axe longitudinal, le déflecteur de flux comprenant une paroi pourvue d’une pluralité de canaux d’éjection aptes à décharger un flux d’air de décharge du compresseur dans une veine de la turbomachine dans laquelle circule un flux d’air froid de soufflante suivant une première direction de déplacement, les canaux d’éjection d’axes étant agencés en rangées suivant des directions d’alignement sensiblement parallèles à un plan transversal du déflecteur, qui est sensiblement perpendiculaire à la première direction de déplacement, les canaux d’éjection de chaque rangée d’une part, présentant chacun une section constante sensiblement rectangulaire, et d’autre part étant chacun orienté suivant une deuxième direction formant un angle défini entre une droite normale sensiblement parallèle à l’axe du déflecteur et l’axe du canal d’éjection, chaque angle étant mesuré dans un plan vertical passant par l’axe et variant en décroissant entre un bord amont et un bord aval de la paroi définis selon la première direction de déplacement du flux d’air.
Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « amont >> et « aval », « axial >> sont définis par rapport à l’écoulement ou déplacement des gaz dans la turbomachine.
Ce déflecteur de flux permet de résoudre au moins une partie des inconvénients précités. En effet, ce déflecteur de flux permet de décharger une grande quantité de flux d’air de décharge du compresseur suivant une orientation qui peut affleurer et raser quasiment la paroi du déflecteur en amont de manière à ne pas perturber la circulation du flux d’air froid issu de la soufflante de la turbomachine. Les rangées en aval peuvent permettre de décharger un flux d’air de décharge suivant une orientation quasi verticale pour d’une part, ne pas brûler les structures et/ou composants voisin(e)s de la veine secondaire et d’autre part, créer un « mur fluidique >> qui va empêcher que le flux d’air issu de la soufflante ne plaque le flux d’air de décharge en aval de la soufflante contre les parois de la veine secondaire où circule le flux d’air de soufflante. Le fait que les canaux d’éjection présentent une section constante dont la longueur transversale est supérieur à la longueur axiale ou de fente permet de décharger une quantité d’air beaucoup plus importante qu’avec des canaux de section circulaire. A cela s’ajoute le fait que les canaux sous forme de fente sont simples de conception et le déflecteur de flux avec de telles fentes est peu coûteux à réaliser par les procédés de fabrication tels que l’usinage mécanique ou l’électro-érosion. A l’inverse, les canaux d’éjection de section circulaire forment un déflecteur de flux dont la perméabilité est limitée (peu d’air de décharge) et restreignent les procédés de fabrication et donc le matériau à utiliser.
Selon une caractéristique de l’invention, la section est de forme rectangulaire ou oblongue.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’angle des canaux d’éjection varie entre 65° et 5° entre le bord amorti et le bord aval. De la sorte, les angles diminuent progressivement et le flux d’air de décharge présente un redressement évolutif qui s’incorpore dans le flux d’air issu de la soufflante dans la veine secondaire sans impact négatif sur les performances de la soufflante tout en protégeant les parois de la veine secondaire des contraintes thermiques.
Selon une caractéristique de l’invention, les canaux d’éjection de chaque rangée sont orientés suivant le même angle.
Selon une autre caractéristique de l’invention, chaque canal d’éjection est orienté suivant un angle compris entre 5° et 65°.
Suivant une caractéristique de l’invention non limitative, la paroi du déflecteur de flux présente une surface cylindrique.
Suivant une caractéristique de l’invention non limitative, la paroi du déflecteur de flux a une forme en portion de sphère ou de calotte.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le déflecteur de flux comprend un corps cylindrique de préférence, mais non limitativement, de section circulaire couplée à une entrée d’air et à la paroi pourvue des canaux d’éjection, le corps définissant un passage entre l’entrée d’air et le déflecteur de flux.
De manière avantageuse, mais non limitativement, le nombre de rangées de canaux d’éjection est compris entre cinq et trente.
