FR3107561A1 - OPTIMIZATION OF THE PRESSURIZATION OF A TURBOMACHINE BEARING ENCLOSURE - Google Patents

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Abstract

OPTIMISATION DE LA PRESSURISATION D’UNE ENCEINTE DE PALIER DE TURBOMACHINE L’invention concerne un dispositif de pressurisation d’une l’enceinte de turbomachine ayant un axe longitudinal X, le dispositif de pressurisation s’étendant, de l’amont vers l’aval dans un sens d’écoulement des gaz le long de l’axe X longitudinal et étant alimenté en air pressurisé par un flux d’air de pressurisation (F) prélevé en amont dans la turbomachine. Selon l’invention, le dispositif de pressurisation comporte : un tourillon amont (T1) destiné à être mis en rotation autour de l’axe X et dans lequel est ménagée une première série d’ouvertures (O1), un tourillon aval destiné à être mis en rotation autour de l’axe X et dans lequel est ménagée une deuxième série d’ouvertures (O2), la première série d’ouvertures (O1) étant configurée de manière que le flux d’air de pressurisation (F) la traverse et chaque ouverture (O1) de la première série d’ouvertures (O1) étant ménagée respectivement dans une cheminée (12) insérée dans le tourillon amont (T1) Figure pour l’abrégé : figure 2OPTIMIZATION OF THE PRESSURIZATION OF A TURBOMACHINE BEARING ENCLOSURE The invention relates to a device for pressurizing a turbomachine enclosure having a longitudinal axis X, the pressurization device extending, from upstream to downstream in a gas flow direction along the longitudinal axis X and being supplied with pressurized air by a flow of pressurizing air (F) taken from upstream in the turbomachine. According to the invention, the pressurization device comprises: an upstream trunnion (T1) intended to be rotated about the X axis and in which a first series of openings (O1) is formed, a downstream trunnion intended to be rotated about the X axis and in which a second series of openings (O2) is provided, the first series of openings (O1) being configured so that the pressurizing air flow (F) passes through it and each opening (O1) of the first series of openings (O1) being provided respectively in a chimney (12) inserted in the upstream trunnion (T1) Figure for the abstract: Figure 2

Description

OPTIMISATION DE LA PRESSURISATION D’UNE ENCEINTE DE PALIER DE TURBOMACHINEOPTIMIZATION OF THE PRESSURIZATION OF A TURBOMACHINE BEARING ENCLOSURE

Domaine de l’inventionField of invention

La présente invention concerne le domaine de la pressurisation d’enceintes de palier de turbomachine.The present invention relates to the field of the pressurization of turbomachine bearing enclosures.

Etat de la techniqueState of the art

Une turbomachine pour aéronef comprend généralement, le long d’un axe de rotation X s’étendant d'amont en aval, dans le sens de l'écoulement des gaz, une soufflante, un ou plusieurs étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression (BP), un compresseur haute pression (HP), une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère d'échappement des gaz. A chaque compresseur peut correspondre une turbine, les deux étant reliés par un arbre, formant ainsi, par exemple, un corps haute pression (HP) et un corps basse pression (BP).A turbine engine for an aircraft generally comprises, along an axis of rotation X extending from upstream to downstream, in the direction of gas flow, a fan, one or more compressor stages, for example a low compressor pressure (LP), a high pressure (HP) compressor, a combustion chamber, one or more turbine stages, for example a high pressure turbine and a low pressure turbine, and a gas exhaust nozzle. Each compressor can correspond to a turbine, the two being connected by a shaft, thus forming, for example, a high pressure body (HP) and a low pressure body (LP).

Les arbres sont supportés à l'amont et à l'aval par des paliers qui sont logés dans des enceintes les isolant du reste du moteur. Les enceintes contiennent ainsi des paliers à roulements qui sont interposés entre un organe tournant et une partie fixe de la turbomachine qui le supporte ou bien entre deux parties tournantes, les deux tournant à des vitesses de rotation différentes telles qu'un tourillon solidaire de l'arbre HP et de l'arbre BP. Les paliers sont lubrifiés et refroidis par de l'huile. L'huile, projetée par les pièces en rotation, forme un brouillard de gouttelettes en suspension au sein de l’enceinte.The shafts are supported upstream and downstream by bearings which are housed in enclosures isolating them from the rest of the engine. The enclosures thus contain roller bearings which are interposed between a rotating member and a fixed part of the turbomachine which supports it or else between two rotating parts, the two rotating at different speeds of rotation such as a journal integral with the HP shaft and BP shaft. The bearings are lubricated and oil-cooled. The oil, projected by the rotating parts, forms a mist of droplets in suspension within the enclosure.

C’est notamment pour éviter que cette huile ne se répande dans l’ensemble du moteur, ce qui créerait des risques d’inflammation et une consommation excessive d’huile, que les paliers sont enfermés dans ces enceintes. Les enceintes sont formées et délimitées par des parois de la structure fixe du moteur et par les éléments tournants. Des moyens d'étanchéité sont prévus dans les zones où les parties fixes et mobiles se rejoignent. Ainsi, une enceinte de palier comprend en général deux zones d'étanchéité le long de l'arbre, l'un en amont du palier contenu dans l'enceinte, l'autre en aval de ces derniers. Classiquement, ces moyens d’étanchéité sont des joints labyrinthes. Certaines enceintes de palier peuvent comprendre un ou plusieurs joints supplémentaires et l'enceinte peut elle-même comprendre plusieurs paliers.It is in particular to prevent this oil from spreading throughout the engine, which would create risks of ignition and excessive oil consumption, that the bearings are enclosed in these enclosures. The enclosures are formed and delimited by walls of the fixed structure of the engine and by the rotating elements. Sealing means are provided in the zones where the fixed and mobile parts meet. Thus, a bearing enclosure generally comprises two sealing zones along the shaft, one upstream of the bearing contained in the enclosure, the other downstream of the latter. Conventionally, these sealing means are labyrinth seals. Some bearing enclosures may include one or more additional seals and the enclosure itself may include multiple bearings.

Ces joints ne pouvant assurer une étanchéité parfaite car ceux-ci sont placés entre une structure fixe et des éléments tournants, ils sont conditionnés de telle sorte qu’un filet d’air permanent pénètre depuis l’extérieur de l’enceinte vers l’intérieur de celle-ci en les traversant et empêchent ainsi l’huile en suspension dans l’air de l’enceinte de sortir de celle-ci en les traversant. Les enceintes sont donc mises sous pression. C’est-à-dire que la pression autour de l’enceinte est plus importante que la pression au sein de l’enceinte pour entretenir le passage du filet d’air au travers des joints de l’extérieur de l’enceinte vers l’intérieur de celle-ci. Cet air provient généralement d'une source d'air sous pression, notamment des compresseurs HP ou BP.These seals cannot ensure a perfect seal because they are placed between a fixed structure and rotating elements, they are conditioned in such a way that a permanent stream of air penetrates from the outside of the enclosure inwards. of the latter by crossing them and thus prevent the oil in suspension in the air of the enclosure from leaving the latter by crossing them. The speakers are therefore pressurized. That is to say that the pressure around the enclosure is greater than the pressure within the enclosure to maintain the passage of the air stream through the seals from the outside of the enclosure to the inside of it. This air generally comes from a pressurized air source, in particular HP or LP compressors.

Généralement, d’amont en aval, une turbomachine comporte plusieurs enceintes qui sont disposées successivement dans la turbomachine et ceignant divers paliers associés à divers organes de la turbomachine.Generally, from upstream to downstream, a turbomachine comprises several enclosures which are arranged successively in the turbomachine and surrounding various bearings associated with various members of the turbomachine.

Selon les turbomachines, on distingue deux types d’enceintes: Les enceintes connues sous le terme anglais «vented»(ventilée) et les enceintes «non-vented» (non-ventilée). Dans les deux cas, chaque enceinte est munie d’un système d’aspiration d’air (passif ou actif) et de récupération de l’huile qui aurait fuité vers l’extérieur de l’enceinte.According to the turbomachines, two types of enclosures are distinguished: The enclosures known by the English term “ vented” (ventilated) and the enclosures “ non-vented” (non-ventilated) . In both cases, each enclosure is fitted with an air suction system (passive or active) and recovery of any oil that may have leaked outside the enclosure.

