FR3108933A1 - Dispositif de dégivrage d’un toboggan de carter - Google Patents

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Abstract

Dispositif de dégivrage d’un toboggan de carter Un aspect de l’invention concerne un carter (1) comprenant une vanne de décharge avec un volet (2) fermant une cavité de décharge (7) avec une paroi arrondie (4) et un flasque aval (3), la paroi arrondie (4) étant dans la continuité du flasque aval (3) et définissant avec lui une zone courbe (30), il est caractérisé en ce qu’il comprend une pièce rapportée (9) dans la zone courbe (30) et que la pièce rapporté (9) présente une conductivité thermique inférieure à celle du flasque aval (3). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2

Description

Dispositif de dégivrage d’un toboggan de carter
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un carter pour turboréacteur d'aéronef, en particulier pour turboréacteur du type comprenant au moins deux corps mécaniquement indépendants. Dans un turboréacteur à double corps, on désigne habituellement par carter intermédiaire un carter dont le moyeu est agencé entre un carter de compresseur basse pression et un carter de compresseur haute pression. La présente invention concerne plus particulièrement un carter, notamment intermédiaire, du type comprenant des vannes de décharge, parfois désignées par leur acronyme anglais VBV (Variable Bleed Valves). Des vannes de ce type sont destinées à réguler le débit en entrée du compresseur haute pression afin notamment de limiter les risques de pompage du compresseur basse pression en permettant l'évacuation d'une partie de l'air hors de l'espace annulaire d'écoulement du flux primaire. De plus, en cas de pénétration accidentelle dans cet espace d'écoulement, d'eau, notamment sous forme de pluie ou de grêle, ou encore de débris divers, qui sont susceptibles de nuire au fonctionnement du turboréacteur, ces vannes permettent de récupérer cette eau ou ces débris qui sont centrifugés dans l'espace d'écoulement précité et de les éjecter vers l'extérieur de ce dernier. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, ces vannes peuvent ainsi être configurées pour permettre le passage des fragments ou débris de l'espace d'écoulement du flux primaire vers un espace annulaire d'écoulement d'un flux secondaire.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
L’invention est dans le contexte d’un moteur avec une paroi arrondie dite « toboggan » dans le carter intermédiaire à proximité du volet de vanne de décharge (volet en paroi externe de veine primaire du moteur).
Les brevets FR2982904 et EP 374 004 montrent un montage un peu différent de la forme du carter car les parois sont droites sensiblement radiales par rapport à l’axe du moteur.
Le brevet FR2961251 décrit une paroi « toboggan » mais le volet de vanne est une écope qui rentre dans la veine primaire du moteur, non un volet qui pivote en étant rentrés dans l’espace du carter dans lequel l’air déchargé circule entre la veine primaire et la veine secondaire.
Les documents FR 2 936 561 et FR 2 936 560 montrent également une paroi « toboggan ».
Les vannes de décharge étant très proches du flasque aval du carter intermédiaire qui est vertical, la grêle évacuée par ces vannes est bloquée sur cette paroi et s’accrète jusqu’à obstruction de la section de passage de la cavité de décharge. Ainsi, une nouvelle veine est reconstituée par l’accumulation de la grêle sous les vannes et ne peut plus être évacuée.
L’accumulation de glace peut entrainer le blocage de la cinématique des volets des vannes de décharges ou si la cinématique est toujours fonctionnelle, des gros blocs de glace peuvent se détacher au moment de la fermeture des volets et partir dans le flux primaire en endommageant les aubes du compresseur haute pression.
L’accrétion de glace dans la cavité de décharge est un phénomène récurrent constaté sur les moteurs et qui peut nuire aux performances de la turbomachine
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en réchauffant la zone de passage pour éviter la formation de glaçons et ainsi préserver la géométrie et la direction des flux aérodynamiques.
Le principe de l’invention est de réchauffer la zone de passage en récupérant l’énergie dissipée par le compresseur haute pression à proximité des vannes de décharge.
