FR3059367A1 - Turbomachine a double flux equipee d'un systeme de decharge - Google Patents

Turbomachine a double flux equipee d'un systeme de decharge Download PDF

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Abstract

Turbomachine (30) à double flux, comprenant un système de décharge comportant moins une porte (52) mobile en coulissement entre la première position dans laquelle la porte obture l'extrémité interne du conduit et s'étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe, jusqu'à la seconde position dans laquelle la porte laisse libre l'extrémité interne du conduit et des moyens d'appui (57) de la porte prennent appui sur une paroi interne (58) dudit conduit, un actionneur (50) de la porte étant situé entre lesdites carters interne et externe en dehors de la veine de décharge (D) définie par ledit conduit.

Description

(57) Turbomachine (30) à double flux, comprenant un système de décharge comportant moins une porte (52) mobile en coulissement entre la première position dans laquelle la porte obture l'extrémité interne du conduit et s'étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe, jusqu'à la seconde position dans laquelle la porte laisse libre l'extrémité interne du conduit et des moyens d'appui (57) de la porte prennent appui sur une paroi interne (58) dudit conduit, un actionneur (50) de la porte étant situé entre lesdites carters interne et externe en dehors de la veine de décharge (D) définie par ledit conduit.
Turbomachine à double flux équipée d’un système de décharge
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une turbomachine à double flux équipée d’un système de décharge.
ETAT DE L’ART
L’état de l’art comprend notamment les documents FR-A1-0 374 004, FR-A1-2 976 022, FR-A1-2 982 904 et FR-A1-3 020 400.
Une turbomachine à double flux comprend une veine d’écoulement d’un flux primaire ou flux chaud et une veine d’écoulement d’un flux secondaire ou flux froid. Il est connu d’équiper une telle turbomachine d’un système de décharge ou système VBV (acronyme de Variable Bleed Valve) destiné à réguler le débit d’entrée d’air dans la veine primaire afin notamment de limiter les risques de pompage du compresseur de la turbomachine en permettant l'évacuation ou la décharge d’un flux d’air dans la veine secondaire. De plus, en cas de pénétration accidentelle dans la veine primaire, d'eau, notamment sous forme de pluie ou de grêle, ou encore de débris divers, qui sont susceptibles de nuire au fonctionnement de la turbomachine, ces systèmes permettent de récupérer cette eau ou ces débris qui sont centrifugés et acheminés jusqu’à la veine secondaire.
Il existe actuellement plusieurs types de système VBV qu’on peut regrouper dans des systèmes à portes, en particulier écopantes, c’est-àdire qui constitue une écope à au moins un moment de son ouverture, et des systèmes à fente.
Les systèmes à portes sont lourds et nécessitent une commande synchronisée pour la mise en fonctionnement des portes. Ils nécessitent donc des moyens de commande qui peuvent être encombrants, avec une cinématique complexe. De plus, pour les systèmes à portes écopantes, l’étanchéité est difficile à assurer.
Les systèmes à fente ne permettent en général pas l’éjection de débris mais permettent la décharge en pression de la veine primaire avec un système plus simple, moins encombrant et plus robuste en pilotage.
La figure 1 montre un système de décharge à fente. Le système de décharge comprend au moins un conduit de décharge 10 dont une extrémité interne débouche sur un carter externe 12 de la veine 14 d’écoulement du flux primaire I, en formant une « fente » 22, et dont une extrémité externe débouche sur un carter interne 16 de la veine 18 d’écoulement du flux secondaire II. Le système comprend en outre au moins un actionneur de déplacement d’au moins un élément 20 mobile entre une première position de fermeture du conduit et une position d’ouverture du conduit qui est une position de décharge. L’élément mobile 20 est ici un anneau guillotine déplaçable en direction axiale entre les deux positions précitées. Cependant, dans le cas général et comme illustré ici, le système à fente proposé implique l’existence d’une zone Z dite morte au niveau de la fente 22. Cette zone Z perturbe lourdement l’écoulement du flux primaire et provoque des pertes de charges gênantes.
La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème.
EXPOSE DE L’INVENTION
L’invention propose une turbomachine à double flux, comprenant une première veine annulaire d’écoulement d’un flux primaire et une deuxième veine annulaire coaxiale d’écoulement d’un flux secondaire s’étendant autour de cette première veine, la turbomachine comprenant en outre un système de décharge de gaz du flux primaire vers le flux secondaire, ledit système comprenant au moins un conduit de décharge dont une extrémité interne débouche sur un carter externe de la première veine et dont une extrémité externe débouche sur un carter interne de la seconde veine, ledit système comprenant en outre au moins un actionneur de déplacement d’au moins un élément mobile entre une première position de fermeture du conduit et une seconde position de décharge et d’ouverture du conduit, caractérisée en ce que le système comprend au moins une porte mobile en coulissement entre la première position dans laquelle la porte obture l’extrémité interne du conduit et s’étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe, jusqu’à la seconde position dans laquelle la porte laisse libre l’extrémité interne du conduit et des moyens d’appui de la porte prennent appui sur une paroi interne dudit conduit, ledit actionneur étant situé entre lesdits carters interne et externe en dehors de la veine de décharge définie par ledit conduit.