Les enceintesventedsont connectées à l’air ambiant via un déshuileur. L’aspiration de l’air (de l’extérieur de l’enceinte vers l’intérieur de l’enceinte) se fait de manière passive: l’aspiration de l’air se fait simplement par le différentiel de pression entre l’air à l’extérieur de l’enceinte (haute pression) et l’air ambiant dans l’enceinte (basse pression). L’air dans l’enceinte est à l’aval du déshuileur, l’objectif étant de déshuiler l’air autour de l’enceinte. Comme il y a toujours des fuites d’huile vers l’extérieur de l’enceinte, il y a toujours des gouttelettes d’huile en suspension dans l’air aspiré par le déshuileur. Une enceinteventedcomprend donc également une récupération d’huile en partie basse de l’enceinte.The vented enclosures are connected to ambient air via an oil separator. The suction of air (from the outside of the enclosure to the inside of the enclosure) is done passively: the suction of air is simply done by the pressure differential between the air outside the enclosure (high pressure) and the ambient air inside the enclosure (low pressure). The air in the enclosure is downstream of the oil separator, the objective being to remove oil from the air around the enclosure. Since there are always oil leaks towards the outside of the enclosure, there are always oil droplets suspended in the air sucked in by the oil separator. A vented enclosure therefore also includes an oil recovery in the lower part of the enclosure.

Les enceintesnon-ventedprésentent une aspiration active de l’air à travers les joints d’étanchéité. Cette aspiration se fait par une pompe de récupération d’huile. On récupère un mélange d’huile et d’air qui est ensuite décanté, c’est pourquoi cette pompe de récupération d'huile est généralement connectée à un port de récupération, placé à 6h (par rapport au cadran d’une horloge), au point bas du moteur. La pompe a avantageusement un débit de pompage supérieur à celui de l'arrivée d'huile dans l'enceinte permettant la lubrification du palier. Les demandes des brevets FR3016661 et FR3005099 décrivent des exemples d’enceintes non ventilées. Non-vented enclosures feature active air suction through the seals. This suction is done by an oil recovery pump. A mixture of oil and air is recovered which is then decanted, which is why this oil recovery pump is generally connected to a recovery port, placed at 6 o'clock (relative to the dial of a clock), at the low point of the engine. The pump advantageously has a pumping rate greater than that of the oil inlet into the enclosure allowing the bearing to be lubricated. Patent applications FR3016661 and FR3005099 describe examples of unventilated enclosures.

Il est communément admis que, quel que soit le type d’enceinte,ventedounon-vented, plus la pression à l’extérieur de celle-ci est élevée, plus il est facile d’en assurer l’étanchéité. Classiquement, les points faibles, les points où l’étanchéité est moins bien assurée, sont les points dits externes (éloignés par rapport à l’axe de rotation X) car c’est là que la pression à l’extérieur des enceintes est généralement la plus faible. Ces points permettent ainsi plus facilement à l’huile de fuiter. Dans le cas particulier des enceintesnon-vented, cette pression faible impacte fortement les dimensions des pompes de récupération d’huile.It is commonly accepted that, whatever the type of enclosure, vented or non-vented , the higher the pressure outside of it, the easier it is to seal it. Conventionally, the weak points, the points where sealing is less well assured, are the so-called external points (far from the axis of rotation X) because this is where the pressure outside the enclosures is generally the weakest. These points make it easier for the oil to leak out. In the particular case of non-vented enclosures, this low pressure has a strong impact on the dimensions of the oil recovery pumps.

Une enceinte C telle que représentée sur la figure 1 est classiquement une enceinte annulaire ayant l’axe X comme axe de révolution. L’enceinte C est délimitée par une paroi fixe radialement externe et un ensemble d’éléments tournants radialement internes. La paroi radialement externe forme une délimitation externe Cede l’enceinte C et la série d’éléments tournants forme une délimitation interne Cide l’enceinte C. A la jonction des délimitations interne et externe Ci,Ce, l’enceinte C comporte deux moyens étanchéité E, une moyen d’étanchéité amont E1et un moyen d’étanchéité aval E2.L’enceinte comprend également un palier qui est situé entre les deux moyens d’étanchéité.An enclosure C as represented in FIG. 1 is conventionally an annular enclosure having the axis X as axis of revolution. The enclosure C is delimited by a radially outer fixed wall and a set of radially inner rotating elements. The radially external wall forms an external delimitation C e of the enclosure C and the series of rotating elements forms an internal delimitation C i of the enclosure C. At the junction of the internal and external delimitations C i, C e , the enclosure C comprises two sealing means E, an upstream sealing means E 1 and a downstream sealing means E 2. The enclosure also comprises a bearing which is located between the two sealing means.

L’air permettant de pressuriser l’enceinte C passe classiquement autour de celle-ci et autour de l’arbre. Le flux d’air de pressurisation F de l’enceinte aval C est prélevé au niveau du compresseur BP et transite sous le compresseur HP. Ce flux peut se diviser en plusieurs flux, tels qu’un flux interne Fiet un flux externe Fequi se rejoignent en aval de l’enceinte C et qui servent à pressuriser au moins un moyen d’étanchéité E2.The air making it possible to pressurize the enclosure C passes conventionally around the latter and around the shaft. The pressurization air flow F from the downstream enclosure C is taken from the compressor LP and passes under the compressor HP. This flow can be divided into several flows, such as an internal flow F i and an external flow F e which meet downstream of the enclosure C and which serve to pressurize at least one sealing means E 2 .

Sur le chemin du flux de pressurisation interne Fi, comme l’air est en rotation et que le chemin peut diminuer en rayon, le flux Fisubit une décompression (perte de pression). Cette décompression diminue donc la pression disponible au niveau du moyen d’étanchéité E2. Le flux de pressurisation externe Fepeut subir également une perte de pression suivant son chemin autour de l’arbre. La pression de pressurisation au niveau du moyen d’étanchéité E2dépendra de la perte de pression et du débit relatif passant par chacun des flux Fiet Fe.On the path of the internal pressurization flow F i , as the air is rotating and the path may decrease in radius, the flow F i undergoes decompression (loss of pressure). This decompression therefore reduces the pressure available at the level of the sealing means E 2 . The external pressurization flow F e can also undergo a loss of pressure following its path around the shaft. The pressurization pressure at the level of the sealing means E 2 will depend on the loss of pressure and the relative flow passing through each of the flows F i and F e .

Ce problème est renforcé dans le cas des enceintesnon-vented. En effet, comme la pressurisation de l’enceinte est faite par l’aspiration de la pompe de récupération, il est d’autant plus important de s’assurer que les pressions aux deux points d’étanchéité de l’enceinte sont les plus proches possibles. Dans le cas contraire, il apparaît un risque de génération d’un flux d’air interne à l’enceinte C: on a un débit rentrant sur un moyen d’étanchéité et un débit sortant de l’autre moyen d’étanchéité. Le moyen d’étanchéité voyant un débit sortant ne réalise plus sa fonction et il y a un risque de fuite car l’air entraîne l’huile de l’enceinte.This problem is compounded in the case of non-vented enclosures. Indeed, as the containment is pressurized by suction from the recovery pump, it is all the more important to ensure that the pressures at the two sealing points of the containment are the closest possible. Otherwise, there appears to be a risk of generation of an internal air flow in the enclosure C: there is a flow entering one sealing means and a flow leaving the other sealing means. The sealing means seeing an outgoing flow no longer performs its function and there is a risk of leakage because the air entrains the oil from the enclosure.

L’objectif est d’augmenter la pression autour de l’enceinte tout en réduisant le déséquilibre de pression autour celle-ci.The objective is to increase the pressure around the enclosure while reducing the pressure imbalance around it.

