FR3094404A1 - Ensemble pour turbomachine - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine, ledit ensemble comprenant :- un carter (15) dans lequel est pratiqué un orifice d’endoscopie, et- un organe d’étanchéité (3) comprenant :. une première partie (31) montée fixe par rapport au carter (15), et. une deuxième partie (32) mobile par pivotement par rapport à la première partie (31), entre:. une position fermée, dans laquelle la deuxième partie (32) obture l’orifice d’endoscopie, et. une position ouverte, dans laquelle la deuxième partie (32) libère l’orifice d’endoscopie de manière à autoriser un passage d’un dispositif d’endoscopie à travers l’orifice d’endoscopie. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Ensemble pour turbomachine
La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine.
L’invention vise plus spécifiquement l’endoscopie d’éléments d’une turbomachine.
En référence à la figure 1, une turbomachine 1 comprend une soufflante 10 configurée pour aspirer un flux d’air qui se sépare ensuite entre un flux primaire 11 circulant à travers un compresseur basse pression 12, et un flux secondaire 13 circulant à travers un redresseur 14 (ou OGV, pour « Outlet Guide Vanes » dans la terminologie anglo-saxonne). Un carter 15 sépare le redresseur 14 du compresseur basse pression 12. Le carter 15 comprend une paroi externe 150 et une paroi interne 152, qui délimitent entre elles un espace interveine 16. Comme visible sur la figure 1, une pluralité d’orifices d’endoscopie 17 est pratiquée dans le carter 15 en vue d’autoriser le passage de dispositifs d’endoscopie 2 à travers lesdits orifices d’endoscopie 17. Les dispositifs d’endoscopie 2 permettent d’inspecter l’état d’aubages 120 du compresseur basse pression 12.
Toutefois, la présence d’orifices d’endoscopie 17 autorise une communication fluidique entre l’espace interveine 16 et le flux secondaire 13. Ceci détériore les performances du redresseur 14, notamment par augmentation du décollement de coin au niveau du pied des aubages 140 de redresseur 14. Cette dégradation des propriétés aérodynamiques du flux secondaire 13 au niveau du redresseur 14 (e.g. hétérogénéité de la perte de charge entre les différents aubages 140 du redresseur 14) peut également modifier le comportement de la soufflante 10 (e.g. remontée des distorsions de flux secondaire 13 depuis le redresseur 14 vers la soufflante 10), ce qui diminue sa marge d’opérabilité.
Il est donc nécessaire de pouvoir obstruer les orifices d’endoscopie 17.
Des organes d’étanchéité pour assurer l’obstruction d’orifices d’endoscopie 17 ont déjà été proposés dans les documents FR 2 708 072 et FR 3 006 373, au nom de la Demanderesse. Toutefois, de tels organes d’étanchéité n’apportent pas entière satisfaction, notamment parce que leur mise en œuvre nécessite des étapes de montage et de démontage complexes, longues et coûteuses.
Il existe donc un besoin de pallier au moins l’un des inconvénients de l’état de la technique.
Un but de l’invention est d’assurer l’étanchéité entre une veine d’écoulement et une cavité de turbomachine.
Un autre but de l’invention est de préserver les propriétés aérodynamiques d’un carter de turbomachine.
Un autre but de l’invention est d’assurer l’endoscopie d’éléments d’une turbomachine au moyen d’un ensemble aisément transposable à n’importe quel type de turbomachine, et dont l’installation est mise en œuvre de manière simple et peu coûteuse.
Un autre but de l’invention est de proposer un ensemble pour l’endoscopie d’éléments de turbomachine qui ne nécessite pas d’étapes de montage et/ou de démontage, et dont les différentes pièces ne risquent pas d’être égarées lors d’une maintenance de la turbomachine.
Un autre but de l’invention est d’améliorer le redressement du flux secondaire au sein d’une turbomachine.
Un autre but de l’invention est de diminuer les pertes de charge au niveau d’un redresseur d’une turbomachine.
Un autre but de l’invention est de limiter les remontées de distorsions aérodynamiques depuis un redresseur vers une soufflante de turbomachine.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un ensemble pour turbomachine, ledit ensemble comprenant :
- un carter dans lequel est pratiqué un orifice d’endoscopie, et
- un organe d’étanchéité comprenant :
. une première partie montée fixe par rapport au carter, et
. une deuxième partie mobile par pivotement par rapport à la première partie, entre :
- une position fermée, dans laquelle la deuxième partie obture l’orifice d’endoscopie, et
- une position ouverte, dans laquelle la deuxième partie libère l’orifice d’endoscopie de manière à autoriser un passage d’un dispositif d’endoscopie à travers l’orifice d’endoscopie.