L’invention permet de résoudre le problème de la technique antérieure lié aux pertes de charges d’un système de décharge du type à «fente». La porte est conformée pour éviter les pertes de charge au niveau de la « fente » de la technique antérieure. La position de la porte dans sa position de fermeture, et l’appui de la porte sur une paroi interne du conduit lorsqu’elle est dans sa position d’ouverture limitent les perturbations dans le flux d’air de décharge ainsi que dans les flux primaire et secondaire.
La turbomachine selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- lesdits moyens d’appui comprennent un rebord ;
- lesdits moyens d’appui sont en appui sur une autre paroi interne du conduit lorsque la porte est dans la première position ;
- la porte est configurée pour être déplacée de l’amont vers l’aval ; en variante, la porte est configurée pour être déplacée de l’aval vers l’amont ;
- l’actionneur comprend un vérin par exemple rotulant ;
- l’actionneur comprend un dispositif à glissière ; globalement, la position de l’actionneur et le sens d’ouverture ou/et de fermeture ne sont pas figés.
DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une demi vue schématique partielle en coupe axiale d’une turbomachine à double flux équipée d’un système de décharge selon l’art antérieur,
- les figures 2 et 3 sont des demi vues très schématiques partielles en coupe axiale d’une turbomachine à double flux équipée d’un mode de réalisation d’un système de décharge selon l’invention, et
- les figures 4 et 5 sont des demi vues très schématiques partielles en coupe axiale d’une turbomachine à double flux équipée d’une variante de réalisation d’un système de décharge selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 1 a été décrite dans ce qui précède et illustre l’art antérieur. Elle représente partiellement une turbomachine 30 à double flux. Une telle turbomachine comporte en général, de l'amont vers l'aval selon la direction d'écoulement des gaz, un compresseur basse pression 32, un compresseur haute pression 34, une chambre de combustion (non visible), une turbine haute pression (non visible) et une turbine basse pression (non visible), qui définissent la veine 14 d’écoulement d’un flux primaire de gaz I.
Le rotor de la turbine haute pression est solidaire du rotor du compresseur haute pression 34 de manière à former un corps haute pression, tandis que le rotor de la turbine basse pression est solidaire du rotor du compresseur basse pression 32 de manière à former un corps basse pression, de sorte que chaque turbine entraîne le compresseur associé en rotation autour d'un axe longitudinal de la turbomachine sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion.
Un carter intermédiaire 37 est habituellement interposé entre les compresseurs basse pression 32 et haute pression 34.
Dans le cas des turboréacteurs à double flux, qui comprennent une soufflante carénée par une nacelle 38 pour générer un flux secondaire II, le carter intermédiaire 37 comporte en général des bras 40 traversant la veine 18 d'écoulement de ce flux secondaire II.
Les bras 40 s’étendent entre la nacelle 38 et le carter annulaire interne 16 délimitant la veine 18 par sa face radialement externe (vis-à-vis de l’axe longitudinal de la turbomachine). Ce carter 16 fait ici partie du carter intermédiaire 37.
La turbomachine 30 comprend un système de décharge de gaz du flux primaire I vers le flux secondaire II. Le système comprend au moins un conduit de décharge 10 dont une extrémité radialement interne débouche sur le carter externe 12 délimitant la veine 14 du flux primaire I par sa face radialement interne, et dont une extrémité radialement externe débouche sur le carter 16.
Les figures 2 et 3 illustrent un premier mode de réalisation de l’invention, dans lequel le système de décharge comprend au moins un actionneur 50 de déplacement d’au moins une porte 52 entre une première position de fermeture du conduit 10 (figure 2) et une seconde position de décharge et d’ouverture du conduit (figure 3).
La porte 52 comporte une face radialement interne 54 et une face sensiblement radiale 56 orientée ici vers l’amont (vis-à-vis de l’axe longitudinal de la turbomachine). Elle comprend en outre un rebord 57 qui s’étend ici radialement vers l’extérieur, dans le prolongement de la face 56. Le rebord 57 s’étend ici aussi dans la direction circonférentielle pour assurer l’étanchéité en position fermée.
La porte 52 est mobile depuis la première position précitée dans laquelle elle obture l’extrémité interne du conduit 10 et sa face interne 54 s’étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe 12 (figure 2). Dans cette position, le rebord 57 est sensiblement en appui sur une paroi interne amont du conduit 10.