On parvient à réaliser cet objectif, conformément à l’invention grâce à un dispositif de pressurisation d’une enceinte de turbomachine ayant un axe longitudinal X, le dispositif s’étendant, de l’amont vers l’aval dans un sens d’écoulement des gaz le long de l’axe longitudinal X et étant alimenté en air pressurisé par un flux d’air de pressurisation prélevé en amont dans la turbomachine, le dispositif de pressurisation comportant:This objective is achieved, in accordance with the invention, by means of a device for pressurizing a turbomachine enclosure having a longitudinal axis X, the device extending, from upstream to downstream in a direction of flow gases along the longitudinal axis X and being supplied with pressurized air by a flow of pressurization air taken from upstream in the turbomachine, the pressurization device comprising:

  • un tourillon amont destiné à être mis en rotation autour de l’axe X et dans lequel est ménagée une première série d’ouvertures,an upstream trunnion intended to be rotated around the X axis and in which a first series of openings is made,
  • un tourillon aval destiné à être mis en rotation autour de l’axe X et dans lequel est ménagée une deuxième série d’ouvertures,a downstream trunnion intended to be rotated around the X axis and in which a second series of openings is made,

la première série d’ouvertures étant configurée de manière que le flux d’air de pressurisation la traverse et chaque ouverture de la première série d’ouvertures est ménagée respectivement dans une cheminée insérée dans le tourillon amont.the first series of openings being configured so that the pressurizing air flow passes through it and each opening of the first series of openings is formed respectively in a chimney inserted in the upstream trunnion.

Cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. Ainsi, la présente invention propose de limiter les pertes de charges du flux d’air de pressurisation externe à travers une première série d’ouvertures ménagées dans le tourillon amont en spécifiant un diamètre le plus large possible, et d’améliorer l’entrainement d’air par la première série d’ouvertures ménagées dans le tourillon amont. En particulier, si l’impact de la seconde série d’ouvertures sur le flux de pressurisation externe est réduit de manière significative, alors la plus grande partie de l’entraînement en rotation des deux flux de pressurisation est effectuée par la première série d’ouvertures.This solution achieves the above objective. Thus, the present invention proposes to limit the pressure drops of the external pressurization air flow through a first series of openings made in the upstream trunnion by specifying the widest possible diameter, and to improve the drive of air through the first series of openings in the upstream trunnion. In particular, if the impact of the second series of openings on the external pressurization flow is reduced significantly, then the greater part of the rotational drive of the two pressurization flows is carried out by the first series of openings.

Par ailleurs, il est possible, d’une part, d’assurer un entrainement optimisé en sortie du tourillon amont et, d’autre part de calculer/mesurer toute potentielle décompression de chacun des deux flux de pressurisation permettant ainsi de pallier ces pertes de pressions en amont (en sortie de la première série d’ouvertures, par exemple). On assure ainsi l’équilibre des pressions.Furthermore, it is possible, on the one hand, to ensure optimized drive at the outlet of the upstream trunnion and, on the other hand, to calculate/measure any potential decompression of each of the two pressurization flows, thus making it possible to compensate for these losses of upstream pressures (at the outlet of the first series of openings, for example). This ensures pressure balance.

La perte de charge relative du flux d’air de pressurisation externe par rapport au flux de pressurisation interne est donc réduite et on obtient un entrainement sensiblement équivalent des deux flux de pressurisation. L’optimisation de l’entraînement des flux d’air de pressurisation par la première série d’ouvertures permet une minimisation des pertes de charges et donc de la pressurisation de l’enceinte.The relative pressure drop of the external pressurization air flow compared to the internal pressurization flow is therefore reduced and a substantially equivalent drive of the two pressurization flows is obtained. The optimization of the entrainment of the pressurization air flows by the first series of openings allows a minimization of the pressure drops and therefore of the pressurization of the containment.

Le dispositif de pressurisation 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:The pressurization device according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other or in combination with each other:

  • l’accès du flux d’air de pressurisation à la première série d’ouvertures étant optimisé par au moins un élément profilé fixé à proximité de chaque ouverture de la première série d’ouvertures.the access of the pressurizing air flow to the first series of openings being optimized by at least one profiled element fixed near each opening of the first series of openings.
  • le nombre d’ouvertures de la première série d’ouvertures est compris entre 2 et 36.the number of openings in the first series of openings is between 2 and 36.
  • chaque cheminée présente une courbure de manière à ce que la direction d’entrée du flux d’air de pressurisation soit différente de la direction de sortie du flux d’air de pressurisation.each chimney has a curvature so that the inlet direction of the pressurizing air flow is different from the outlet direction of the pressurizing air flow.
  • cette courbure présente un angle de l’ordre de 90°.this curvature presents an angle of the order of 90°.
  • chaque cheminée comprend une portion s’étendant à travers l’épaisseur de la paroi du tourillon amont.each stack includes a portion extending through the thickness of the wall of the upstream trunnion.
  • la longueur de chaque cheminée est supérieure au diamètre du tourillon aval.the length of each chimney is greater than the diameter of the downstream trunnion.
  • le tourillon amont est entouré, au niveau de la première série d’ouvertures, par une enveloppe solidaire en rotation du tourillon amont, et que chaque élément profilé est fixé sur cette enveloppe.the upstream trunnion is surrounded, at the level of the first series of openings, by an envelope integral in rotation with the upstream trunnion, and that each profiled element is fixed to this envelope.
  • chaque élément profilé est une équerre en tôle.each profiled element is a sheet metal bracket.
  • au moins un élément profilé est agencé en regard d’une ouverture de la première série d’ouvertures et en amont de ladite ouverture.at least one profiled element is arranged facing an opening of the first series of openings and upstream of said opening.
  • la première série d’ouvertures est configurée de manière à entraîner le flux d’air à l’intérieur des tourillons.the first set of openings are configured to drive airflow inside the trunnions.
  • au moins la première série et la deuxième série d’ouvertures sont configurées de manière à former des moyens de compression du flux de pressurisation.at least the first series and the second series of openings are configured so as to form means for compressing the pressurization flow.

L’invention concerne également un module de turbomachine comprenant un dispositif de pressurisation d’une d’enceinte présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes et une enceinte de palier étant située, selon l’axe X, en aval du tourillon aval, lui-même situé en aval du tourillon amont.The invention also relates to a turbomachine module comprising a device for pressurizing an enclosure having any one of the preceding characteristics and a bearing enclosure being located, along the X axis, downstream of the downstream trunnion, itself even located downstream of the upstream trunnion.

Le module comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:The module includes one or more of the following features:

  • le module comprend un arbre basse pression entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal et qui comprend le tourillon amont et le tourillon aval, et en ce qu’au moins la première série d’ouvertures entraîne un flux de pressurisation à l’intérieur de l’arbre basse pression qui se divise en un flux un flux de pressurisation interne Fiet un flux de pressurisation externe Fe.the module comprises a low-pressure shaft driven in rotation around the longitudinal axis and which comprises the upstream trunnion and the downstream trunnion, and in that at least the first series of openings causes a pressurization flow inside the low-pressure shaft which is divided into a flow, an internal pressurization flow F i and an external pressurization flow F e .
  • le module comprend un fourreau s’étendant à l’intérieur de l’arbre basse pression et comprenant au moins un orifice d’axe transversal à l’axe longitudinal, flux d’air de pressurisation interne traversant l’orifice vers l’enceinte.the module comprises a sleeve extending inside the low pressure shaft and comprising at least one orifice with an axis transverse to the longitudinal axis, internal pressurization air flow passing through the orifice towards the enclosure.
  • le flux de pressurisation circule au moins en partie entre un arbre basse pression et un fourreau.the pressurization flow circulates at least in part between a low pressure shaft and a sleeve.

Enfin l’invention concerne également une turbomachine comprenant un module de turbomachine tel que susmentionné.Finally, the invention also relates to a turbomachine comprising a turbomachine module as mentioned above.

Brève description des figuresBrief description of 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 dessins schématiques annexés.The invention will be better understood, and other aims, details, characteristics and advantages thereof will appear more clearly on reading the detailed explanatory description which follows, of embodiments of the invention given as purely illustrative and non-limiting examples, with reference to the accompanying schematic drawings.