Le carter selon l’invention comprend une vanne de décharge composée d’un volet fermant une cavité de décharge avec une paroi arrondie et un flasque aval, la paroi arrondie étant dans la continuité du flasque aval et définissant avec lui une zone courbe, il est caractérisé en ce qu’il comprend une pièce rapportée dans la zone courbe et que la pièce rapporté présente une conductivité thermique inférieure à celle du flasque aval.
Le principe de l’invention est de profiter de la température du compartiment principal, ou « core compartment », disposé de l’autre côté du flasque aval, température qui est supérieure à la température de la cavité de décharge, en réchauffant la zone courbe du carter intermédiaire. La pièce rapportée sur le carter permet un meilleur échange thermique, grâce à un coefficient d’échange thermique plus important. Ce qui a pour avantage d’éviter de favoriser l’accrétion de glace sur la zone courbe qui voit une partie importante du flux aérodynamique. Un autre intérêt est de recycler la chaleur dégagée par la compresseur haute pression en chauffant la cavité de décharge et ainsi préserver le rendement du flux secondaire.
Avantageusement, le flasque aval est en titane. Le titane a un faible coefficient de dilatation thermique et une faible conductivité thermique, ce qui est particulièrement adapté pour les compresseurs haute pression qui chauffent beaucoup.
Avantageusement, la pièce rapportée est en aluminium. L’aluminium a une bonne conductivité thermique qui permet de transférer la chaleur dans une zone choisie, ici dans la cavité de décharge.
Selon une caractéristique particulière, la pièce rapporté a une épaisseur inférieure à celle du flasque aval. La différence d’épaisseur permet une meilleure conductivité thermique.
Selon une disposition particulière, la pièce rapportée est dans le flasque aval. Le flasque aval séparant la cavité de décharge du compartiment où la température est élevée, la pièce rapportée peut ainsi transmettre plus de chaleur dans la cavité de décharge.
Avantageusement, la pièce rapportée présente une surface courbe. La surface courbe présente sensiblement la même courbure que la zone courbe afin de garder la même géométrie sur toute la zone de courbure.
Avantageusement, la pièce rapportée est reliée à la zone courbe par au moins un joint d’étanchéité. Ce joint d’étanchéité permet d’éviter à l’eau de sortir de la cavité de décharge. Si la pièce rapportée et le flasque ont des coefficient de dilatation différents comme le titane avec l’aluminium, ce joint d’étanchéité peut également faire office de joint de dilatation. En effet, le titane a un coefficient de dilatation deux fois plus faible que l’aluminium
L’invention concerne également une turbomachine comprenant un carter avec au moins une des caractéristiques précédentes.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
est une vue en coupe d’un volet d’une vanne de décharge de l’état de la technique bloquée par une concrétion de glace ;
est une vue en coupe d’un carter selon l’invention ;
est une perspective de l’intérieur de la cavité de décharge ;
est une perspective de l’extérieur de la cavité de décharge ;
est une coupe d’un détail de la pièce rapportée.
DESCRIPTION DETAILLEE
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. On considèrera dans le présente description que l’intérieur correspond à l’intérieur de la cavité de décharge et l’extérieur à l’extérieur de la cavité de décharge et que le haut correspond au haut de figures et le bas au bas.
La carter 1 de la figure 1 comprend une vanne de décharge avec un volet 2 articulée autour d’une axe 20 et un flasque aval 3 qui se prolonge par une paroi arrondie 4 vers le bas, l’ensemble constituant une zone courbe 30. Normalement, le volet 2 de la vanne de décharge s’ouvre pour laisser passer la grêle 50 dans le passage 6 du flux secondaire S, mais il arrive que la grêle s’accumule à l’entrée du passage 6 en une concrétion 5.
Cette concrétion 5 si elle est trop importante peut aller jusqu’à bloquer totalement le passage 6. Dans tous les cas, elle gène le mouvement du volet de la vanne de décharge 2 et lors de la fermeture de celui-ci, elle peut se détacher et partir dans le flux primaire P et aller endommager des aubes.
Le carter 1 selon l’invention illustré à la figure 2 comprend une vanne de décharge avec un volet 2, une cavité de décharge 7 avec une paroi arrondie 4 et un flaque aval 3. La paroi arrondie 4 et le flasque aval forment une zone courbe 30. Une pièce rapportée 9 est disposée dans la zone courbe 30.