Dans ce cas, les canaux d’éjection occupent la quasi-totalité de la surface de la paroi du déflecteur de flux.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la paroi du déflecteur de flux comprend au moins :
- une première série de rangées de canaux destinée à être positionnée en amont par rapport à la première direction de déplacement du flux d’air de soufflante et dont les angles des canaux de deux rangées consécutives sont identiques, et,
- une deuxième série de rangées de canaux destinée à être positionnée en aval de la première série et comprenant au moins une rangée de canaux dont les angles sont identiques et inférieurs à ceux des canaux de la première série.
Avantageusement, mais non limitativement, les angles des canaux des rangées de la première série sont compris entre 55° et 65° et les angles des canaux des rangées de la deuxième série sont compris entre de 5° et 15°.
Selon une variante de réalisation de l’invention, la paroi du déflecteur de flux comprend au moins une première série de rangées de canaux destinée à être positionnée en amont par rapport à la première direction de déplacement du flux d’air de soufflante et une deuxième série de rangées de canaux destinée à être positionnée en aval de la première série et comprenant au moins une rangée de canaux, les angles des canaux des rangées de la première série ou de la deuxième série varies d’une valeur identique entre chaque rangée de sorte que la variation des angles soit progressive et linéaire.
Selon encore une autre caractéristique de l’invention, la paroi du déflecteur de flux comprend une série intermédiaire de rangées comprise entre la première série et la deuxième série, les angles des canaux des rangées de cette série intermédiaire étant identique et compris entre les angles des canaux de la première série et ceux des canaux de la deuxième série.
De manière avantageuse, mais non limitativement, les angles des canaux de deux rangées consécutives de la série intermédiaire sont identiques et compris entre 25° et 45°.
Selon encore une autre caractéristique de l’invention, les angles des séries sont évolutifs.
Dans une autre variante de réalisation de l’invention, la paroi du déflecteur de flux comprend une série intermédiaire de rangées comprise entre la première série et la deuxième série, les angles des canaux des rangées de cette série intermédiaire variant d’une valeur identique entre chaque rangée de sorte que la variation des angles soit progressive et linéaire.
Selon cette variante, la variation des angles des canaux des rangées de la série intermédiaire sont compris entre 3° et8°.
L’invention concerne également un système de vanne de décharge d’un compresseur de turbomachine double flux, le système comprenant:
- un déflecteur de flux présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées,
- un conduit connecté au déflecteur de flux et comprenant une entrée d’air chaud,
- un dispositif de régulation permettant de réguler le passage du flux d’air chaud entre l’entrée d’air chaud du conduit et le déflecteur de flux, et
- un actionneur agissant sur le dispositif de régulation de manière que le dispositif occupe une première position dans laquelle le flux d’air chaud ne circule pas depuis l’entrée d’air chaud du conduit vers le déflecteur de flux et une deuxième position dans laquelle le flux d’air chaud circule depuis l’entrée d’air chaud du conduit vers le déflecteur de flux.
Suivant une caractéristique de l’invention, le dispositif de régulation peut occuper une position intermédiaire ente la première position et la deuxième position.
L’invention concerne également une turbomachine à double flux comprenant une veine primaire dans laquelle circule un flux chaud et une veine secondaire dans laquelle circule un flux froid, les veines étant séparées par un carter inter-veine, dans le carter inter-veine étant agencée au moins un système de vanne de décharge présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées. Ainsi, le flux de décharge traversant les canaux d’éjection est guidé suivant au moins une direction orientée dans le sens de circulation du flux d’air et suivant une direction sensiblement perpendiculaire au sens de circulation du flux d’air.
L’orientation de chaque canal peut être définie avec une composante radiale et axiale, mais de manière générale peut comporter une faible composante tangentielle constante ou permettant une légère divergence du flux de décharge (5 à 10 degrés).
5. Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux figures annexées dans lesquels :
La figure 1 représente en coupe axiale et partielle, un exemple de turbomachine à laquelle s’applique l’invention ;
La figure 2 est une vue schématique et en coupe axiale d’une veine dans laquelle est positionné un déflecteur de flux selon l’invention;
La figure 3 représente un système de vanne de décharge comportant un dispositif de régulation et un actionneur agissant sur le dispositif de régulation ;
La figure 4 est une vue en perspective d’un exemple de déflecteur de flux selon l’invention ;
La figure 5 est une vue de dessus du déflecteur de flux illustré sur la figure 4 ;
La figure 6 est une vue schématique et en coupe axiale du déflecteur de flux illustré sur la figure 5; et
La figure 7 est une représentation schématique en coupe et de détail d’une paroi du déflecteur de flux selon l’invention.
6. Description de modes de réalisation de l’invention
La figure 1 montre schématiquement une turbomachine pour aéronef selon l’invention. En particulier, il est représenté une turbomachine double flux qui s’étend suivant un axe X. Cette turbomachine 100 comprend de manière générale un carter annulaire externe 101 entourant un générateur de gaz 102 en amont duquel est montée une soufflante 103. Dans la présente invention, et de manière générale, les termes « haut >> et « bas >> sont définis par rapport à un axe radial perpendiculaire à l’axe X.
Le générateur de gaz 102 comprend dans cet exemple, d’amont en aval, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le générateur est logé dans un carter annulaire interne 104.
La soufflante 103 est ici carénée et comprend une virole 50 solidaire du carter externe 101 et entourant une pluralité d’aubes mobiles de soufflante 51 qui sont montées et qui s’étendent radialement depuis un arbre de soufflante relié à un arbre de puissance du générateur de gaz 102.
La soufflante 103 comprime l’air entrant dans la turbomachine 100 qui se divise en un flux d’air chaud circulant dans une veine primaire V1 laquelle traverse le générateur de gaz et un flux d’air froid circulant dans une veine secondaire V2 autour du générateur de gaz 102. En particulier, la veine primaire V1 et la veine secondaire V2 sont séparées par un carter inter-veine 105 annulaire disposée entre le carter externe 101 et le carter interne 104. Le flux circulant dans la veine primaire V1 est classiquement comprimé par des étages de compresseur avant d’entrer dans la chambre de combustion. L’énergie de combustion est récupérée par des étages de turbine qui assurent l’entraînement des étages de compresseur et de la soufflante. Le flux d’air F froid circulant dans la veine secondaire V2 est orienté suivant une première direction de déplacement, axiale, sensiblement parallèle à l’axe de la turbomachine. Le flux d’air froid participe pour sa part à fournir la poussée de la turbomachine 100.
En référence aux figures 2 et 3, un système de vanne de décharge 1 est agencé entre la veine primaire V1 et la veine secondaire V2 de la turbomachine 100. Le système de vanne de décharge 1 est monté dans une paroi 12 du carter inter-veine 105 et sensiblement au droit du compresseur haute pression. De la sorte, l’air chaud prélevé pour décharger le compresseur haute pression est éjecté dans la veine secondaire V2. Le système de vanne de décharge 1 comprend un déflecteur de flux 4, un dispositif de régulation 16 d’air, un actionneur 15 agissant sur le dispositif de régulation 16 et un conduit 17.
Le déflecteur de flux 4 comprend un corps 2 couplé à une entrée d’air 3 et s’étendant depuis une paroi 5. Le corps 2 présente une forme générale cylindrique de section circulaire et d’axe de révolution R (figure 6). Le déflecteur de flux 4 comprend une collerette 14 solidaire du corps 2 et entourant l’entrée d’air 3. Cette collerette 14 permet la fixation du déflecteur de flux 4 sur le conduit 17 dans le carter inter-veine 105. Une portion du corps 2 et la paroi 5 sont agencées dans la veine secondaire V2 de sorte que le flux d’air chaud reçu du compresseur par l’entrée d’air 3 soit éjecté directement dans la veine secondaire V2 via des canaux d’éjection. La collerette 14 est montée en regard de la surface interne 18 de la paroi 12 du carter inter-veine 105. Le corps 2 défini un passage de flux d’air entre l’entrée d’air 3 et les canaux d’éjection.