Sur ces dessins :In these drawings:

la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale, d’un dispositif de pressurisation et d’une enceinte de palier de turbomachine à laquelle s’applique l’invention, FIG. 1 is a schematic view in longitudinal section of a pressurization device and of a turbomachine bearing enclosure to which the invention applies,

la figure 2 est une vue schématique en coupe radiale (vue depuis l’aval) d’une série de premières ouvertures selon un premier mode de réalisation de l’invention, FIG. 2 is a diagrammatic view in radial section (seen from downstream) of a series of first openings according to a first embodiment of the invention,

la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d’une ouverture de la première série d’ouvertures selon le mode de réalisation de la figure précédente, Figure 3 is a schematic view in longitudinal section of an opening of the first series of openings according to the embodiment of the previous figure,

la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale d’une ouverture de la première série d’ouvertures selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, Figure 4 is a schematic view in longitudinal section of an opening of the first series of openings according to a second embodiment of the invention,

la figure 5a est une vue schématique en coupe longitudinale d’un tourillon amont et d’un tourillon aval selon un mode de réalisation de l’invention, et FIG. 5a is a diagrammatic view in longitudinal section of an upstream trunnion and of a downstream trunnion according to one embodiment of the invention, and

la figure 5b est une vue en perspective et en semi transparence, depuis l’amont de la série de premières ouvertures selon le mode de réalisation de la figure précédente. FIG. 5b is a view in perspective and in semi-transparency, from upstream of the series of first openings according to the embodiment of the preceding figure.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

La figure 1 représente un schéma d’un module 10 de turbomachine comportant une enceinte C de turbomachine et un dispositif de pressurisation de cette enceinte C renfermant au moins un palier P. Comme déjà indiqué, la turbomachine présente un axe longitudinal X de rotation s’étendant sensiblement dans le sens d’écoulement des gaz. La turbomachine présente un sens de rotation R.FIG. 1 represents a diagram of a turbomachine module 10 comprising a turbomachine enclosure C and a device for pressurizing this enclosure C containing at least one bearing P. As already indicated, the turbomachine has a longitudinal axis X of rotation s' extending substantially in the direction of gas flow. The turbomachine has a direction of rotation R.

Suivant l’exemple représentée, l’enceinte C est située en aval d’un arbre 11 basse pression (BP). L’arbre 11 de la turbomachine s’étend suivant l’axe longitudinal X. Comme nous pouvons le voir sur la figure 1, un fourreau 19 s’étend à l’intérieur de l’arbre BP et globalement suivant l’axe longitudinal X.According to the example shown, enclosure C is located downstream of a low pressure (LP) shaft 11 . The shaft 11 of the turbomachine extends along the longitudinal axis X. As we can see in Figure 1, a sleeve 19 extends inside the shaft BP and generally along the longitudinal axis X .

L’arbre 11 BP comprend un tourillon amont T1et un tourillon aval T2. Les deux tourillons T1, T2tournent à la même vitesse autour de l’axe longitudinal X et dans le même sens de rotation R. Les tourillons amont et aval comprennent chacun une bride 15a, 15b qui s’étend chacune respectivement suivant un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X. Les brides 15a, 15b sont fixées entre elles au moyen d’organes de fixation 17. Ici, les organes de fixation sont des vis et écrous. Dans le présent exemple, les tourillons amont et aval T1, T2présentent une section axiale en forme de V inversé.The shaft 11 BP comprises an upstream journal T 1 and a downstream journal T 2 . The two journals T 1 , T 2 rotate at the same speed around the longitudinal axis X and in the same direction of rotation R. The upstream and downstream journals each comprise a flange 15a, 15b which each extends respectively along an axis radial Z perpendicular to the longitudinal axis X. The flanges 15a, 15b are fixed together by means of fixing members 17. Here, the fixing members are screws and nuts. In the present example, the upstream and downstream journals T 1 , T 2 have an inverted V-shaped axial section.

Le fourreau 19 comprend une portion aval 19a (sensiblement cylindrique et centré sur l’axe X) qui forme la délimitation Cide l’enceinte C. L’arbre BP comprend une portion 11b sensiblement cylindrique qui est formée d’un seul tenant avec le tourillon aval et qui comprend une extrémité distale à laquelle est couplée la portion aval 19a du fourreau 19.The sheath 19 comprises a downstream portion 19a (substantially cylindrical and centered on the axis X) which forms the delimitation C i of the enclosure C. The shaft BP comprises a substantially cylindrical portion 11b which is formed in one piece with the downstream journal and which comprises a distal end to which the downstream portion 19a of the sheath 19 is coupled.

L’enceinte C est également formée en partie par un support de palier 18 qui porte la bague externe du palier P. Le support de palier est fixée à la structure fixe de la turbomachine. Le support de palier 18 forme la délimitation externe Cede l’enceinte C.The enclosure C is also formed in part by a bearing support 18 which carries the outer ring of the bearing P. The bearing support is fixed to the fixed structure of the turbine engine. The bearing support 18 forms the external delimitation C e of the enclosure C.

Le tourillon amont T1comprend une première série d’ouvertures O1et le tourillon aval T2comprend une deuxième série d’ouvertures O2par lesquelles circule un flux d’air de pressurisation F. L’axe des première et deuxième séries d’ouvertures est respectivement transversal à l’axe X. Le flux d’air de pressurisation F de l’enceinte aval C est prélevé en amont du tourillon amont T1, au niveau du compresseur BP et transite sous le compresseur HP. Le flux d’air de pressurisation F passe à travers la première série d’ouvertures O1ménagées dans le tourillon amont T1et se divise ensuite en deux flux d’air distincts: un flux de pressurisation externe Fe, et un flux de pressurisation interne Fi.The upstream trunnion T 1 comprises a first series of openings O 1 and the downstream trunnion T 2 comprises a second series of openings O 2 through which a flow of pressurizing air F circulates. The axis of the first and second series d openings is respectively transverse to the axis X. The pressurizing air flow F from the downstream enclosure C is taken upstream from the upstream trunnion T 1 , at the level of the LP compressor and passes under the HP compressor. The pressurization air flow F passes through the first series of openings O 1 provided in the upstream trunnion T 1 and is then divided into two distinct air flows: an external pressurization flow F e , and a flow of internal pressurization F i .

Le flux de pressurisation externe Fetraverse la deuxième série d’ouvertures O2du tourillon aval T2avant d’atteindre l’enceinte C. Le flux de pressurisation externe Fecircule donc le long de la délimitation externe Cede l’enceinte C. Le flux de pressurisation externe Fecircule à l’extérieur de l’arbre BP après avoir traversé les ouvertures O2. Le flux de pressurisation interne Ficircule, quant à lui, le long de la délimitation interne Cide l’enceinte. En particulier, le flux de pressurisation interne Ficircule à l’intérieur de l’arbre BP, et entre l’arbre BP et le fourreau 19. Les flux de pressurisation externe Fe, et interne Fise rejoignent en aval de l’enceinte C et servent à pressuriser au moins une zone d’étanchéité aval. Cette dernière comprend un moyen d’étanchéité aval E2. Une autre zone d’étanchéité est agencée en amont de l’enceinte C. Cette zone d’étanchéité amont comprend un moyen d’étanchéité amont E1.The external pressurization flow F e passes through the second series of openings O 2 of the downstream trunnion T 2 before reaching the enclosure C. The external pressurization flow F e therefore circulates along the external delimitation C e of the enclosure C. The external pressurization flow F e circulates outside the shaft BP after having passed through the openings O 2 . The internal pressurization flow F i circulates, for its part, along the internal delimitation C i of the enclosure. In particular, the internal pressurization flow F i circulates inside the shaft BP, and between the shaft BP and the sheath 19. The external pressurization flows F e , and internal F i join downstream of the enclosure C and are used to pressurize at least one downstream sealing zone. The latter comprises a downstream sealing means E 2 . Another sealing zone is arranged upstream of the enclosure C. This upstream sealing zone comprises an upstream sealing means E1.

