FR3074531A1 - INSTALLATION FOR A TURBOMACHINE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une installation pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant des moyens de prélèvement d'air d'un compresseur de la turbomachine, des moyens de commande comportant un port de commande, au moins une canalisation (4) reliant les moyens de prélèvement d'air au port de commande, ladite canalisation (4) comportant des moyens de drainage de l'eau contenue dans le flux d'air circulant dans ladite canalisation (4), caractérisée en ce que les moyens de drainage comportent une chambre (18), la canalisation (4) débouchant en partie amont (18a) et en partie aval (18b) de ladite chambre (18), respectivement au niveau d'une ouverture amont (19) et d'une ouverture aval (20) de la chambre (18), la section maximale de la chambre (18) étant supérieure à la section de l'ouverture amont (19) de la chambre (18), une partie basse (18c) de ladite chambre (18), comportant une ouverture de purge (21).The invention relates to an installation for a turbomachine, such as for example a turbojet or an airplane turboprop, comprising means for withdrawing air from a compressor of the turbomachine, control means comprising a control port, at least one pipe (4) connecting the air sampling means to the control port, said pipe (4) comprising means for draining the water contained in the flow of air flowing in said pipe (4), characterized in that the drainage means comprise a chamber (18), the pipe (4) opening in the upstream (18a) and downstream (18b) portions of said chamber (18), respectively at an upstream opening (19). ) and a downstream opening (20) of the chamber (18), the maximum section of the chamber (18) being greater than the section of the upstream opening (19) of the chamber (18), a lower part (18) 18c) of said chamber (18), having a purge opening (21).
Description
INSTALLATION POUR UNE TURBOMACHINEINSTALLATION FOR A TURBOMACHINE
DOMAINE [001] La présente invention concerne une installation pour une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avionFIELD [001] The present invention relates to an installation for a turbomachine, such as for example a turbojet or an airplane turboprop
CONTEXTE [002] Une turbomachine comporte classiquement au moins une vanne de décharge qui permet de décharger, dans le flux secondaire, de l’air du flux primaire fourni par le compresseur haute pression de la turbomachine pendant certaines phases de fonctionnement du moteur comme le démarrage, l’accélération, la décélération et les phases de ralenti.BACKGROUND A turbomachine conventionally comprises at least one discharge valve which makes it possible to discharge, in the secondary flow, air from the primary flow supplied by the high pressure compressor of the turbomachine during certain operating phases of the engine such as starting. , acceleration, deceleration and idling phases.
[003] Il est connu d’équiper une machine d’une vanne de décharge à commande pneumatique, l’ouverture de cette vanne étant commandée par de l’air sous pression prélevé dans le compresseur haute pression de la turbomachine.It is known to equip a machine with a pneumatically controlled discharge valve, the opening of this valve being controlled by pressurized air taken from the high pressure compressor of the turbomachine.
[004] Une vanne de décharge est conçue pour être en position fermée en mode de fonctionnement normal. La vanne doit en général être alimentée avec de l’air à une pression supérieure à la pression de décharge de cette vanne pour commander son ouverture. La fermeture de la vanne est obtenue en annulant le débit d’air de commande de la vanne.A relief valve is designed to be in the closed position in normal operating mode. The valve must generally be supplied with air at a pressure higher than the discharge pressure of this valve to control its opening. The valve is closed by canceling the valve control air flow.
[005] Une vanne de décharge est par exemple connue du document EP 0 374 004.A discharge valve is for example known from document EP 0 374 004.