Le déflecteur de flux 4 est connecté au conduit 17 qui s’étend à travers le carter inter-veine 105. Pour cela, la collerette 14 comprend des trous 19 traversant la paroi de celle-ci de part et d’autre. Les trous 19 sont destinés à recevoir des moyens de fixation 20 amovibles tels que des vis. Le conduit 17 comprend une entrée d’air chaud (non représentée) destinée à être en communication fluidique avec la veine primaire V1 et à recevoir une partie du flux chaud issu du compresseur haute pression. Le conduit 17 comprend également une sortie d’air chaud couplée à l’entrée d’air 3 du déflecteur de flux 4. Le conduit 17 permet le passage du flux d’air chaud du compresseur vers le déflecteur de flux 4.
Le dispositif de régulation 16 et l’actionneur 15 sont disposés dans le conduit 17. Le dispositif 16 permet de réguler le flux d’air chaud issu du compresseur. Le dispositif 16 comprend ici un pointeau mobile en translation suivant un axe radial sensiblement perpendiculaire à l’axe X. Le pointeau se déplace entre une première position dans laquelle l’air chaud issu du compresseur ne circule pas de l’entrée d’air chaud du conduit 17 vers le déflecteur de flux et une deuxième position dans laquelle l’air chaud issu du compresseur circule de l’entrée d’air chaud du conduit 17 vers le déflecteur de flux. La première position correspond à une position où l’entrée d’air chaud du compresseur est fermée et la deuxième position correspond à une position où l’entrée d’air chaud est ouverte. Le déplacement du pointeau est contrôlé par l’actionneur 15. En particulier, lorsqu’il est nécessaire de décharger l’air chaud du compresseur dans la veine secondaire V2, l’actionneur 15 entraîne le déplacement du pointeau vers le haut, en direction du déflecteur de flux 4, afin d’ouvrir l’entrée d’air chaud du conduit 17. Un flux d’air de décharge Fc se décharge alors dans la veine V2 via des canaux d’éjection décrits ci-après.
En référence aux figures 4 à 7, la paroi 5 est pourvue d’une pluralité de canaux d’éjection 6 aptes à décharger le flux d’air chaud dans la veine secondaire V2 où circule le flux d’air F froid issu de la soufflante. Les canaux d’éjection 6 sont configurés de manière à éjecter un flux d’air de décharge FC qui ne vient pas directement en contact avec les parois 12, 13 de la veine secondaire V2 et qui ne perturbe pas l’écoulement et la circulation du flux froid. La paroi 5 du déflecteur présente une forme arquée. La paroi 5 présente une épaisseur sensiblement constante comprise entre 1 et 5 mm. En particulier, la paroi présente une première surface 7 interne concave tournée vers le dispositif de régulation 16 du système de vanne décharge 1 et une deuxième surface 8 externe convexe opposée à la première surface interne et tournée vers la veine secondaire V2. La paroi 5 présente ici une forme en portion de sphère ou de calotte. Celle-ci présente un bord périphérique 21 circulaire. Bien entendu, le bord périphérique 21 de la paroi, ainsi que la paroi 5 peuvent présenter une autre forme telle que rectangulaire.
En référence à la figure 7, les canaux d’éjection 6 sont formés dans la paroi 5 et s’étendent de part et d’autre de celle-ci entre la première surface 7 et la deuxième surface 8. Dans les exemples représentés, les canaux d’éjection 6 occupent la quasi-totalité de la surface de la paroi 5. Chaque canal d’éjection 6 présente un orifice d’entrée 10 défini dans la première surface 7 et communiquant fluidiquement avec le passage du corps 2 et un orifice de sortie 11 défini dans la deuxième surface 8 et communiquant fluidiquement avec la veine secondaire V2.