Le fourreau 19 comprend au moins un orifice 20 qui traverse sa paroi de part et d’autre suivant l’axe longitudinal. En particulier, la partie 19c du fourreau 19 qui porte l’orifice 20 présente une inclinaison par rapport à l’axe longitudinal. La partie 19c s’évase vers l’extérieur et comprend une extrémité 19b qui est fixée sur l’arbre BP. Le flux de pressurisation interne traverse également cet orifice 20 après avoir traversé la première série d’ouvertures O1.The sheath 19 comprises at least one orifice 20 which passes through its wall on either side along the longitudinal axis. In particular, the part 19c of the sheath 19 which carries the orifice 20 has an inclination with respect to the longitudinal axis. Part 19c flares outwards and includes an end 19b which is fixed to the shaft BP. The internal pressurization flow also passes through this orifice 20 after having passed through the first series of openings O 1 .

Le moyen d’étanchéité amont E1 comprend un joint labyrinthe. Le moyen d’étanchéité aval E2 comprend un joint d’étanchéité segmenté, tel qu’un joint radial segmenté. Ces joints différents permettent une perméabilité à l’air qui soit différente également.The upstream sealing means E1 comprises a labyrinth seal. The downstream sealing means E2 comprises a segmented seal, such as a segmented radial seal. These different seals allow air permeability that is also different.

Les première et deuxième séries ouvertures sont configurées de manière à réaliser un moyen de compression du flux d’air de pressurisation. En particulier l’air est réentrainé et la compression de celui-ci permet de rééquilibrer la pression autour de l’enceinte.The first and second series of openings are configured in such a way as to provide a means of compressing the flow of pressurizing air. In particular, the air is re-entrained and its compression makes it possible to rebalance the pressure around the enclosure.

Le passage d’un flux d’air par une ouverture tournante (comme par exemple, ici, les ouvertures O1, O2, des tourillons T1, T2) peut entrainer deux phénomènes: une mise en rotation du flux d’air et une perte de charge. Si le rapport longueur/diamètre de l’ouverture est suffisamment élevé, le flux d’air sortant tourne à la même vitesse que l’ouverture. Si le rapport est trop faible, le flux d’air n’est que partiellement entrainé et tourne donc moins vite que l’ouverture (vitesse des tourillons T1, T2dans le cas de la présente invention). Les pertes de charges associées au passage à travers l’ouverture tournante peuvent être liées à deux facteurs: la vitesse de rotation du flux d’air en entrée et la taille des ouvertures. Si la vitesse de rotation du flux d’air en entrée de l’ouverture est égale à la vitesse de rotation de l’ouverture tournante (ici des tourillon T1, T2), il n’apparait pas de cisaillement et la perte de charge est minimisée. Par ailleurs, plus la taille de l’ouverture tournante est faible, plus la perte de charge est importante. Ainsi, vouloir entrainer le flux d’air à la vitesse de l’ouverture (ici des tourillons T1, T2) nécessite une ouverture de petit diamètre mais ce petit diamètre cause des pertes de charges importantes.The passage of an air flow through a rotating opening (such as, for example, here, the openings O 1 , O 2 , of the pins T 1 , T 2 ) can cause two phenomena: a rotation of the air flow and load loss. If the length to diameter ratio of the opening is high enough, the outgoing airflow rotates at the same speed as the opening. If the ratio is too low, the air flow is only partially driven and therefore rotates less quickly than the opening (speed of the pins T 1 , T 2 in the case of the present invention). The pressure drops associated with passing through the rotating opening can be related to two factors: the rotational speed of the inlet air flow and the size of the openings. If the speed of rotation of the air flow at the inlet of the opening is equal to the speed of rotation of the rotating opening (here pins T 1 , T 2 ), there is no shearing and the loss of load is minimized. Furthermore, the smaller the size of the rotating opening, the greater the pressure drop. Thus, wanting to drive the air flow at the speed of the opening (here trunnions T1, T2) requires an opening of small diameter but this small diameter causes significant pressure drops.

Chacune des ouverture O1, O2, présente respectivement une longueur l1, l2, égales aux diamètres/épaisseurs respectif/ve/s des tourillons T1, T2dans lesquels ces ouvertures O1, O2, sont percées. Ainsi, lorsqu’elles présentent des longueurs l1, l2grandes par rapport à leurs diamètres d1, D, les flux d’airs peuvent subir des pertes de charge et des mises en rotation à chaque passage à travers les tourillons T1, T2.Each of the openings O 1 , O 2 , respectively has a length l 1 , l 2 , equal to the respective diameters/thicknesses/ve/s of the journals T 1 , T 2 in which these openings O 1 , O 2 are drilled. Thus, when they have lengths l 1 , l 2 that are large in relation to their diameters d 1 , D, the airflows can undergo pressure drops and rotation on each passage through the journals T 1 , T2 .

En référence à la figure 2, les ouvertures O1sont réparties régulièrement, à rayon constant, autour de l’axe de rotation du tourillon T1. Le tourillon amont T1présente un axe de rotation propre X1et chaque ouverture O1est percée sensiblement perpendiculairement à l’axe X1dans le tourillon aval T1.With reference to FIG. 2, the openings O 1 are regularly distributed, with a constant radius, around the axis of rotation of the pin T 1 . The upstream trunnion T 1 has its own axis of rotation X 1 and each opening O 1 is pierced substantially perpendicular to the axis X 1 in the downstream trunnion T 1 .

La première série d’ouvertures O1présente entre 2 et 36 ouvertures. De préférence, mais non limitativement il y a 4 ouvertures. Les premières ouvertures O1, présentent toutes le même diamètre d1. Ces ouvertures présentent classiquement un diamètre d1comprise entre 0.5 et 10 cm. Les ouvertures présentent également une longueur l1comprise entre 0.5 et 5 cm.On obtient communément un ratio {longueur(l1)/diamètre(d1)} compris entre 0.5 et 2. Si le ratio l1/d1est trop faible il n’est pas possible d’assurer une bonne mise en rotation de l’air.The first series of openings O 1 has between 2 and 36 openings. Preferably, but not limited to, there are 4 openings. The first openings O 1 all have the same diameter d 1 . These openings conventionally have a diameter d 1 of between 0.5 and 10 cm. The openings also have a length l 1 of between 0.5 and 5 cm . A {length(l 1 )/diameter(d 1 )} ratio of between 0.5 and 2 is commonly obtained. If the l 1 /d 1 ratio is too low, it is not possible to ensure proper rotation of the the air.

Chaque ouverture O1est ménagée dans une cheminée 12. Chaque cheminée 12 est insérée dans un perçage correspondant du tourillon amont T1de manière à permettre le passage du flux F à travers ledit tourillon T1de l’amont vers l’aval de la turbomachine. Le nombre de cheminées 12 est variable. Sur l’exemple de la figure 2, il y a quatre cheminées 12.Each opening O 1 is formed in a chimney 12. Each chimney 12 is inserted in a corresponding bore of the upstream trunnion T 1 so as to allow the flow F to pass through the said trunnion T 1 from upstream to downstream of the turbomachinery. The number of chimneys 12 is variable. In the example of Figure 2, there are four chimneys 12.

Le diamètre d2de chaque cheminée 12 (illustré sur la figure 3) est librement paramétrable en fonction d’une section de passage globale du flux de pressurisation F prédéterminée. Cette section de passage globale peut être déterminée en fonction de la perte de charge acceptable, par exemple. Plus le diamètre d2de chaque cheminée 12 est grand, plus le nombre de cheminées 12 peut être diminué. Grâce à l’utilisation des cheminées 12, il est possible d’obtenir des perçages unitaires de diamètre d2larges de l’ordre de 10 cm sans nuire à la fabricabilité et à la tenue mécanique du tourillon amont T1.The diameter d 2 of each chimney 12 (illustrated in FIG. 3) is freely configurable according to a predetermined overall passage section of the pressurization flow F. This overall passage section can be determined according to the acceptable pressure drop, for example. The larger the diameter d 2 of each chimney 12, the more the number of chimneys 12 can be reduced. Thanks to the use of chimneys 12, it is possible to obtain unitary bores of diameter d 2 wide of the order of 10 cm without adversely affecting the manufacturability and the mechanical strength of the upstream pin T 1 .

