FR3111164A1 - Système d’élimination de dépôt interne dans un tube central d’évacuation de turboréacteur - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un turboréacteur comportant un tube central rotatif (14) d’évacuation d’un flux d’air chargé de lubrifiant, ce tube central rotatif (14) étant porté par un support de tube aval fixe (17). Selon l’invention, le support de tube aval (17) est équipé d’un dispositif de coupe fixe (19) agencé pour longer une surface interne du tube central rotatif (14), afin de limiter la formation de dépôt à la surface interne de ce tube central rotatif (14) par effet de centrifugation de l’huile circulant dans le flux d’air et de cockéfaction de cette huile à la surface interne du tube. Figure pour l’abrégé : Figure 3

Description

Système d’élimination de dépôt interne dans un tube central d’évacuation de turboréacteur
L’invention concerne la formation de dépôt à la surface interne d’un tube central de turboréacteur dans lequel circule de l’air chargé d’huile qui est évacué vers l’environnement externe de ce moteur. La formation de ce dépôt pouvant obstruer partiellement ou totalement ce tube central, elle est par là même susceptible de perturber le fonctionnement du moteur.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
De par sa conception, un turboréacteur peut intégrer un tube central, par lequel est transporté de l’air huilé, c’est-à-dire contenant un brouillard de gouttelettes d’huile en suspension qui est issu par exemple de la lubrification de paliers supportant des éléments rotatifs du moteur.
Ce tube central est dédié à l’évacuation de cet air huilé en partie arrière centrale du moteur, c’est-à-dire dans une région relativement chaude.
Ce tube central est monté dans un élément rotatif du moteur, de sorte qu’il tourne à un régime élevé, ce qui tend à plaquer les gouttelettes d’huile de l’air qu’il convoie sur sa surface interne, par centrifugation. Durant son cheminement, l’huile longe donc des zones chaudes du tube, en particulier au niveau de son extrémité aval, ce qui provoque sa cockéfaction, c’est-à-dire sa solidification sous forme de dépôt.
Au cours de la vie du moteur, le dépôt qui se forme s’épaissit, ce qui est susceptible d’obstruer partiellement le tube, et par là même de perturber le bon fonctionnement du moteur.
Le but de l’invention est d’apporter une solution permettant de remédier à cet inconvénient.
A cet effet, l’invention a pour objet un turboréacteur comportant un tube central rotatif d’évacuation d’un flux d’air chargé de lubrifiant, ce tube central rotatif étant porté par un support de tube aval fixe, caractérisé en ce que le support de tube aval fixe est équipé d’un dispositif de coupe fixe comportant au moins un bord d’attaque longeant une surface interne du tube central rotatif pour limiter la formation de dépôt d’huile cockéfiée à la surface interne de ce tube central rotatif.
Avec cet agencement, le dépôt se formant à la surface interne du tube est immédiatement retiré, de sorte qu’il conserve une épaisseur très limitée pour ne pas obstruer le tube.
L’invention concerne également un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le bord d’attaque a une forme effilée et/ou aiguisée pour éliminer le dépôt en le coupant lors de sa formation.
L’invention concerne également un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le dispositif de coupe comporte des évidements pour réduire sa surface afin de limiter la formation de dépôt d’huile cockéfiée sur le dispositif.
L’invention concerne également un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le dispositif de coupe comprend au moins une lamelle présentant une forme incurvée pour lui conférer une rigidité accrue, cette lamelle longeant la surface interne du tube central rotatif.
L’invention concerne également un turboréacteur ainsi défini, comportant plusieurs lamelles régulièrement réparties à la périphérie interne du tube aval fixe.
L’invention concerne également un turboréacteur ainsi défini, dans lequel les différentes lamelles sont rigidement solidarisées les unes aux autres au niveau de leurs extrémités, pour accroître la rigidité de l’ensemble qu’elles forment.
L’invention concerne également un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le dispositif de coupe présente une forme générale prismatique.
L’invention concerne également un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le dispositif de coupe est formé de plusieurs barres axiales solidarisées les unes aux autres par leurs extrémités.
La est une vue en coupe longitudinale d’un turboréacteur à double flux dans son ensemble ;
La est une demi-vue en coupe longitudinale d’une portion arrière de réacteur double flux ;
La est une vue en coupe longitudinale schématique montrant l’extrémité arrière du tube central rotatif avec la lamelle conformément à l’invention ;
La est une vue en perspective de la lamelle représentée seule ;
La est une vue en coupe transversale de la lamelle dans le tube central rotatif ;
La est une vue en coupe transversale de la lamelle représentée seule.