Les canaux d’éjection 6 présentent ici une section rectangulaire sensiblement constante. Cela permet de faciliter la fabrication du déflecteur de flux et de permettre l’agencement en trois dimensions des canaux dans la paroi. Les canaux ont une forme générale de fente pour une meilleure canalisation du flux de décharge et de débit. Ici, les canaux présentent une largeur d’environ 2 mm de sorte à faciliter la fabrication du déflecteur de flux, adapter le débit de flux de décharge à décharger d’air et limiter les nuisances sonores. La longueur de ces canaux est comprise entre 10 mm et 20 mm. La dimension des canaux dépendra des dimensions du déflecteur et du débit de flux de décharge à décharger dans la veine secondaire V2. Chaque canal déjection présente un axe central C et de symétrie. Cet axe central C est également défini dans un plan passant par la médiatrice de ses plus petits côtés. Dans le présent exemple, un canal d’éjection 6 est orienté suivant une deuxième direction formant un angle a défini entre l’axe central C et une droite D sensiblement parallèle à l’axe du déflecteur, ici l’axe R. L’angle est mesuré dans un plan passant vertical par l’axe X de la turbomachine. Chaque angle a est compris entre 5° et 65°. Bien entendu, les caiaux d’éjection 6 peuvent avoir une section de forme elliptique, oblongue ou allongée.
De manière avantageuse, mais non limitativement, les canaux d’éjection 6 sont disposés en plusieurs rangées 9 suivant des directions d’alignement A (cf. figure 5). L’arrondi de la direction d’alignement observé sur les figures 4 et 5 est dû à la forme sphérique de la paroi 5. Les directions d’alignement A sont sensiblement parallèles à un plan S transversal du déflecteur sensiblement perpendiculaire à la première direction de déplacement du flux d’air (lorsque le déflecteur est installé dans la turbomachine). Autrement dit, les directions d’alignement A sont sensiblement perpendiculaire à la première direction de déplacement ou de circulation du flux d’air F. Les fentes, et en particulier leur longueur, sont sensiblement parallèles au plan S et alignées pour former une rangée. Le nombre de rangées 9 de canaux d’éjection est compris entre 20 et 30. Dans l’exemple représenté, la paroi 5 du déflecteur de flux 4 comprend 24 rangées de canaux d’éjection 6 formant chacune une lame de flux de décharge. Chaque rangée 9 comprend entre 1 et 15 canaux d’éjection 6. Les canaux 6 sont espacés les uns par rapport aux autres suivant une distance comprise entre 0.5 et 1 mm pour conserver une résistance mécanique de la paroi 5 du déflecteur de flux 4. Il est entendu que le nombre de rangées et le nombre de canaux d’éjection par rangée est fonction des dimensions du déflecteur de flux et des dimensions des canaux d’éjection et du débit que l’on souhaite faire passer dans le diffuseur quand la vanne est ouverte.
Suivant une caractéristique de l’invention, les canaux d’éjection 6 de chaque rangée 9 sont orientés suivant le même angle a de sorte à former une lame de flux d’air de décharge Fc. En d’autres termes, les canaux d’éjection d’une même rangée sont orientés suivant un angle a identique. Comme cela est illustré sur la figure 7, l’angle des rangées de canaux d’éjection 6 varie entre 65° et 5° de l’amont vers l’aval par rapport à la première direction de déplacement du flux d’air F, lorsque le système de vanne de décharge 1 est installé dans la turbomachine 100. En particulier, cette variation est définie entre un bord amont et un bord aval de la paroi 5 par rapport au plan S transversal. De la sorte, les lames de flux d’air de décharge Fc traversant les canaux d’éjection 6 sont guidées suivant une direction orientée dans le sens de circulation du flux froid en amont et suivant une direction sensiblement perpendiculaire au sens de circulation du flux froid à l’aval.