Chaque ouverture O1présente un ratio {longueur(l2)/diamètre(d2)} dont la valeur peut être librement choisie et qui peut significativement être supérieure à 0.5. Les cheminées 12 et/ou les profilés (décrits ultérieurement) permettent d’augmenter de manière artificielle la valeur de la longueur, ce qui permet d’être plus libre quant au choix du diamètre.Each opening O 1 has a ratio {length(l 2 )/diameter(d 2 )} whose value can be freely chosen and which can be significantly greater than 0.5. The chimneys 12 and/or the sections (described later) make it possible to artificially increase the value of the length, which makes it possible to be more free as regards the choice of the diameter.

Une diminution du nombre d’ouvertures O1, permet une augmentation de la durée de vie du tourillon amont T1. Par ailleurs, plus les diamètres d2des ouvertures O1sont larges plus il est aisé de les grenailler. Le grenaillage permet de renforcer le tourillon T1. Un diamètre d2élevé permet également d’automatiser un éventuel dépôt de peinture, ce qui représente un gain de temps considérable.A decrease in the number of openings O 1 allows an increase in the lifetime of the upstream journal T 1 . Furthermore, the larger the diameters d 2 of the openings O 1 , the easier it is to blast them. Shot blasting makes it possible to reinforce pin T 1 . A large diameter d 2 also makes it possible to automate any paint deposit, which represents a considerable saving in time.

Comme visible sur la figure 3, la longueur l2de chaque cheminée 12 est complètement indépendante de l’épaisseur du tourillon amont T1.Les cheminées 12 peuvent ainsi déborder indifféremment en amont ou en aval des perçages du tourillon amont T1.As can be seen in FIG. 3, the length l 2 of each shaft 12 is completely independent of the thickness of the upstream journal T 1 . The shafts 12 can thus overflow either upstream or downstream of the bores of the upstream journal T 1 .

De manière bien connue en soi, la mise en rotation du flux de pressurisation F génère, aux abords des différentes ouvertures O1du tourillon amont T1, des vortex. La longueur l2des cheminées 12 peut donc être choisie afin de respecter le critère de L/Ø pour la maîtrise de ces vortex. Plus la longueur l2des cheminées 12 est grande, plus le contrôle de la vitesse d’entrainement du flux d’air de pressurisation F est facilité, facilitant ainsi la réalisation des équilibres d’enceinte C au cours les différents points de cycle du moteur lors des différentes phases de fonctionnement.In a way that is well known per se, the rotation of the pressurization flow F generates, near the various openings O 1 of the upstream trunnion T 1 , vortices. The length l 2 of the chimneys 12 can therefore be chosen in order to comply with the L/Ø criterion for controlling these vortices. The greater the length l 2 of the chimneys 12, the easier it is to control the driving speed of the pressurizing air flow F, thus facilitating the achievement of enclosure balances C during the various points of the engine cycle during the different phases of operation.

Par ailleurs, comme illustré aux figures 4 et 2, les cheminées 12 peuvent présenter une courbure. Ainsi, la direction d’entrée du flux d’air pressurisation F est différente de la direction de sortie du flux d’air de pressurisation F. Dans l’exemple de la figure 4, chaque cheminée 12 présente un profil de forme générale de L. L’extrémité amont de chaque cheminée 12 s’étend parallèlement au tourillon amont T1et l’extrémité aval de chaque cheminée 12 s’étend, dans le perçage correspondant, sensiblement perpendiculairement à l’axe de rotation X1. Plus précisément encore, une portion 12b de chaque cheminée 12 s’étend dans l’épaisseur de la paroi du tourillon amont et suivant un axe sensiblement perpendiculaire au plan dans lequel est défini globalement le tourillon amont T1. Une deuxième portion 12c s’étend le long de la paroi du tourillon amont T1. Cette deuxième portion est positionnée en amont de la paroi du tourillon amont T1.La cheminée 12 présente sensiblement en son centre, une courbure 12a de 90° (ou un coude). Le coude relie les deux portions 12b, 12c.Furthermore, as illustrated in Figures 4 and 2, the chimneys 12 may have a curvature. Thus, the inlet direction of the pressurization air flow F is different from the outlet direction of the pressurization air flow F. In the example of FIG. 4, each chimney 12 has a generally L-shaped profile The upstream end of each chimney 12 extends parallel to the upstream trunnion T1and the downstream end of each stack 12 extends, in the corresponding hole, substantially perpendicular to the axis of rotation X1. More precisely still, a portion 12b of each chimney 12 extends in the thickness of the wall of the upstream trunnion and along an axis substantially perpendicular to the plane in which the upstream trunnion T is generally defined.1. A second portion 12c extends along the wall of the upstream trunnion T1. This second portion is positioned upstream of the wall of the upstream trunnion T1.The chimney 12 has substantially in its center, a curvature 12a of 90 ° (or a bend). The elbow connects the two portions 12b, 12c.

Dans l’exemple des figures 2 et 4, l’extrémité amont de chaque cheminée 12 pointe vers l’axe X de la turbomachine. De cette manière, le sens de circulation du flux d’air de pressurisation F dans chaque cheminée 12 se fait dans le sens opposé au sens de rotation R du tourillon amont T1. Cette extrémité amont pointant vers l’axe X permet notamment de contrer la force centrifuge du tourillon amont T1. La courbure des cheminées 12 permet également de bénéficier d’un léger effet de récupération dynamique du flux de pressurisation F en amont du tourillon T1.In the example of FIGS. 2 and 4, the upstream end of each chimney 12 points towards the axis X of the turbomachine. In this way, the direction of circulation of the pressurizing air flow F in each stack 12 takes place in the opposite direction to the direction of rotation R of the upstream trunnion T 1 . This upstream end pointing towards the axis X makes it possible in particular to counter the centrifugal force of the upstream trunnion T 1 . The curvature of the chimneys 12 also makes it possible to benefit from a slight dynamic recovery effect of the pressurization flow F upstream of the trunnion T 1 .

Par ailleurs, l’utilisation de cheminées 12 permet, durant la phase de conception et de développement, une meilleure adaptabilité des sections de passages du flux d’air de pressurisation F. En effet, la définition d’une cheminée est plus facile à modifier au court du développement que le perçage d’un tourillon: le perçage d’un tourillon amont impacte la définition d’une pièce centrale de la turbomachine. Il est ainsi possible de partir d’un développement avec des perçages de diamètres d2importants et de les réduire à un diamètre d2plus faible une fois les modèles recalés afin de limiter les fuites en aval de l’enceinte B à leur strict nécessaire.Furthermore, the use of chimneys 12 allows, during the design and development phase, a better adaptability of the passage sections of the pressurization air flow F. Indeed, the definition of a chimney is easier to modify. during development than the drilling of a pin: the drilling of an upstream pin impacts the definition of a central part of the turbomachine. It is thus possible to start from a development with holes of large diameters d 2 and to reduce them to a smaller diameter d 2 once the models have been readjusted in order to limit leaks downstream of containment B to what is strictly necessary. .

En résumé, l’utilisation des cheminées 12 permet une diminution des pertes de charges du flux de pressurisation F (et donc respectivement des flux interne Fiet externe Fe) du fait que le diamètre d2des ouvertures O1soit plus grands et que l’air du flux de pressurisation F est moins cisaillé à l’entrée des ouvertures O1. Ceci a un impact positif à la fois sur l’encombrement, la masse et le coût du dispositif de pressurisation 10.In summary, the use of the chimneys 12 allows a reduction in the pressure drops of the pressurization flow F (and therefore respectively of the internal flow F i and external flow F e ) because the diameter d 2 of the openings O 1 is larger and that the air of the pressurization flow F is sheared less at the inlet of the openings O 1 . This has a positive impact both on the size, the mass and the cost of the pressurization device 10.