L’organe d’étanchéité d’un tel ensemble est simple et peu coûteux. Il peut en outre être facilement adapté à n’importe quel type de turbomachine, et pour n’importe quel carter d’une turbomachine. Le pivotement de la deuxième partie permet en outre un passage plus aisé d’un dispositif d’endoscopie à travers l’orifice d’endoscopie, sans qu’un opérateur n’ait à dévisser, conserver, puis revisser un bouchon. De cette manière, le passage du dispositif d’endoscopie ne risque pas d’entraîner la perte de tout ou partie de l’organe d’étanchéité.
Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble selon l’invention peut en outre comprendre l’une des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison :
- l’organe d’étanchéité comprend en outre un organe de rappel configuré pour solliciter la deuxième partie vers la position fermée,
l’organe de rappel comprend :
. un premier bras en appui sur la première partie, et
. un deuxième bras en appui sur la deuxième partie,
- la deuxième partie comprend une portion support, le deuxième bras étant en appui sur la portion support,
- la deuxième partie présente un épaulement configuré pour coopérer avec un rebord de l’orifice d’endoscopie lorsque la deuxième partie est dans la position fermée, de sorte à assurer l’arrêt en pivotement de la deuxième partie,
- la première partie est fixée au carter par collage, par soudage ou au moyen d’un rivet,
- le carter présente :
. une première surface en contact avec un flux d’air circulant à travers une veine d’écoulement de la turbomachine, et
. une deuxième surface, opposée à la première surface, et délimitant une cavité de la turbomachine,
- l’orifice d’endoscopie s’étendant depuis la première surface jusqu’à la deuxième surface, et la première partie étant en contact avec la deuxième surface, et
- le carter est un carter de compresseur basse pression.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un organe d’étanchéité comprenant :
- une première partie configurée pour être montée fixe par rapport à un carter dans lequel est pratiqué un orifice d’endoscopie, et
- une deuxième partie mobile par pivotement par rapport à la première partie entre :
. une position fermée, dans laquelle la deuxième partie obture l’orifice d’endoscopie du carter, et
. une position ouverte, dans laquelle la deuxième partie libère l’orifice d’endoscopie de manière à autoriser un passage d’un dispositif d’endoscopie à travers l’orifice d’endoscopie.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un ensemble tel que précédemment décrit.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1, déjà décrite, illustre de façon schématique une partie d’une turbomachine.
La figure 2 est une vue en perspective schématique d’un premier exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention.
La figure 3 est une vue en coupe schématique d’un deuxième exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention, la deuxième partie de l’organe d’étanchéité étant en position fermée.
La figure 4 est une vue en perspective schématique d’un troisième exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention, la deuxième partie de l’organe d’étanchéité étant en position ouverte.
En référence aux figures, un ensemble pour turbomachine 1 et un organe d’étanchéité 3 vont à présent être décrits.
Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal d’air à travers une turbomachine 1 en fonctionnement. Par ailleurs, une direction axiale désigne une direction parallèle à un axe longitudinal X-X de la turbomachine 1, une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe longitudinal X-X, et passant par cet axe longitudinal X-X, tandis qu’une direction tangentielle, ou circonférentielle, est une direction orthogonale à la fois à une direction axiale et une direction radiale, typiquement dans un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X. Sauf précision contraire, interne (ou intérieur) et externe (ou extérieur), respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X-X, que la partie ou la face externe (i.e. radialement externe) du même élément.
Comme déjà décrit en référence à la figure 1, une turbomachine 1 comprend une soufflante 10 configurée pour aspirer un flux d’air qui se sépare ensuite entre un flux primaire 11 circulant à travers un compresseur basse pression 12, et un flux secondaire 13 circulant à travers un redresseur 14 (ou OGV, pour « Outlet Guide Vanes » dans la terminologie anglo-saxonne).
Un carter 15 sépare le redresseur 14 du compresseur basse pression 12. Le carter 15 comprend une paroi externe 150 et une paroi interne 152, qui délimitent entre elles un espace interveine 16. Plus précisément, comme visible sur la figure 3, le carter présente une première surface 1501 en contact avec un flux d’air circulant à travers une veine d’écoulement 13 de la turbomachine 1, et une deuxième surface 1502, opposée à la première surface 1501, et délimitant une cavité 16 de la turbomachine 1.