La est une vue en perspective d’une première variante du dispositif de coupe conformément l’invention ;
La est une vue en coupe transversale de la première variante du dispositif de coupe dans le tube central rotatif conformément à l’invention ;
La est une vue en perspective d’une seconde variante du dispositif de coupe conformément à l’invention ;
La est une vue en coupe transversale de la seconde variante du dispositif de coupe dans le tube central rotatif conformément à l’invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Sur la figure 1 un turboréacteur à double flux 1, comprend de l'amont vers l'aval, une soufflante 2, un compresseur basse-pression 3, un compresseur haute-pression 4, une chambre de combustion 6, une turbine haute-pression 7, une turbine basse-pression 8 et un carter d'échappement 9.
En fonctionnement, la turbine basse-pression 8 entraîne en rotation autour d'un axe longitudinal AX un corps basse pression 11 maintenu par des paliers 12 et 13 portant le rotor de la soufflante 2 et du compresseur basse-pression 3.
Le corps basse pression 11 qui a une forme générale de révolution porte un tube central 14, encore appelé «center vent», logé au centre de ce corps basse pression 11 (et solidaire d’une partie statorique de celui-ci), et par lequel est évacué de l’air chargé d’huile provenant d’éléments lubrifiés du moteur, tels que les paliers 12 et 13.
Comme visible plus clairement sur la figure 2, l’extrémité arrière du tube central rotatif 14 est prolongée par un tube fixe 16 porté par un support de tube 17 qui est une coiffe de révolution arrière rigidement fixée au carter d’échappement 9. L’air issu du tube central rotatif 14 traverse le tube fixe 16 pour s’évacuer vers l’environnement externe avec les gaz de combustion.
Comme visible sur les figures 2 et 3, il peut être prévu un système d’étanchéité 18 tel qu’un joint, situé au niveau de la jonction du tube rotatif 14 avec le tube fixe 16 pour assurer le maintien d’un écart de pression entre l’espace interne du carter d’échappement 9 et l’environnement externe du moteur.
Le support de tube 17 porte un dispositif de coupe comprenant une lamelle fixe rigide 19 orientée parallèlement à l’axe longitudinal AX pour longer la surface interne du tube central rotatif 14. Cette lamelle 19 présente un bord d’attaque 21 s’étendant parallèlement à l’axe AX, le long de la surface interne du tube 14, pour former un outil de coupe fixe par rapport à la surface interne du tube rotatif 14.
Lorsque le moteur est en service, de par la rotation du tube 14, le bord d’attaque 21 de cette lamelle 19 casse ou découpe la couche de dépôt au fur et à mesure qu’elle se forme sur la surface interne du tube 14, par cockéfaction de l’huile portée par le flux d’air F circulant dans ce tube 14.
Comme représenté sur la figure 3, cette lamelle 19 permet ainsi de limiter l’épaisseur du dépôt D se formant à la surface interne du tube 14, à la valeur de la distance radiale, ou jeu, séparant le bord d’attaque 21 de la surface interne du tube 14. A titre indicatif, on a représenté sur la figure 3 en traits discontinus le dépôt susceptible de se former à la surface interne du tube 14 en l’absence de lamelle, et qui est susceptible d’obstruer partiellement ou totalement le tube 14.
Cette lamelle 19 permet d’éviter l’accumulation de dépôt à l’extrémité aval du tube 14 qui constitue la zone privilégiée de formation de dépôt du fait des hautes températures régnant dans cet environnement, dues au rayonnent thermique du carter d’échappement. La cockéfaction de l’huile intervient essentiellement dans cette région arrière du fait que c’est la plus chaude : en fonctionnement, la température du tube 14 diminue si l’on se déplace vers l’amont du moteur.
Le bord d’attaque 21 est avantageusement biseauté ou effilé et/ou aiguisé à la manière d’un outil de coupe, de façon à supprimer le dépôt se formant en le découpant, au lieu de le supprimer en le cassant. Comme on peut le comprendre, cette forme effilée et/ou aiguisée n’est pas nécessaire lorsque la lamelle présente une faible épaisseur.
Comme visible sur les figures 4 et 5, la lamelle 19 a avantageusement une forme de portion de cylindre longeant la surface interne cylindrique du tube 14, de manière à accroître sa rigidité mécanique. Ceci permet de diminuer l’amplitude de vibration de cette lamelle 19 selon la direction radiale. Dans l’exemple des figures, la lamelle 19 a une forme de portion de cylindre de diamètre sensiblement inférieur au diamètre interne du tube et ayant une étendue angulaire A comprise par exemple entre 20° et 40° pour apporter à la lamelle une rigidité suffisante. D’une manière générale, le choix du matériau, de l’épaisseur, et de l’étendue angulaire de la lamelle permet d’obtenir une rigidité souhaitée. La lamelle 19 est avantageusement prolongée par une embase 22 permettant d’assurer sa fixation au support 17.
La lamelle 19 peut être constituée d’une paroi continue dans laquelle sont formés des évidements E, pour limiter la surface de la lamelle afin d’éviter la formation de dépôt sur sa surface interne, et également pour limiter sa masse.