On peut voir sur la figure 2 que le tourillon avalT2présente une série d’ouvertures O2. De manière semblable au tourillon amont T1, le tourillon aval T2présente un axe de rotation propre X2et les ouvertures O2traversent le tourillon T2de manière sensiblement perpendiculairement à l’axe X2. De même que les premières ouvertures O1, les deuxièmes ouvertures O2sont régulièrement réparties, à rayon constant, autour de l’axe de rotation du deuxième tourillon T2. Ces deuxièmes ouvertures O2sont classiquement au nombre de huit. Les deuxièmes ouvertures O2, présentent toutes le même diamètre D.It can be seen in FIG. 2 that the pin downstreamT 2 has a series of openings O 2 . Similar to the upstream trunnion T 1 , the downstream trunnion T 2 has its own axis of rotation X 2 and the openings O 2 pass through the trunnion T 2 substantially perpendicular to the axis X 2 . Like the first openings O 1 , the second openings O 2 are regularly distributed, with a constant radius, around the axis of rotation of the second pin T 2 . These second openings O 2 are conventionally eight in number. The second openings O 2 all have the same diameter D.

On l’a vu, l’augmentation du diamètre d2des ouvertures O1de la deuxième série d’ouvertures O1ménagées dans le tourillon amont T1permet de mieux contrôler le différentiel de pression entre le flux de pressurisation interne Fiet externe Fe. Ceci permet de mieux contrôler le différentiel de pression aux deux zones d’étanchéité comprenant respectivement les moyens d’étanchéité E1, E2. Ce contrôle se fait tout en respectant les spécifications de fabricabilité du tourillon T1.As we have seen, the increase in the diameter d 2 of the openings O 1 of the second series of openings O 1 provided in the upstream trunnion T 1 makes it possible to better control the pressure differential between the internal pressurization flow F i and external F e . This makes it possible to better control the pressure differential at the two sealing zones respectively comprising the sealing means E 1 , E 2 . This control is done while respecting the manufacturability specifications of the T 1 trunnion.

Par ailleurs, le module 10 selon la présente invention peut également permettre d’augmenter la pression globale disponible le long des délimitations interne et externe Ci, Ceet des moyens d’étanchéités E1, E2de l’enceinte C.Furthermore, the module 10 according to the present invention can also make it possible to increase the overall pressure available along the internal and external delimitations C i , C e and the sealing means E 1 , E 2 of the enclosure C.

Pour rappel, l’air de pressurisation de l’enceinte C est issu des deux tourillons amont et aval T1, T2. L’air provient de l’amont ou des premiers étages du compresseur haute pression et traverse le moteur entre l’arbre HP et l’arbre BP. La délimitation radialement interne de l’enceinte B est assurée par une casquette 14 solidaire du tourillon T1. En particulier, la casquette est fixée au niveau des brides 15a, 15b des tourillons. La casquette 14 forme une enveloppe qui entoure le tourillon T1au niveau de la première série d’ouvertures O1, comme visible sur la figure 5a.As a reminder, the pressurization air of the enclosure C comes from the two trunnions upstream and downstream T 1 , T 2 . The air comes from the upstream or the first stages of the high pressure compressor and passes through the engine between the HP shaft and the LP shaft. The radially internal delimitation of enclosure B is ensured by a cap 14 integral with pin T 1 . In particular, the cap is fixed at the level of the flanges 15a, 15b of the trunnions. The cap 14 forms an envelope which surrounds the pin T 1 at the level of the first series of openings O 1 , as visible in FIG. 5a.

L’air du flux de pressurisation F passant dans les ouvertures O1du tourillon amont T1passe à proximité de la casquette 14. Plus précisément, le chemin d’écoulement du flux de pressurisation F passe entre la casquette 14 et le tourillon amont T1avant de s’engouffrer dans la première série d’ouvertures O1, à l’intérieur de l’arbre BP. Ainsi, l’air du flux de pressurisation F est partiellement entrainé par le mouvement de rotation de la casquette 14. La présente invention exploite cet entraînement partiel.The air of the pressurization flow F passing through the openings O 1 of the upstream trunnion T 1 passes close to the cap 14. More precisely, the flow path of the pressurization flow F passes between the cap 14 and the upstream trunnion T 1 before rushing into the first series of openings O 1 inside the shaft BP. Thus, the air of the pressurization flow F is partially entrained by the rotational movement of the cap 14. The present invention exploits this partial entrainment.

En effet, comme visible sur les figures 5a et 5b, des éléments profilés 16 sont fixés à proximité de chaque ouverture O1de la première série d’ouvertures O1. En particulier, les éléments profilés 16 sont portés par la casquette 14. Les éléments profilés 16 sont répartis régulièrement autour de l’axe longitudinal X tel qu’illustré sur la figure 5b. Chaque élément profilé 16 s’étend, depuis une face interne de la casquette 14 vers le tourillon amont T1, à l’intérieur de l’enceinte B. Plus précisément encore, au moins un élément profilé 16 est agencé en regard d’une ouverture O1et en amont du tourillon amont. Indeed, as can be seen in FIGS. 5a and 5b, profiled elements 16 are fixed close to each opening O 1 of the first series of openings O 1 . In particular, the profiled elements 16 are carried by the cap 14. The profiled elements 16 are regularly distributed around the longitudinal axis X as illustrated in FIG. 5b. Each profiled element 16 extends, from an internal face of the cap 14 towards the upstream trunnion T 1 , inside the enclosure B. More precisely still, at least one profiled element 16 is arranged facing a opening O 1 and upstream of the upstream trunnion .

Dans le mode de réalisation des figures 5a et 5b, les éléments profilés 16 sont définis respectivement dans un plan axial qui passe par l’axe longitudinal de la turbomachine. Ces éléments profilés 16 sont réalisés dans un matériau métallique. Ici les éléments profilés sont des équerres et en tôle. Il y a entre 4 et 36 équerres dans le présent exemple. Chaque équerre présente une longueur (mesurée sur son plus grand côté) comprise entre 2 et 20 cm.In the embodiment of Figures 5a and 5b, the profiled elements 16 are defined respectively in an axial plane which passes through the longitudinal axis of the turbomachine. These profiled elements 16 are made of a metallic material. Here the profiled elements are brackets and sheet metal. There are between 4 and 36 brackets in this example. Each square has a length (measured on its longest side) of between 2 and 20 cm.

La mise en rotation de l’air du flux de pressurisation F est ainsi forcée par les éléments profilés 16 de la casquette 14. Bien évidemment, les éléments profilés 16 peuvent adopter tout profil permettant d’améliorer la mise en rotation du flux d’air de pressurisation F.The rotation of the air of the pressurization flow F is thus forced by the profiled elements 16 of the cap 14. Obviously, the profiled elements 16 can adopt any profile making it possible to improve the rotation of the air flow. pressurization F.

Cette solution présente l’avantage de ne pas impacter le design du tourillon amont T1. Seule la casquette 14 délimitant l’enceinte B est modifiée. Cette pièce étant rapportée sur le tourillon amont T1, sa fabrication est beaucoup moins contrainte que celle du tourillon T1en lui-même. Les éléments profilés 16 peuvent être rapportés sur la casquette 14 après production de celle-ci ou peuvent être venus de matière avec la casquette 14 produite par impression 3D.This solution has the advantage of not impacting the design of the upstream trunnion T 1 . Only the cap 14 delimiting the enclosure B is modified. This part being attached to the upstream trunnion T 1 , its manufacture is much less constrained than that of the trunnion T 1 itself. The profiled elements 16 can be attached to the cap 14 after production of the latter or can be made in one piece with the cap 14 produced by 3D printing.

Dans le mode de représentation illustré aux figures 5a et 5b, les éléments profilés 16 ont été représentés comme étant fixés sur la casquette 14 mais ils pourraient être positionnés sur le tourillon amont T1lui-même, ou sur une pièce rapportée tierce.In the mode of representation illustrated in FIGS. 5a and 5b, the profiled elements 16 have been represented as being fixed to the cap 14 but they could be positioned on the upstream trunnion T 1 itself, or on a third-party insert.

