FR3129181A1 - Elément de tuyère pour une turbomachine - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un élément (3) de tuyère pour une turbomachine, comportant au moins une partie réalisée en matériau composite à matrice céramique, ladite partie comprenant une surface périphérique (3a), caractérisé en ce qu’au moins une piste (19, 19a, 19b) électriquement conductrice est déposée sur ladite surface périphérique (3a). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 5]

Description

Elément de tuyère pour une turbomachine
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un élément de tuyère pour une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef.
Etat de la technique antérieure
Un turboréacteur, en particulier du type à double flux, comporte classiquement une soufflante en aval de laquelle s'étend :
- une veine primaire dans laquelle s'écoule un flux primaire, ladite veine primaire traversant notamment, dans le sens d'écoulement du flux primaire, un compresseur basse-pression, un compresseur haute-pression, une chambre de combustion, une turbine haute-pression et une turbine basse pression,
- une veine secondaire, dans laquelle s'écoule un flux secondaire distinct du flux primaire.
La veine secondaire est entourée par une nacelle formant un carénage pour la turbomachine.
La partie aval du turboréacteur comporte une tuyère d’éjection comportant une partie formant un cône d’éjection, les gaz issus de la veine primaire étant éjectés le long de ladite tuyère d’éjection.
Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. Les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe du turboréacteur ou de la turbomachine.
La tuyère d’éjection est généralement formée de plusieurs parties assemblées, l’une au moins des parties étant réalisé dans un matériau composite à matrice céramique ou CMC, afin de limiter la masse de la tuyère tout en offrant une bonne tenue mécanique à des températures élevées.
Cependant, le principal inconvénient d’un matériau CMC est sa très faible conductivité électrique, par exemple de l’ordre de 10E12 ohm.m à température ambiante.
Il est dès lors difficile de tenir les spécifications de continuité électrique imposées pour l’évacuation des charges électrostatiques ou de la foudre, du fait du caractère isolant d’un tel matériau.
L’invention vise à remédier à cet inconvénient de façon simple, fiable et peu onéreuse.
Présentation de l’invention
A cet effet, l’invention concerne un élément de tuyère pour une turbomachine, comportant au moins une partie réalisée en matériau composite à matrice céramique, ladite partie comprenant une surface périphérique, caractérisé en ce qu’au moins une piste électriquement conductrice est déposée sur ladite surface périphérique.
L’utilisation d’une ou plusieurs pistes conductrices permet d’assurer une continuité électrique de façon à pouvoir assurer l’évacuation des charges électrostatiques ou de la foudre au travers dudit élément.
La piste conductrice peut être réalisée dans un matériau dont la conductivité électrique est inférieure à 10E7 ou 10E8 ohm.m.
Le matériau de la piste conductrice peut être une encre conductrice.
Ladite encre conductrice peut comporter des microparticules ou nanoparticules métalliques, par exemple à base Ag, CuNiMn, Pt, Ti , NiCr ou PtRh.
La piste conductrice peut présenter une épaisseur comprise entre 1 et 30 microns.
La piste conductrice peut présenter une largeur comprise entre 0,5 et 7 mm.
Ainsi la section de la piste conductrice peut être comprise entre 0,05 et 1 mm².
La piste conductrice peut s’étendre selon une trajectoire dont au moins une portion est courbe.
La courbure de ladite portion de la piste conductrice permet de créer une souplesse capable de compenser d’éventuels effets de dilatation différentielle entre la piste conductrice et son support, à savoir la partie en CMC.
L’élément peut comporter plusieurs pistes conductrices. Au moins deux pistes peuvent se croiser. Au moins deux pistes peuvent être parallèles l’une à l’autre. Au moins une piste peut s’étendre dans la direction axiale ou peut s’étendre en formant un angle avec la direction axiale.
L’élément peut être annulaire et s’étendre selon un axe qui est confondu avec l’axe de la tuyère et de la turbomachine. Au moins une piste conductrice peut s’étendre circonférentiellement. Au moins une piste conductrice peut s’étendre sous la forme d’une hélice.
La piste conductrice peut être formée sur une surface annulaire radialement externe ou sur une surface annulaire radialement interne de l’élément.
La piste conductrice peut être recouverte, au moins en partie, par une couche de protection. Ladite couche de protection peut être réalisée avec des matériaux de type verre ou vitrocéramique. L’épaisseur de la couche de protection peut être comprise entre 0,03 et 0,1 mm. Ladite couche de protection peut être déposée par un procédé de type sérigraphie, spray ou projection plasma.
L’invention concerne également un ensemble comportant au moins un premier élément et au moins un second élément comme plus haut, caractérisé en ce que la piste du premier élément est connectée électriquement avec la piste du second élément.
On assure ainsi la connexion électrique d’un élément à l’autre de l’ensemble, de façon à permettre l’évacuation des charges électriques au travers des différents éléments successifs de l’ensemble.
Le premier élément et le second élément peuvent être reliés mécaniquement l’un à l’autre par au moins un organe de liaison mécanique qui est électriquement conducteur, la piste du premier élément étant en contact avec une première partie de l’organe de liaison, la piste du second élément étant en contact avec une seconde partie de l’organe de liaison.
De cette manière, la liaison électrique entre les deux pistes peut être réalisée par l’intermédiaire de l’organe de liaison.
L’organe de liaison peut être amovible. L’organe de liaison peut être un boulon ou un rivet.
La première partie de l’organe de liaison être une tête de vis. La seconde partie de l’organe de liaison peut être la tige de la vis ou l’écrou.
Le premier élément peut comporter un lamage ou une empreinte au niveau de laquelle s’étend la piste conductrice du premier élément, la tête de vis venant en appui sur la piste conductrice, au niveau de ladite empreinte ou dudit lamage.
L’extrémité aval du premier élément peut être située radialement à l’intérieur de l’extrémité amont du second élément. Les pistes du premier élément peuvent être déposées sur la surface radialement externe du premier élément. Les pistes du second élément peuvent être déposées sur la surface radialement externe du second élément. Les pistes du premier élément peuvent traverser l’épaisseur du premier élément de façon à venir en contact avec les pistes du second élément.
Le premier élément peut être un cône d’une tuyère. Le second élément peut être une virole apte à délimiter un caisson acoustique, monté en amont du premier élément.
L’invention peut également concerner une tuyère comportant au moins un élément du type précité ou au moins un ensemble du type précité.
L’invention peut également concerne une turbomachine, par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef, comportant au moins un élément du type précité ou un ensemble du type précité. L’aéronef peut être un avion.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un élément selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la piste conductrice est formée par dépôt d’une encre conductrice.
Le dépôt d’encre conductrice est par exemple réalisé par jet d’encre, par un procédé de type aerosol jet printing ou AJP, sérigraphie, dispensing ou microdispensing ou fusion laser.
L’encre conductrice est par exemple une suspension, typiquement contenant au moins un solvant, au moins un liant organique et des micro- ou nanoparticules métalliques, par exemple à base Ag, CuNiMn, Pt, Ti, NiCr ou PtRh.
Les particules à base de CuNiMn, Pt ou PtRh sont notamment utilisées pour des applications au-delà de 600°C, le point de fusion de l’argent étant situé aux alentours de 600°C.
Brève description des figures
est une vue en perspective et en coupe partielle, d’une tuyère d’éjection selon une forme de réalisation de l’art antérieur ;
est une demie-vue en coupe axiale d’une partie amont de la tuyère de la ;
est une demie-vue en coupe axiale d’une partie médiane de la tuyère de la ;
est une vue correspondant à la , illustrant une variante de réalisation de la tuyère ;
est une vue schématique et en perspective d’un élément selon une forme de réalisation de l’invention ;
est une vue schématique et en perspective d’un élément selon une forme de réalisation de l’invention ;
est une vue coupe axiale d’une partie d’un ensemble selon une forme de réalisation de l’invention.