[006] Dans la technique actuelle, les vannes de décharge d’une turbomachine sont reliées à des moyens de commande comportant des électrovalves ou électrorobinets, ces électrovalves comprenant chacune une entrée reliée à des moyens de prélèvement d’air dans le compresseur et une sortie reliée à la vanne de décharge pour la commande de la vanne directement avec l’air prélevé dans le compresseur. Les moyens de commande comportent des canaux ou des capillaires de faibles sections. [007] Ces moyens de commande comportent une partie électronique sensible à la température. Il est donc nécessaire de ne pas les monter à proximité des vannes de décharge où les températures de fonctionnement sont relativement élevées. Les moyens de commande sont ainsi situés dans la nacelle de la turbomachine où les températures ambiantes sont plus faibles.In the current technique, the discharge valves of a turbomachine are connected to control means comprising solenoid valves or solenoid valves, these solenoid valves each comprising an inlet connected to air withdrawal means in the compressor and an outlet connected to the relief valve to control the valve directly with the air taken from the compressor. The control means comprise channels or capillaries of small sections. These control means include an electronic part sensitive to temperature. It is therefore necessary not to mount them near the relief valves where the operating temperatures are relatively high. The control means are thus located in the nacelle of the turbomachine where the ambient temperatures are lower.
[008] Par ailleurs, les moyens de commande ne doivent pas être alimentés avec de l’air trop chaud. Les composants classiques de ces électrovannes sont généralement conçus pour fonctionner à des températures inférieures typiquement à 200°C.Furthermore, the control means must not be supplied with too hot air. The conventional components of these solenoid valves are generally designed to operate at temperatures typically below 200 ° C.
[009] Une solution consiste donc à refroidir l’air d’alimentation des moyens de commande, ce qui génère de la condensation en amont des moyens de commande. Il existe un risque de givrage de l’eau ainsi condensée, un tel givrage pouvant boucher les canaux ou capillaires ménagés dans les moyens de commande et affecter le fonctionnement de ces derniers.One solution therefore consists in cooling the supply air of the control means, which generates condensation upstream of the control means. There is a risk of icing of the water thus condensed, such icing can block the channels or capillaries formed in the control means and affect the operation of the latter.
[010] Des moyens de drainage de l’eau peuvent être prévus en amont des moyens de commande. Cependant, il a été constaté que l’efficacité de tels moyens de drainage est relativement limitée, de sorte qu’il subsiste un risque de givrage des moyens de commande.[010] Water drainage means can be provided upstream of the control means. However, it has been found that the effectiveness of such drainage means is relatively limited, so that there remains a risk of icing of the control means.
[011] L’invention vise à remédier à ces inconvénients, de manière simple, fiable et peu coûteuse.The invention aims to remedy these drawbacks in a simple, reliable and inexpensive manner.
RESUME DE L’INVENTION [012] A cet effet, la présente invention concerne une installation pour une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, comportant des moyens de prélèvement d’air d’un compresseur de la turbomachine, des moyens de commande comportant un port de commande, au moins une canalisation reliant les moyens de prélèvement d’air au port de commande, ladite canalisation comportant des moyens de drainage de l’eau contenue dans le flux d’air circulant dans ladite canalisation, caractérisée en ce que les moyens de drainage comportent une chambre, la canalisation débouchant en partie amont et en partie aval de ladite chambre, respectivement au niveau d’une ouverture amont et d’une ouverture aval de la chambre, la section maximale de la chambre étant supérieure à la section de l’ouverture amont de la chambre, une partie basse de ladite chambre comportant une ouverture de purge.SUMMARY OF THE INVENTION For this purpose, the present invention relates to an installation for a turbomachine, such as for example an airplane turbojet or turboprop, comprising means for taking air from a compressor of the turbomachine, control means comprising a control port, at least one pipe connecting the air sampling means to the control port, said pipe comprising means for draining the water contained in the air flow circulating in said pipeline, characterized in that the drainage means comprise a chamber, the pipeline opening partly upstream and partly downstream of said chamber, respectively at an upstream opening and a downstream opening of the chamber, the maximum section of the chamber being greater than the section of the upstream opening of the chamber, a lower part of said chamber comprising a purge opening.
[013] Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens d’écoulement du flux d’air dans la canalisation. Par ailleurs, les termes haut et bas sont définis par rapport à une ligne de champ de gravité terrestre.The terms upstream and downstream are defined with respect to the direction of flow of the air flow in the pipeline. Furthermore, the terms high and low are defined with respect to a line of terrestrial gravity field.