La porte 52 est mobile jusqu’à la seconde position précitée dans laquelle elle laisse libre l’extrémité interne du conduit 10. Sa face interne a coulissé le long du carter 12 et son rebord 57 est venu en appui axial sur une paroi interne aval 58 du conduit 10.
La porte 52 est déplacée par l’actionneur 50 de l’amont vers l’aval (ou de l’aval vers l’amont) dans l’exemple représenté. L’actionneur 50 est situé entre les carters 12, 16 et en dehors de la veine de décharge D définie par le conduit 10. Dans l’exemple représenté, l’actionneur comprend un dispositif à glissière comportant par exemple un rail porté par la porte et relié à un élément mobile relié directement ou par l’intermédiaire d’une bielle à un vérin.
Les figures 4 et 5 illustrent une variante de réalisation de l’invention, dans lequel le système de décharge comprend au moins un actionneur 50 de déplacement d’au moins une porte 152 entre une première position de fermeture du conduit 10 (figure 5) et une seconde position de décharge et d’ouverture du conduit (figure 7).
La porte 152 comporte une face radialement interne 154 et une face sensiblement radiale 156 orientée ici vers l’amont (vis-à-vis de l’axe longitudinal de la turbomachine). Elle comprend en outre un rebord 157 qui s’étend ici radialement vers l’extérieur, dans le prolongement de la face 156.
La porte 152 est mobile depuis la première position précitée dans laquelle elle obture l’extrémité interne du conduit 10 et sa face interne 154 s’étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe 12 (figure 2). Dans cette position, le rebord 157 est sensiblement en appui sur une paroi interne amont du conduit 10.
La porte 152 est mobile jusqu’à la seconde position précitée dans laquelle elle laisse libre l’extrémité interne du conduit 10. Sa face interne a coulissé le long du carter 12 et son rebord 157 est venu en appui axial sur une paroi interne aval 158 du conduit 10.
La porte 152 est déplacée par l’actionneur 50 de l’amont vers l’aval (ou de l’aval vers l’amont) dans l’exemple représenté. L’actionneur 50 est situé entre les carters 12, 16 et en dehors de la veine de décharge D définie par le conduit 10. Dans l’exemple représenté, l’actionneur comprend un vérin à rotule.
Le nombre total d’actionneurs reste un choix de conception, de même que le nombre de portes et leurs dimensions.
L’invention peut permettre de :
- diminuer les pertes aérodynamiques en position de fermeture (la zone morte précitée est supprimée ou limitée au maximum) et en position d’ouverture par une bonne gestion de l’étanchéité (l’écoulement dans le conduit de sortie n’est pas perturbé),
- diminuer la masse du système de décharge par rapport à ceux de la technique antérieure, et
- accroître la robustesse de commande (système d’actionnement simplifié au maximum) : à minima, un seul actionneur peut être nécessaire pour ouvrir ou fermer le système.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS
    1. Turbomachine (30) à double flux, comprenant une première veine annulaire (14) d’écoulement d’un flux primaire (I) et une deuxième veine annulaire (18) coaxiale d’écoulement d’un flux secondaire (II) s’étendant autour de cette première veine, la turbomachine comprenant en outre un système de décharge de gaz du flux primaire vers le flux secondaire, ledit système comprenant au moins un conduit de décharge (10) dont une extrémité interne débouche sur un carter externe (12) de la première veine et dont une extrémité externe débouche sur un carter interne (16) de la seconde veine, ledit système comprenant en outre au moins un actionneur (50) de déplacement d’au moins un élément mobile entre une première position de fermeture du conduit et une seconde position de décharge et d’ouverture du conduit, caractérisée en ce que le système comprend au moins une porte (52, 152) mobile en coulissement entre la première position dans laquelle la porte obture l’extrémité interne du conduit et s’étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe, jusqu’à la seconde position dans laquelle la porte laisse libre l’extrémité interne du conduit et des moyens d’appui (57, 157) de la porte prennent appui sur une paroi interne (58) dudit conduit, ledit actionneur étant situé entre lesdits carters interne et externe en dehors de la veine de décharge (D) définie par ledit conduit.
  2. 2. Turbomachine (30) selon la revendication précédente, dans laquelle lesdits moyens d’appui comprennent un rebord (57, 157).
  3. 3. Turbomachine (30) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits moyens d’appui (57, 157) sont en appui sur une autre paroi interne du conduit lorsque la porte (52, 152) est dans la première position.
  4. 4. Turbomachine (30) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la porte (52, 152) est configurée pour être déplacée de l’amont vers l’aval.
  5. 5. Turbomachine (30) selon l’une des revendications précédentes, 5 dans laquelle l’actionneur (50) comprend un vérin par exemple rotulant.
  6. 6. Turbomachine (30) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle l’actionneur (50) comprend un dispositif à glissière.
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