Dans ce cadre, la lamelle est avantageusement formée de barres axiales 23 assemblées en étant reliées à leurs extrémités par des portions de barres d’extrémités 24 comme dans l’exemple de la figure 4, auquel cas les évidements E sont délimités par les espacements entre les barres axiales. Comme illustré sur la figure 6, cet agencement permet de limiter très fortement les possibilités de formation de dépôt sur le dispositif de coupe, du fait que sa surface interne a une étendue réduite à celle des barres 23.
Avantageusement, comme représenté sur les figures 7 et 8, pour favoriser la limitation de l’épaisseur de dépôt, le dispositif de coupe peut comporter une deuxième lamelle 19’ identique à la lamelle 19 et située à 180° de la lamelle 19 autour de l’axe de rotation AX pour être en vis-à-vis de cette dernière. Dans ce cas, les deux lamelles 19 et 19’ peuvent être reliées l’une à l’autre au niveau de leurs extrémités distantes par une âme 26 s’étendant diamétralement par rapport au tube 16.
Cette âme 26 réunissant les extrémités de lamelles permet de rigidifier l’ensemble du dispositif de coupe de manière à limiter l’amplitude des modes vibratoires du système que forment ces deux lamelles.
D’une manière générale, on peut prévoir un nombre de lamelles au choix pour le dispositif de coupe, conditionné par le dimensionnement du moteur, du flux d’air évacué, et des paramètres de fonctionnement. Les différentes lamelles peuvent alors être régulièrement réparties à la périphérie interne du tube. Avantageusement, ces lamelles sont réunies à leur extrémité par une ou plusieurs âmes permettant de former un ensemble rigide et par là-même peu susceptible de vibrer.
Dans la variante des figures 9 et 10, au lieu d’avoir une forme de portion de cylindre, la lamelle 19 a une forme prismatique, en présentant en section transversale un contour triangulaire, pour constituer un dispositif de coupe présentant un bord d’attaque obtu, tout en conférant au dispositif une rigidité importante de manière à limiter l’amplitude de ses modes vibratoires.
Là aussi, le dispositif de coupe que forme la lamelle comporte des évidements, de manière à éviter la formation de dépôt sur ses surfaces exposées. A ce titre, le dispositif de coupe constitué par la lamelle prismatique des figures 9 et 10 est avantageusement formé à partir de trois barres axiales reliées à leurs extrémités par deux éléments triangulaires pouvant eux-mêmes être formés de barres. Au moins un élément triangulaire supplémentaire reliant les trois barres axiales peut être prévu à une position intermédiaire entre les deux extrémités de la lamelle, afin notamment de limiter les déformations possibles de la lamelle en flexion et/ou en torsion.
Comme on peut le voir sur les exemples des figures, le dispositif de coupe que forme la lamelle peut avoir le cas échéant une forme relativement complexe. Il peut alors être avantageux de le produire par fabrication additive, de manière à disposer d’une liberté importante quant à sa forme et ses caractéristiques mécaniques.

Claims (8)

  1. Turboréacteur (1) comportant un tube central rotatif (14) d’évacuation d’un flux d’air chargé de lubrifiant, ce tube central rotatif (14) étant porté par un support de tube aval fixe (17), caractérisé en ce que le support de tube aval fixe (17) est équipé d’un dispositif de coupe fixe (19) comportant au moins un bord d’attaque (21) longeant une surface interne du tube central rotatif (14) pour limiter la formation de dépôt d’huile cockéfiée sur la surface interne de ce tube central rotatif (14).
  2. Turboréacteur selon la revendication 1, dans lequel le bord d’attaque (21) a une forme effilée et/ou aiguisée pour éliminer le dépôt en le coupant lors de sa formation.
  3. Turboréacteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif de coupe (19) comporte des évidements (E) pour réduire sa surface afin de limiter la formation de dépôt d’huile cockéfiée sur le dispositif (19).
  4. Turboréacteur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de coupe comprend au moins une lamelle (19, 19’) présentant une forme incurvée pour lui conférer une rigidité accrue, cette lamelle (19, 19’) longeant la surface interne du tube central rotatif (14).
  5. Turboréacteur selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de coupe comporte plusieurs lamelles (19) régulièrement réparties à la périphérie interne du tube aval fixe (17).
  6. Turboréacteur selon la revendication 5, dans lequel les différentes lamelles (19) sont rigidement solidarisées les unes aux autres au niveau de leurs extrémités, pour accroître la rigidité de l’ensemble qu’elles forment.
  7. Turboréacteur selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de coupe (19) présente une forme générale prismatique.
  8. Turboréacteur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de coupe (19) est formé de plusieurs barres axiales solidarisées les unes aux autres par leurs extrémités.
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