[014] La chambre forme une zone élargie par rapport au reste de la canalisation, de façon à réduire la vitesse d’écoulement de l’air lorsque l’air traverse ladite chambre. Les gouttelettes d’eau contenues dans le flux d’air, du fait du phénomène de condensation, peuvent alors retomber par gravité dans le fond ou la partie basse de la chambre. En effet, la vitesse d’écoulement de l’air étant réduite, les gouttelettes d’eau ne sont plus entraînées avec le flux d’air mais peuvent retomber librement en partie basse de la chambre. L’eau contenue en partie basse de la chambre peut alors s’écouler par gravité au travers de l’ouverture de purge. L’eau peut par exemple s’écouler dans l’environnement de la turbomachine, par exemple dans le volume interne de la nacelle, ce volume étant purgé.[014] The chamber forms an enlarged zone relative to the rest of the pipeline, so as to reduce the speed of flow of air when the air passes through said chamber. The water droplets contained in the air flow, due to the phenomenon of condensation, can then fall by gravity into the bottom or the lower part of the chamber. Indeed, the air flow speed being reduced, the water droplets are no longer entrained with the air flow but can fall freely in the lower part of the chamber. The water contained in the lower part of the chamber can then flow by gravity through the drain opening. Water can, for example, flow into the environment of the turbomachine, for example into the internal volume of the nacelle, this volume being purged.
[015] L’ ouverture de purge peut être située au point le plus bas de la chambre, de façon à éviter la formation d’un volume mort d’eau dans la chambre.The purge opening can be located at the lowest point of the chamber, so as to avoid the formation of a dead volume of water in the chamber.
[016] La chambre peut comporter une paroi anti-ruissellement intercalée entre la partie basse de la chambre et l’ouverture aval de la chambre.[016] The chamber may include an anti-runoff wall interposed between the lower part of the chamber and the downstream opening of the chamber.
[017] La paroi anti-ruissellement évite que l’eau contenue en partie basse de la chambre remonte ou ruisselle avec le flux d’air le long des parois de la chambre et pénètre dans la partie de la canalisation située en aval de la chambre, en traversant l’ouverture aval de la chambre.The anti-runoff wall prevents the water contained in the lower part of the chamber from rising or trickling with the air flow along the walls of the chamber and entering the part of the pipe located downstream from the chamber , crossing the downstream opening of the chamber.
[018] La paroi anti-ruissellement peut être formée par une partie tubulaire s’étendant dans la chambre depuis l’ouverture aval de la chambre.The anti-runoff wall can be formed by a tubular part extending into the chamber from the downstream opening of the chamber.
[019] La partie tubulaire peut être formée dans le prolongement ou être formée par la partie de la canalisation située en aval de la chambre.The tubular part can be formed in the extension or be formed by the part of the pipe located downstream of the chamber.
[020] La chambre peut présenter une forme coudée.The chamber may have an angled shape.
[021] Le coude ainsi formé peut être arrondi ou former un angle saillant.[021] The bend thus formed can be rounded or form a salient angle.
[022] L’angle du coude formé par la chambre peut être compris entre 0 et 180°, de préférence de l’ordre de 135°.[022] The angle of the elbow formed by the chamber can be between 0 and 180 °, preferably of the order of 135 °.
[023] Un angle faible permet d’augmenter la distance verticale entre le point le plus bas de la chambre et les ouvertures amont et aval, ce qui facilite le drainage de l’eau. Cependant un angle plus important permet de limiter l’encombrement de la chambre et facilite ainsi l’implantation des moyens de drainage dans l’environnement existant. Il est donc nécessaire de trouver un compromis entre ces différentes contraintes.[023] A small angle increases the vertical distance between the lowest point of the chamber and the upstream and downstream openings, which facilitates water drainage. However, a larger angle makes it possible to limit the size of the chamber and thus facilitates the installation of the drainage means in the existing environment. It is therefore necessary to find a compromise between these different constraints.
[024] Le diamètre de l’ouverture de purge peut être compris entre 0 et 10 mm, de préférence de l’ordre de 1 mm.[024] The diameter of the drain opening can be between 0 and 10 mm, preferably of the order of 1 mm.