L’ajout d’éléments profilés 16 au niveau des ouvertures O1de la première série d’ouvertures O1permet d’assurer une bonne maitrise du coefficient d’entrainement du flux de pressurisation F. Ce coefficient est augmenté et ainsi, les pertes de charges dues au cisaillement des ouvertures O1du tourillon T1sont réduites et donc des deux flux de pressurisations interne Fiet externe Fesont augmentés. La pressurisation des délimitations interne Ciet externe Ceest donc globalement augmentée et l’étanchéité de l’enceinte C est globalement améliorée.The addition of profiled elements 16 at the level of the openings O 1 of the first series of openings O 1 makes it possible to ensure good control of the drive coefficient of the pressurization flow F. This coefficient is increased and thus the losses loads due to the shearing of the openings O 1 of the trunnion T 1 are reduced and therefore the two flows of internal F i and external F e pressurizations are increased. The pressurization of the internal C i and external C e boundaries is therefore generally increased and the tightness of the enclosure C is generally improved.

Ainsi, le dispositif de pressurisation avec ses ouvertures, ses cheminées (ainsi que les éléments profilés) permettent un gain d’au moins 30 mbar au ralenti ou au moins 30% de la différence de pression. Le ralenti est choisi comme point dimensionnant car c’est un régime problématique pour la pressurisation des enceintes. En effet la pompe de récupération et le compresseur de la turbomachine tournent également au ralenti car ils sont directement entrainés par l’arbre moteur. Par ailleurs, cette solution permet de relâcher la contrainte sur le diamètre d2des ouvertures O1percées dans le tourillon amont T1permettant de gagner en durée de vie dudit tourillon amont T1, d’augmenter la pressurisation globale de l’enceinte C et la fiabilité sur l’équilibre des pressions autour de l’enceinte C.Thus, the pressurization device with its openings, its chimneys (as well as the profiled elements) allow a gain of at least 30 mbar at idle or at least 30% of the pressure difference. Idle speed is chosen as the dimensioning point because it is a problematic regime for the pressurization of the enclosures. In fact, the scavenge pump and the compressor of the turbomachine also turn at idle because they are directly driven by the motor shaft. Furthermore, this solution makes it possible to relax the constraint on the diameter d 2 of the openings O 1 pierced in the upstream trunnion T 1 making it possible to gain in lifespan of said upstream trunnion T 1 , to increase the overall pressurization of the enclosure C and the reliability of the pressure balance around containment C.

Claims (13)

Dispositif de pressurisation d’une enceinte (C) de turbomachine ayant un axe longitudinal X, le dispositif s’étendant, de l’amont vers l’aval dans un sens d’écoulement des gaz le long de l’axe X longitudinal et étant alimenté en air pressurisé par un flux d’air de pressurisation (F) prélevé en amont dans la turbomachine, le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comporte:
  • un tourillon amont (T1) destiné à être mis en rotation autour de l’axe X et dans lequel est ménagée une première série d’ouvertures (O1),
  • un tourillon aval (T2) destiné à être mis en rotation autour de l’axe X et dans lequel est ménagée une deuxième série d’ouvertures (O2),
la première série d’ouvertures (O1) étant configurée de manière que le flux d’air de pressurisation (F) la traverse et chaque ouverture (O1) de la première série d’ouvertures (O1) étant ménagée respectivement dans une cheminée (12) insérée dans le tourillon amont (T1).Device for pressurizing a turbomachine enclosure (C) having a longitudinal axis X, the device extending, from upstream to downstream in a gas flow direction along the longitudinal axis X and being supplied with pressurized air by a flow of pressurizing air (F) taken upstream from the turbine engine, the device being characterized in that it comprises:
  • an upstream trunnion (T 1 ) intended to be rotated around the X axis and in which a first series of openings (O 1 ) is made,
  • a downstream trunnion (T 2 ) intended to be rotated around the X axis and in which a second series of openings (O 2 ) is made,
the first series of openings (O1) being configured so that the pressurizing air flow (F) passes through it and each opening (O1) of the first series of openings (O1) being provided respectively in a chimney (12) inserted in the upstream trunnion (T1). Dispositif de pressurisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’accès du flux d’air de pressurisation à la première série d’ouvertures (O1) est optimisé par au moins un élément profilé (16) fixé à proximité de chaque ouverture de la première série d’ouvertures (O1).Pressurization device according to the preceding claim, characterized in that the access of the pressurization air flow to the first series of openings (O 1 ) is optimized by at least one profiled element (16) fixed near each opening of the first series of openings (O 1 ). Dispositif de pressurisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre d’ouvertures (O1) de la première série d’ouvertures (O1) est compris entre 2 et 36.Pressurization device according to one of the preceding claims, characterized in that the number of openings (O 1 ) of the first series of openings (O 1 ) is between 2 and 36. Dispositif de pressurisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque cheminée (12) présente une courbure de manière à ce que la direction d’entrée du flux d’air de pressurisation (F) soit différente de la direction de sortie du flux d’air de pressurisation (F).Pressurization device according to any one of the preceding claims, characterized in that each chimney (12) has a curvature so that the direction of entry of the pressurization air flow (F) is different from the direction of pressurization air flow outlet (F). Dispositif de pressurisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque cheminée (12) comprend une portion s’étendant à travers l’épaisseur de la paroi du tourillon amont (T1).Pressurization device according to the preceding claim, characterized in that each chimney (12) comprises a portion extending through the thickness of the wall of the upstream journal (T 1 ). Dispositif de pressurisation selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que cette courbure (12a) est de 90°.Pressurization device according to one of Claims 4 and 5, characterized in that this curvature (12a) is 90°. Dispositif de pressurisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (l2) de chaque cheminée (12) est supérieure au diamètre (d2) du tourillon aval (T1).Pressurization device according to any one of the preceding claims, characterized in that the length (l 2 ) of each stack (12) is greater than the diameter (d 2 ) of the downstream journal (T 1 ). Dispositif de pressurisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tourillon amont (T1) est entouré, au niveau de la première série d’ouvertures (O1), par une enveloppe (14) solidaire en rotation du tourillon amont (T1), et que chaque élément profilé (16) est fixé sur cette enveloppe.Pressurization device according to any one of the preceding claims, characterized in that the upstream trunnion (T 1 ) is surrounded, at the level of the first series of openings (O 1 ), by an envelope (14) integral in rotation with the upstream trunnion (T 1 ), and that each profiled element (16) is fixed to this casing. Dispositif de pressurisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément profilé (16) est une équerre en tôle.Pressurization device according to any one of the preceding claims, characterized in that each profiled element (16) is a sheet metal bracket. Module de turbomachine comprenant un dispositif de pressurisation d’une d’enceinte (C) selon l’une quelconque des revendications précédentes et une enceinte (C) de palier (P) étant située, selon l’axe longitudinal X, en aval du tourillon aval (T2), lui-même situé en aval du tourillon amont (T1).Turbomachine module comprising a device for pressurizing an enclosure (C) according to any one of the preceding claims and an enclosure (C) of the bearing (P) being located, along the longitudinal axis X, downstream of the trunnion downstream (T 2 ), itself located downstream of the upstream trunnion (T 1 ). Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend un arbre (11) basse pression entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal X et qui comprend le tourillon amont et le tourillon aval et en ce qu’au moins la première série d’ouvertures (O1) entraîne un flux de pressurisation à l’intérieur de l’arbre (11) basse pression qui se divise en un flux un flux de pressurisation interne (Fi) et un flux de pressurisation externe (Fe).Turbomachine module according to the preceding claim, characterized in that it comprises a low-pressure shaft (11) driven in rotation around the longitudinal axis X and which comprises the upstream journal and the downstream journal and in that at least the first series of openings (O 1 ) causes a pressurization flow inside the low pressure shaft (11) which is divided into a flow an internal pressurization flow (F i ) and an external pressurization flow (F e ). Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend un fourreau (19) s’étendant à l’intérieur de l’arbre (11) basse pression et comprend au moins un orifice (20) d’axe transversal à l’axe longitudinal X, le flux d’air de pressurisation interne traversant l’orifice (20).Turbomachine module according to the preceding claim, characterized in that it comprises a sheath (19) extending inside the low-pressure shaft (11) and comprises at least one orifice (20) with an axis transverse to the longitudinal axis X, the internal pressurization air flow passing through the orifice (20). Turbomachine comportant un module de turbomachine selon la revendication précédente.Turbomachine comprising a turbomachine module according to the preceding claim.
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