Claims (8)

  1. Elément (3, 5) de tuyère (1) pour une turbomachine, comportant au moins une partie réalisée en matériau composite à matrice céramique, ladite partie comprenant une surface périphérique (3a, 5a), caractérisé en ce qu’au moins une piste (19, 19a, 19b) électriquement conductrice est déposée sur ladite surface périphérique (3a, 5a).
  2. Elément (3, 5) de tuyère selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau de la piste conductrice (19, 19a, 19b) est une encre conductrice.
  3. Elément (3, 5) de tuyère selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la piste conductrice (19, 19a, 19b) présente une épaisseur comprise entre 1 et 30 microns.
  4. Elément (3, 5) de tuyère selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la piste conductrice (19, 19a, 19b) présente une largeur comprise entre 0.5 et 7 mm.
  5. Elément (3, 5) de tuyère selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la piste conductrice (19, 19a, 19b) s’étend selon une trajectoire dont au moins une portion est courbe.
  6. Ensemble comportant au moins un premier élément (3) et au moins un second élément (5) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la piste (19, 19a, 19b) du premier élément (3) est connectée électriquement avec la piste (19, 19a, 19b) du second élément (5).
  7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier élément (3) et le second élément (5) sont reliés mécaniquement l’un à l’autre par au moins un organe de liaison mécanique (16) qui est électriquement conducteur, la piste (19, 19a, 19b) du premier élément (3) étant en contact avec une première partie (16a) de l’organe de liaison (16), la piste (19, 19a, 19b) du second élément (5) étant en contact avec une seconde partie (16b) de l’organe de liaison (16).
  8. Procédé de fabrication d’un élément selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la piste conductrice (19, 19a, 19b) est formée par dépôt d’une encre conductrice.
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