[025] Un tel diamètre permet de purger efficacement l’eau contenue dans la chambre tout en limitant le débit de fuite d’air pouvant traverser ladite ouverture de purge.[025] Such a diameter makes it possible to effectively purge the water contained in the chamber while limiting the rate of air leakage which can pass through said purge opening.
[026] Le rapport de la section maximale de la chambre sur la section de l’ouverture amont de la chambre peut être compris entre 1 et 10.[026] The ratio of the maximum section of the chamber to the section of the upstream opening of the chamber can be between 1 and 10.
[027] Un tel rapport permet de réduire suffisamment la vitesse du flux d’air au sein de la chambre, tout en limitant l’encombrement.[027] Such a ratio makes it possible to sufficiently reduce the speed of the air flow within the chamber, while limiting the bulk.
[028] Le rapport de la section maximale de la chambre sur la section de l’ouverture aval de la chambre peut être compris entre 1 et 10.[028] The ratio of the maximum section of the chamber to the section of the downstream opening of the chamber can be between 1 and 10.
[029] L’installation peut comporter un échangeur de chaleur, situé en amont des moyens de drainage et apte à refroidir l’air issu du compresseur.[029] The installation may include a heat exchanger, located upstream of the drainage means and capable of cooling the air from the compressor.
[030] L’échangeur de chaleur est par exemple un échangeur de type air-air, par exemple de type SACAC (« Surface Air Cooled Air Cooler »).The heat exchanger is, for example, an air-air type exchanger, for example of the SACAC ("Surface Air Cooled Air Cooler") type.
[031] L’ invention concerne également une turbomachine comportant une installation du type précité.[031] The invention also relates to a turbomachine comprising an installation of the aforementioned type.
[032] L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description given by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une vue schématique d’une installation selon l’invention ; la figure 2 est une vue schématique des moyens de drainage.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a schematic view of an installation according to the invention; Figure 2 is a schematic view of the drainage means.
DESCRIPTION DETAILLEE [033] La figure 1 représente schématiquement une installation 1 selon une forme de réalisation de l’invention. L’installation 1 comporte des moyens de prélèvement d’air 2 d’un compresseur haute pression, reliés à des moyens de commande 3 par l’intermédiaire d’une canalisation 4. L’air prélevé a par exemple une température de l’ordre de 600°C et une pression de 30 bars.DETAILED DESCRIPTION [033] FIG. 1 schematically represents an installation 1 according to an embodiment of the invention. The installation 1 comprises means for removing air 2 from a high pressure compressor, connected to control means 3 via a pipe 4. The air taken has for example a temperature of the order of 600 ° C and a pressure of 30 bars.
[034] Les moyens de commande 3 comportent deux électrovannes 4 ou électrorobinets comportant chacune un premier port d’entrée 5 relié à la canalisation 4, un second port d’entrée 6 relié à l’environnement 7 de la nacelle, et un port de sortie 8 relié à une vanne de décharge 9.[034] The control means 3 comprise two solenoid valves 4 or solenoid valves each comprising a first input port 5 connected to the pipe 4, a second input port 6 connected to the environment 7 of the nacelle, and a port of outlet 8 connected to a relief valve 9.
[035] Chaque vanne de décharge 9 comporte un port d’entrée 10 relié à un collecteur du flux primaire, dont la pression d’entrée est par exemple comprise entre 0 et 30 bars, un port de commande 11 relié au port de sortie 8 de l’électrovanne 4 correspondante, et un port de sortie 12 destiné à décharger de l’air dans le flux secondaire 13 de la turbomachine. La pression du port de commande 11 est supérieure à la pression du port d’entrée 10.Each discharge valve 9 has an inlet port 10 connected to a primary flow collector, the inlet pressure of which is for example between 0 and 30 bars, a control port 11 connected to the outlet port 8 of the corresponding solenoid valve 4, and an outlet port 12 intended to discharge air into the secondary flow 13 of the turbomachine. The pressure of the control port 11 is greater than the pressure of the input port 10.