En référence à la figure 6, les rangées 9 comprennent une première série S1 de rangées positionnée en amont et dont les angles des canaux de deux rangées consécutives sont identiques. Dans cet exemple, la première série S1 est disposée en amont du plan S transversal dans laquelle des rangées 9 sont orientées suivant le même angle. De manière avantageuse, l’angle des canaux d’éjection 6 de ces rangées de cette première série S1 est de l’ordre de 60° de manière que les lames de lux d’air de décharge Fc soient sensiblement tangents avec la paroi 5 du déflecteur et que ceux-ci ne perturbent pas la circulation du flux d’air F froid. Par ailleurs, le fait que les flux soient tangents avec la paroi du déflecteur 4 évitent que ceux-ci viennent en contact directement avec les parois de la veine secondaire V2 et en particulier la paroi interne 13 du carter externe 101.
En aval de cette première série S1 de rangées est prévue une deuxième série S2 de rangées dans laquelle les angles des canaux d’au moins une rangée 9 sont orientés suivant un angle a inférieur à ceux des rangées de la première série S1. Plus précisément, les angles a des canaux de la deuxième série S2 sont compris entre 5° et 15° de manière que le flux soit sensiblement vertical pour ne pas brûler les parois de la veine secondaire V2, et en particulier la paroi interne 12 du carter inter-veine 105. Dans cet exemple, l’angle a des canaux de cette deuxième série S2 est de 10°.
Une série intermédiaire SI de rangées 9 est disposée, suivant le sens d’écoulement du flux F, entre la première série S1 de rangées et la deuxième série S2 de rangées. Dans cette série intermédiaire SI de rangées, les angles a d’orientation des canaux de chaque rangée sont identiques, comme cela est illustré sur la figure 7. Toutefois, les angles des canaux de la série intermédiaire SI sont compris entre ceux des canaux de la première série et de la deuxième série. Les angles a des canaux de chaque rangée 9 de cette série intermédiaire SI sont compris entre 20° et 45°. Cela permet une variation progressive des flux d’air entre les différentes séries de rangées de canaux.
Dans une variante de réalisation, les angles a des canaux de rangées de la série intermédiaire SI varient à chaque rangée consécutive entre 3° et 8° de sorte que la variation des angles soit progressive et linéaire. En d’autres termes, deux rangées de canaux d’éjection consécutives présentent des angles qui diffèrent de 3° à 8°, comme illustrésur la figure 6.
Ainsi, lorsque le flux d’air de décharge Fc est éjecté dans la veine secondaire V2, celui-ci est orienté suivant plusieurs lames dont une première série de lames de flux d’air de décharge sensiblement tangents avec la paroi 5, une série de lames de flux d’air de décharge intermédiaire et une deuxième série de lames de flux d’air de décharge sensiblement vertical. La première série de lames de flux d’air circule au centre de la veine secondaire V2 sensiblement axialement et vient en contact de la deuxième série de lames en changeant leur direction verticale pour que ceux-ci circule également au centre de la veine V2 et à distance des parois 12, 13 des carters 101, 105. La circulation et l’écoulement du flux d’air F froid n’est pas perturbé.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Déflecteur de flux (4) d’un système de vanne de décharge (1) d’un compresseur de turbomachine à double flux d’axe longitudinal (X), le déflecteur de flux (4) comprenant une paroi (5) pourvue d’une pluralité de canaux d’éjection (6) aptes à décharger un flux d’air de décharge (Fc) du compresseur dans une veine (V2) de la turbomachine (100) dans laquelle circule un flux d’air (F) de soufflante suivant une première direction de déplacement, caractérisé en ce que les canaux d’éjection (6) d’axes (C) sont agencés en rangées (9) suivant des directions d’alignement (A) sensiblement parallèles à un plan (S) transversal du déflecteur de flux (4), qui est sensiblement perpendiculaire à la première direction de déplacement, les canaux d’éjection (6) de chaque rangée (9) d’une part, présentant chacun une section sensiblement rectangulaire constante, et d’autre part étant chacun orienté suivant une deuxième direction formant un angle (a) défini entre une droite normale (D) sensiblement parallèle à l’axe du déflecteur (4) et l’axe (C) du canal d’éjection (6), chaque angle (a) étant mesuré dans un plan vertical passant par l’axe (X) et variant en décroissant entre un bord amont et un bord aval de la paroi (5) définis selon la première direction de déplacement du flux d’air (F).