Le flasque aval 3 sépare la cavité de décharge 7 d’un compartiment principal 8 où la température est très élevée, jusqu’à 2000°C.
la pièce rapportée 9 a un profil arrondi sensiblement similaire au profil de la zone courbe 30 et une forme sensiblement rectangulaire avec une longueur l et une hauteur h. On entend ici par sensiblement similaire au profil de la zone courbe 30 que la pièce rapportée 9 a la même courbure que celle-ci aux tolérances de fabrications près à température ambiante. Dans la mesure où la cavité de décharge 7 est en arc de cercle, on entend ici par sensiblement rectangulaire simplement que, en projection sur un plan vu de dessus, la pièce rapportée 9 a quatre cotés et que deux premiers cotés sont plus longs que deux seconds cotés. La longueur l correspondant à la corde de l’arc de cercle.
La pièce rapportée 9 sera positionnée au plus près du passage 6 tout en restant en contact avec le compartiment principal 8.
La taille de la pièce rapportée 9 est définie selon la taille de la cavité de décharge 7. Ainsi, sa longueur l sera optimisée pour qu’elle occupe la plus grande partie de l’arc de cercle 70 défini par la cavité de décharge 7 tout en permettant sa fixation sur le flaque aval 3.
Sur la figure 4, la pièce rapportée 9 est fixé sur le flasque aval 3 par trois vis 91 vissées chacune dans un trou taraudé 92, deux en partie basse et une en partie haute. On peut voir sur la figure que la partie arrière 31 du flasque aval 3 disposé du coté du compartiment principal 8 est assez encombré par différentes ouvertures 32, 33 qui limitent à la fois la taille de la pièce rapportée 9 et la disposition et le nombre de vis 91.
A la figure 5, la pièce rapportée 9 est soumise d’un coté à la grêle 50 à très basse température, autour de 0°C et de l’autre à une très haute température 80, autour de 1200°C et 2000°C, cet écart de température de part et d’autre de la pièce rapportée combiné à la conductivité thermique différentes de la pièce rapportée 9 et du flasque arrière 3 entraine une dilatation thermique différente, ce qui nécessite l’utilisation d’un joint d’étanchéité 90 pour éviter une entrée d’eau dans le compartiment principal 8.
De la même façon que la chaleur de la pièce rapportée 9 va réchauffer la grêle pour éviter toute concrétion de glace dans le passage 6, la fraicheur de cette même pièce rapportée 9 par rapport à la haute température du compartiment principal 8 va permettre de refroidir celui-ci.
L’invention permet de conserver la géométrie de la cavité de décharge 7, à la dilatation thermique près, tout en évitant de favoriser l’accrétion de glace sur le « toboggan » qui voit une partie importante du flux aérodynamique. Un autre intérêt est de recycler la chaleur 80 dégagée par la compresseur haute pression en chauffant la cavité de décharge 7 et ainsi préserver le rendement du flux secondaire.
Dans l’exemple illustré, la pièce rapportée 9 est de même épaisseur que le flaque aval 3 dans la zone courbe 30, mais elle pourrait être d’épaisseur différente (moins épaisse) sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (8)

  1. Carter (1) comprenant une vanne de décharge avec un volet (2) fermant une cavité de décharge (7) avec une paroi arrondie (4) et un flasque aval (3), la paroi arrondie (4) étant dans la continuité du flasque aval (3) et définissant avec lui une zone courbe (30), caractérisé en ce qu’il comprend une pièce rapportée (9) dans la zone courbe (3) et que la pièce rapportée (9) présente une conductivité thermique inférieure à celle du flasque aval (3).
  2. Carter (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flasque aval (3) est en titane.
  3. Carter (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce rapportée (9) est en aluminium.
  4. Carter (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce rapporté (9) a une épaisseur inférieure à celle du flasque aval (3).
  5. Carter (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce rapportée (9) est dans le flasque aval (3).
  6. Carter (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce rapportée (9) présente une surface courbe.
  7. Carter (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce rapportée (9) est reliée à la zone courbe (30) par au moins un joint d’étanchéité (90).
  8. Turbomachine comprenant un carter (1) selon une des revendications précédentes.
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