[036] Chaque vanne de décharge 9 permet de décharger, dans le flux secondaire 13, de l’air du flux primaire pendant certaines phases de fonctionnement du moteur comme le démarrage, l’accélération, la décélération et les phases de ralenti.Each discharge valve 9 makes it possible to discharge, in the secondary flow 13, air from the primary flow during certain engine operating phases such as starting, acceleration, deceleration and the idling phases.
[037] Chaque vanne de décharge 9 est conçue pour être en position fermée en mode de fonctionnement normal, c’est-à-dire lorsque le port de commande 11 est à une pression élevée. L’ouverture de la vanne de décharge 9 est obtenue en annulant le débit d’air de commande de la vanne de décharge 9, c’est-à-dire lorsque le port de commande 11 est à une pression faible.[037] Each discharge valve 9 is designed to be in the closed position in normal operating mode, that is to say when the control port 11 is at a high pressure. The opening of the relief valve 9 is obtained by canceling the control air flow of the relief valve 9, that is to say when the control port 11 is at a low pressure.
[038] Une vanne de décharge est par exemple connue du document EP 0 374 004.[038] A discharge valve is for example known from document EP 0 374 004.
[039] Les moyens de commande 3 comportent des canaux ou des capillaires de faibles sections.[039] The control means 3 comprise channels or capillaries of small sections.
[040] Les moyens de commande 3 sont situés dans la nacelle 14 de la turbomachine où les températures ambiantes sont relativement faibles, les vannes de décharge 9 étant situées dans le compartiment moteur 15 de la turbomachine où les températures sont relativement élevées.The control means 3 are located in the nacelle 14 of the turbomachine where the ambient temperatures are relatively low, the relief valves 9 being located in the engine compartment 15 of the turbomachine where the temperatures are relatively high.
[041] Afin de réduire la température de l’air dans la canalisation 4, cette dernière peut être équipée d’un échangeur de chaleur 16, par exemple un échangeur de chaleur air-air de type SACAC (« Surface Air Cooled Air Coder »). L’air pénétrant dans les moyens de commande 3 est par exemple à une température inférieure à 200°C, la pression étant par exemple de 30 bars.[041] In order to reduce the air temperature in line 4, the latter can be equipped with a heat exchanger 16, for example an air-air heat exchanger of the SACAC type (“Surface Air Cooled Air Coder”). ). The air entering the control means 3 is for example at a temperature below 200 ° C, the pressure being for example 30 bars.
[042] Comme indiqué précédemment, le refroidissement de l’air génère un phénomène de condensation au sein de la canalisation 4 ou de l’échangeur 16, l’eau condensée risquant d’obstruer par givrage les canaux ou capillaires de faibles sections des moyens de commande 3.[042] As indicated above, the cooling of the air generates a phenomenon of condensation within the pipe 4 or the exchanger 16, the condensed water running the risk of obstructing by icing the channels or capillaries of small sections of the means. 3.
[043] Afin d’éviter un tel phénomène de givrage, la canalisation 4 est équipée de moyens de drainage 17 comportant une chambre 18, la canalisation 4 débouchant à l’extrémité amont et à l’extrémité aval de ladite chambre 18, respectivement au niveau d’une ouverture amont 19 et d’une ouverture aval 20 de la chambre 18. La chambre 18 présente une forme coudée et présente une partie amont 18a d’axe A, et une partie aval 18b, d’axe B. Les parties 18a, 18b sont par exemple cylindriques. L’angle a entre les axes A et B est compris entre 0 et 180°, préférentiellement de l’ordre de 135°.[043] In order to avoid such an icing phenomenon, the pipe 4 is equipped with drainage means 17 comprising a chamber 18, the pipe 4 opening at the upstream end and at the downstream end of said chamber 18, respectively at level of an upstream opening 19 and a downstream opening 20 of the chamber 18. The chamber 18 has an angled shape and has an upstream part 18a of axis A, and a downstream part 18b, of axis B. The parts 18a, 18b are for example cylindrical. The angle a between the axes A and B is between 0 and 180 °, preferably around 135 °.