- 2. Déflecteur de flux (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’angle (a) des canaux (6) varie de 65° à 5° entre le bord anwnt et le bord aval.
- 3. Déflecteur de flux (4) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les canaux d’éjection (6) de chaque rangée sont orientés suivant le même angle (a).
- 4. Déflecteur de flux (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (5) a une forme en portion de sphère ou de calotte.
- 5. Déflecteur de flux (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de rangées (9) de canaux d’éjection (6) est compris entre cinq et trente.
- 6. Déflecteur de flux (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (5) comprend au moins :- une première série (S1) de rangées de canaux (6) destinée à être positionnée en amont par rapport à la première direction de déplacement du flux d’air (F) de soufflante et dont les angles des canaux de deux rangées consécutives sont identiques et compris entre 55° et 65°, et- une deuxième série (S2) de rangées de canaux (6) destinée à être positionnée en aval de la première série (S1) et comprenant au moins une rangée de canaux dont les angles sont identiques et compris entre 5° et 15°.
- 7. Déflecteur de flux (4) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi (5) comprend une série intermédiaire (SI) de rangées comprise entre la première série (S1) et la deuxième série (S2), les angles des canaux de deux rangées consécutives de la série intermédiaire (SI) étant identiques et compris entre les angles des canaux de la première série (S1 ) et ceux des canaux de la deuxième série (S2).
- 8. Déflecteur de flux (4) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les angles (a) des canaux de la série intermédiaire (SI) sont compris entre 25° et 45°.
- 9. Système de vanne de décharge (1) d’un compresseur de turbomachine double flux, comprenant:- un déflecteur de flux (4) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,- un conduit (17) connecté au déflecteur de flux (4) et comprenant une entrée d’air chaud,- un dispositif de régulation (16) permettant de réguler le passage du flux d’air chaud entre l’entrée d’air chaud du conduit (17) et le déflecteur de flux (4), et- un actionneur (15) agissant sur le dispositif de régulation (16) de manière que le dispositif de régulation (16) occupe au moins une première position dans laquelle le flux d’air chaud ne circule pas depuis l’entrée d’air chaud du conduit (17) vers le déflecteur de flux (4) et une deuxième position dans laquelle le flux d’air chaud circule depuis l’entrée d’air chaud du conduit (17) vers le déflecteur de flux.
- 10. Turbomachine (100) à double flux comprenant une veine primaire (V1 ) dans laquelle circule un flux chaud et une veine secondaire (V2) dans laquelle circule un flux froid (F), les veines (V1, V2) étant séparées par un carter inter-veine (105), caractérisée en ce que dans le carter interveine est agencée au moins un système de vanne de décharge (1) selon la revendication précédente.1/4101
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| FR1659468 | 2016-09-30 | ||
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| FR3057026B1 FR3057026B1 (fr) | 2020-08-28 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3109176A1 (fr) * | 2020-04-10 | 2021-10-15 | Safran Aircraft Engines | Grille de conduit de décharge à chevrons |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070086885A1 (en) * | 2005-10-17 | 2007-04-19 | Honeywell International, Inc. | Bleed valve outlet flow deflector |
| US20080016878A1 (en) * | 2006-07-20 | 2008-01-24 | Rolls-Royce Plc | Aeroengine bleed valve |
| US20080050218A1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Rolls-Royce Plc | Aeroengine bleed valve |
-
2016
- 2016-09-30 FR FR1659468A patent/FR3057026B1/fr active Active
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