Comme visible sur la figure 1, au moins un d’orifice d’endoscopie 17 est pratiqué dans le carter 15 en vue d’autoriser le passage d’au moins un dispositif d’endoscopie 2 à travers ledit orifice d’endoscopie 17. Le dispositif d’endoscopie 2 permet ainsi d’inspecter l’état d’aubages 120 du compresseur basse pression 12. Comme visible plus précisément sur la figure 3, l’orifice d’endoscopie 17 s’étend depuis la première surface 1501 du carter 15 jusqu’à la deuxième surface 1502 du carter 15.
En référence au figures 2 à 4, un organe d’étanchéité 3 est disposé au niveau de l’orifice d’endoscopie 17. De manière privilégiée, l’organe d’étanchéité 3 est disposé au niveau d’un orifice d’endoscopie 17 pratiqué dans la paroi externe 150 du carter 15.
L’organe d’étanchéité 3 comprend une première partie 31 montée fixe par rapport au carter 15, et une deuxième partie 32. Avantageusement, la première partie 31 est en contact avec la deuxième surface 1502 du carter 15. De cette manière, la présence de l’organe d’étanchéité 3 n’entraîne pas de perturbation aérodynamique au sein du flux secondaire 13, puisqu’il n’existe aucune protubérance dans la veine d’écoulement du flux secondaire 13 dans la mesure où l’organe d’étanchéité 3 s’étend dans la cavité de l’espace interveine 16. De manière également avantageuse, la première partie 31 est fixée au carter 15 par collage, par soudage ou au moyen d’un rivet. Alternativement, mais de manière moins privilégiée pour des raisons de tolérances de fabrication et de coût, la première partie 31 peut être usinée directement dans le carter 15, c’est-à-dire venue de matière avec le carter 15.
Comme visible plus précisément sur les figures 3 et 4, la deuxième partie 32 est mobile par pivotement par rapport à la première partie 31 entre :
- une position fermée (figure 3), dans laquelle la deuxième partie 32 obture l’orifice d’endoscopie 17, et
- une position ouverte (figure 4), dans laquelle la deuxième partie 32 libère l’orifice d’endoscopie 17 de manière à autoriser un passage du dispositif d’endoscopie 2 à travers l’orifice d’endoscopie 17.
Avantageusement, le pivotement de la deuxième partie 32 par rapport à la première partie 31 est permis par la présence d’un axe pivot 34, qui relie la deuxième partie 32 à la première partie 31 en passant par des orifices prévus à cet effet et pratiqués dans chacune de la première partie 31 et de la deuxième partie 32.
Comme également visible sur les figures 2 à 4, dans un mode de réalisation, l’organe d’étanchéité 3 comprend en outre un organe de rappel 33, par exemple un ressort hélicoïdal 33, configuré pour solliciter la deuxième partie 32 vers la position fermée. Grâce à l’organe de rappel 33, la deuxième partie 32 retrouve la position fermée dès que le dispositif d’endoscopie 2 est retiré. Ainsi, l’étanchéité entre flux secondaire 13 et espace interveine 16, est assurée en permanence, en dehors des périodes de visite par endoscopie. Ceci élimine le risque qu’un opérateur oublie de replacer l’organe d’étanchéité 3 après inspection lors d’une maintenance, voire qu’il le fasse choir. En d’autres termes, grâce à l’organe de rappel 33 sollicitant la deuxième partie 32, l’organe d’étanchéité 3 est rétractable. Enfin, si l’organe de rappel 33 venait à être endommagé, non seulement la deuxième partie 32 serait maintenue dans la positon fermée, ce qui garantirait l’étanchéité entre le flux secondaire 13 et l’espace interveine 16, mais aussi l’organe d’étanchéité 3 serait maintenue dans l’espace interveine 16, sans risque d’être perdu.
Comme également visible sur les figures 2 à 4, dans un mode de réalisation, l’organe de rappel 33 comprend un premier bras 331 en appui sur la première partie 31, et un deuxième bras 332 en appui sur la deuxième partie 32. Avantageusement, la deuxième partie 32 comprend alors une portion support 320, le deuxième bras 332 étant en appui sur la portion support 320. L’encombrement de l’organe d’étanchéité 3 peut ainsi être maîtrisé en fonction des dimensions de la portion support 320 et/ou du deuxième bras 332 de l’organe de rappel 33.