[044] La chambre 18 peut présenter une section relativement constante.[044] The chamber 18 may have a relatively constant section.
[045] La section de la partie amont 18a (dans un plan radial, perpendiculaire à l’axe A) est sensiblement égale à la section de la partie aval 18b (dans un plan radial, perpendiculaire à l’axe B).[045] The section of the upstream part 18a (in a radial plane, perpendicular to the axis A) is substantially equal to the section of the downstream part 18b (in a radial plane, perpendicular to the axis B).
[046] Le rapport entre la section de la partie amont 18a sur la section de l’ouverture amont 19, ou la section de la canalisation 4 située en amont de la chambre 18, est par exemple compris entre 1 et 10. La chambre 18 forme ainsi une zone élargie permettant de réduire la vitesse d’écoulement de l’air issu de la canalisation lorsqu’il débouche dans la chambre. L’eau condensée contenue dans le flux d’air retombe alors par gravité en partie basse 18c de la chambre 18, c’est-à-dire dans le creux du coude formé par la chambre 18. La partie basse 18c de la chambre 18 comporte une ouverture de purge 21 permettant à l’eau contenue en partie basse 18c de s’écouler dans l’environnement de la turbomachine, par exemple dans le volume interne de la nacelle 14, ce volume étant également purgé vers l’extérieur.[046] The ratio between the section of the upstream part 18a on the section of the upstream opening 19, or the section of the pipe 4 located upstream of the chamber 18, is for example between 1 and 10. The chamber 18 thus forms an enlarged zone making it possible to reduce the speed of flow of the air coming from the pipe when it opens into the chamber. The condensed water contained in the air flow then falls by gravity into the lower part 18c of the chamber 18, that is to say into the hollow of the elbow formed by the chamber 18. The lower part 18c of the chamber 18 comprises a purge opening 21 allowing the water contained in the lower part 18c to flow into the environment of the turbomachine, for example in the internal volume of the nacelle 14, this volume also being purged towards the outside.
[047] L’ ouverture de purge 21 est située au point le plus bas de la chambre 18, de façon à éviter la formation d’un volume mort d’eau dans la chambre[047] The drain opening 21 is located at the lowest point of the chamber 18, so as to avoid the formation of a dead volume of water in the chamber
18. Le diamètre de l’ouverture de purge 21 peut être compris entre 0 et 10 mm, de préférence de l’ordre de 1 mm, de façon à purger efficacement l’eau contenue dans la chambre 18 tout en limitant le débit de fuite d’air pouvant traverser ladite ouverture de purge 21.18. The diameter of the purge opening 21 can be between 0 and 10 mm, preferably of the order of 1 mm, so as to effectively purge the water contained in the chamber 18 while limiting the leak rate air that can pass through said purge opening 21.
[048] La partie aval 18b de la chambre 18 comporte par ailleurs une paroi anti-ruissellement tubulaire 22 s’étendant dans la chambre 18 selon l’axe B, depuis l’ouverture aval 20. La paroi anti-ruissellement 22 est ainsi intercalée entre la partie basse 18c de la chambre 18 et l’ouverture aval 20 de la chambre 18, de façon à éviter que l’eau contenue en partie basse 18c de la chambre 18 remonte ou ruisselle avec le flux d’air le long des parois de la chambre 18 et pénètre dans la partie de la canalisation 4 située en aval de la chambre 18.[048] The downstream part 18b of the chamber 18 also includes a tubular anti-runoff wall 22 extending in the chamber 18 along the axis B, from the downstream opening 20. The anti-runoff wall 22 is thus inserted between the lower part 18c of the chamber 18 and the downstream opening 20 of the chamber 18, so as to prevent the water contained in the lower part 18c of the chamber 18 from rising or streaming with the air flow along the walls of the chamber 18 and enters the part of the pipe 4 located downstream of the chamber 18.
[049] La paroi anti-ruissellement 22 peut venir de matière avec la partie de la canalisation 4 située en aval de la chambre 18.[049] The anti-runoff wall 22 can come in one piece with the part of the pipe 4 located downstream of the chamber 18.
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