Avantageusement, l’organe de rappel 33 présente une raideur telle que, lorsqu’une différence entre une pression au sein de l’espace interveine 16 et une pression au niveau d’une surface externe de la paroi externe 150 est nulle, une force exercée par l’organe de rappel 33 sur la deuxième partie 32 est supérieure à deux fois le poids de ladite deuxième partie 32. En d’autres termes, lorsque la turbomachine 1 n’est pas en fonctionnement, l’organe de rappel 33 sollicite la deuxième partie 32 vers la position fermée avec une force au moins deux fois supérieure au poids de ladite deuxième partie 32. En effet, en fonctionnement, la pression au sein de l’espace interveine 16 est supérieure à la pression exercée par l’air circulant au sein du flux secondaire 13, ce qui participe au maintien en position fermée de la deuxième partie 32. En revanche, à l’arrêt de la turbomachine 1, cette différence de pression n’est plus suffisante. Ainsi, grâce à l’organe de rappel 33 le maintien en position fermée de la deuxième partie 32 est toujours assuré, tout en permettant le passage du dispositif d’endoscopie 2 par un opérateur, par exemple lors d’une maintenance.
En référence aux figures 3 et 4, dans un mode de réalisation, la deuxième partie 32 de l’organe d’étanchéité 3 présente un épaulement 321 et l’orifice d’endoscopie 17 présente un rebord 171. L’épaulement 321 est configuré pour coopérer avec le rebord 171 lorsque la deuxième partie 32 est dans la position fermée. Ainsi, l’arrêt en pivotement de la deuxième partie 32 peut être assuré. En outre, une telle coopération favorise l’étanchéité entre la veine d’écoulement du flux secondaire 13 et la cavité de l’espace interveine 16.
Dans tout ce qui a été décrit précédemment, le carter 15 est un carter de compresseur basse pression 12. Ceci n’est cependant pas limitatif, le carter 15 peut également être un carter de compresseur haute pression, ou même de turbine (haute pression ou basse pression).

Claims (10)

  1. Ensemble pour turbomachine (1), ledit ensemble comprenant :
    - un carter (15) dans lequel est pratiqué un orifice d’endoscopie (17), et
    - un organe d’étanchéité (3) comprenant :
    . une première partie (31) montée fixe par rapport au carter (15), et
    . une deuxième partie (32) mobile par pivotement par rapport à la première partie (31), entre
    . une position fermée, dans laquelle la deuxième partie (32) obture l’orifice d’endoscopie (17), et
    . une position ouverte, dans laquelle la deuxième partie (32) libère l’orifice d’endoscopie (17) de manière à autoriser un passage d’un dispositif d’endoscopie (2) à travers l’orifice d’endoscopie (17).
  2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l’organe d’étanchéité (3) comprend en outre un organe de rappel (33) configuré pour solliciter la deuxième partie (32) vers la position fermée.
  3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel l’organe de rappel (33) comprend :
    - un premier bras (331) en appui sur la première partie (31), et
    - un deuxième bras (332) en appui sur la deuxième partie (32).
  4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel la deuxième partie (32) comprend une portion support (320), le deuxième bras (332) étant en appui sur la portion support (320).
  5. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la deuxième partie (32) présente un épaulement (321) configuré pour coopérer avec un rebord (171) de l’orifice d’endoscopie (17) lorsque la deuxième partie (32) est dans la position fermée, de sorte à assurer l’arrêt en pivotement de la deuxième partie (32).
  6. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la première partie (31) est fixée au carter (15) par collage, par soudage ou au moyen d’un rivet.
  7. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le carter (15) présente :
    - une première surface (1501) en contact avec un flux d’air circulant à travers une veine d’écoulement (13) de la turbomachine (1), et
    - une deuxième surface (1502), opposée à la première surface (1501), et délimitant une cavité (16) de la turbomachine (1),
    l’orifice d’endoscopie (17) s’étendant depuis la première surface (1501) jusqu’à la deuxième surface (1502), et la première partie (31) étant en contact avec la deuxième surface (1502).
  8. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le carter (15) est un carter de compresseur basse pression.
  9. Organe d’étanchéité (3) comprenant :
    - une première partie (31) configurée pour être montée fixe par rapport à un carter (15) dans lequel est pratiqué un orifice d’endoscopie (17), et
    - une deuxième partie (32) mobile par pivotement par rapport à la première partie (31) entre :
    . une position fermée, dans laquelle la deuxième partie (32) obture l’orifice d’endoscopie (17) du carter (15), et
    . une position ouverte, dans laquelle la deuxième partie (32) libère l’orifice d’endoscopie (17) de manière à autoriser un passage d’un dispositif d’endoscopie (2) à travers l’orifice d’endoscopie (17).
  10. Turbomachine (1) comprenant un ensemble selon l’une des revendications 1 à 8.
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