FR3140137A1 - TRIPLE-FLOW TURBOMACHINE WITH HEAT EXCHANGER SUPPORTING AN INTERNAL CELL - Google Patents
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Abstract
TURBOMACHINE TRIPLE-FLUX AVEC ÉCHANGEUR DE CHALEUR SUPPORTANT UNE VIROLE INTERNE L’invention a trait à une turbomachine, comprenant : un deuxième bec de séparation apte à séparer un flux d’air radialement interne en un flux primaire et un flux tertiaire parcourant une veine de flux tertiaire radialement externe à une veine de flux primaire parcourue par le flux primaire ; un échangeur de chaleur (18) disposé dans la veine de flux tertiaire ; un carter interne (28) ; une virole interne (30) disposée en aval de l’échangeur ; remarquable en ce que l’échangeur comprend un corps (32) et une bride (32.1) s’étendant radialement intérieurement et en saillie du corps, la bride étant fixée au carter interne, l’échangeur comprenant, en aval de la bride, une partie aval (40) en porte-à-faux, la turbomachine comprenant en outre, un flasque (60) de fixation de la virole, une extrémité amont (60.1) du flasque étant fixée à la bride (28.1) de l’échangeur. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 3)TRIPLE-FLOW TURBOMACHINE WITH HEAT EXCHANGER SUPPORTING AN INTERNAL CELL The invention relates to a turbomachine, comprising: a second separation nozzle capable of separating a radially internal air flow into a primary flow and a tertiary flow traveling through a stream of tertiary flow radially external to a primary flow vein traversed by the primary flow; a heat exchanger (18) disposed in the tertiary flow vein; an internal casing (28); an internal shell (30) placed downstream of the exchanger; remarkable in that the exchanger comprises a body (32) and a flange (32.1) extending radially internally and projecting from the body, the flange being fixed to the internal casing, the exchanger comprising, downstream of the flange, a downstream part (40) cantilevered, the turbomachine further comprising a flange (60) for fixing the shroud, an upstream end (60.1) of the flange being fixed to the flange (28.1) of the exchanger. (Figure to be published with the abstract: Figure 3)
Description
L’invention a trait au domaine des turbomachines et plus particulièrement des turbomachines à trois flux. L’invention porte sur l’agencement d’un échangeur de chaleur destiné au refroidissement de l’huile de la turbomachine.The invention relates to the field of turbomachines and more particularly three-flow turbomachines. The invention relates to the arrangement of a heat exchanger intended for cooling the oil of the turbomachine.
Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.Climate change is a major concern for many legislative and regulatory bodies around the world. Indeed, various restrictions on carbon emissions have been, are or will be adopted by various states. In particular, an ambitious standard applies both to new types of aircraft but also to those in circulation requiring the implementation of technological solutions in order to make them comply with current regulations. Civil aviation has been mobilizing for several years now to make a contribution to the fight against climate change.
Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions.Technological research efforts have already made it possible to very significantly improve the environmental performance of aircraft. The Applicant takes into consideration the impacting factors in all phases of design and development to obtain aeronautical components and products that consume less energy, are more respectful of the environment and whose integration and use in civil aviation have moderate environmental consequences with the aim of improving the energy efficiency of aircraft.
Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son incidence climatique négative par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire de l'empreinte environnementale de son activité.Consequently, the Applicant is constantly working to reduce its negative climate impact through the use of methods and the exploitation of virtuous development and manufacturing processes and minimizing greenhouse gas emissions to the minimum possible for reduce the environmental footprint of its activity.
Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d’avions, l’allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, le développement de l’emploi des technologies électriques pour assurer la propulsion, et, indispensables compléments aux progrès technologiques, les biocarburants aéronautiques.This sustained research and development work concerns new generations of aircraft engines, the reduction of aircraft weight, particularly through the materials used and lightweight on-board equipment, and the development of the use of electrical technologies to ensure propulsion, and, essential complements to technological progress, aeronautical biofuels.
Dans ce contexte, l’invention porte plus particulièrement sur les aspects liés à l’agencement des échangeurs de chaleur dans les turbomachines. En effet, dans une turbomachine, il est généralement nécessaire de refroidir l’huile du circuit de lubrification. Il est connu de disposer un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur dans le flux tertiaire d’une turbomachine à trois flux, c’est-à-dire dans le flux radialement intermédiaire entre le flux primaire dirigé vers la chambre de combustion et le flux secondaire, externe.In this context, the invention relates more particularly to aspects linked to the arrangement of heat exchangers in turbomachines. Indeed, in a turbomachine, it is generally necessary to cool the oil in the lubrication circuit. It is known to arrange one or more heat exchanger(s) in the tertiary flow of a three-flow turbomachine, that is to say in the flow radially intermediate between the primary flow directed towards the combustion chamber and the secondary, external flow.
L’intégration d’un échangeur dans le troisième flux, confiné entre le flux primaire et le flux secondaire, pose des difficultés de montage et d’accessibilité en cas de maintenance mais aussi des contraintes en fonctionnement du fait de la dilatation thermique de l’échangeur. Un échangeur du type « brique » inspiré du document FR 3 089 248 A1 ne répond pas à ces contraintes et n’est donc pas adapté pour le troisième flux.The integration of an exchanger in the third flow, confined between the primary flow and the secondary flow, poses assembly and accessibility difficulties in the event of maintenance but also operational constraints due to the thermal expansion of the exchanger. A “brick” type exchanger inspired by document FR 3 089 248 A1 does not meet these constraints and is therefore not suitable for the third flow.
L’intégration d’un échangeur dans un troisième flux d’une turbomachine à trois flux présente donc des défis liés à son encombrement, son assemblage, son accessibilité, son fonctionnement et également la masse globale des moyens employés pour le fixer au carter.The integration of an exchanger in a third flow of a three-flow turbomachine therefore presents challenges linked to its size, its assembly, its accessibility, its operation and also the overall mass of the means used to fix it to the casing.
La présente invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une solution simple, performante et économique visant à résoudre les inconvénients de la conception/fabrication des turbomachines de l’état de la technique. En particulier, l’invention vise à proposer une solution qui permette un refroidissement efficace dans un encombrement restreint sans rajout de masse et sans entrave du rendement de la turbomachine, mais aussi en garantissant la sûreté de la turbomachine en cas de feu, et l’accessibilité de l’échangeur lors d’une opération de maintenance.The present invention aims to overcome at least one of the disadvantages of the aforementioned state of the art. More particularly, the invention aims to propose a simple, efficient and economical solution aimed at resolving the disadvantages of the design/manufacture of state-of-the-art turbomachines. In particular, the invention aims to propose a solution which allows effective cooling in a restricted space without adding mass and without hindering the efficiency of the turbomachine, but also by guaranteeing the safety of the turbomachine in the event of fire, and the accessibility of the exchanger during a maintenance operation.
Pour cela, la présente invention a pour objet une turbomachine, comprenant :
- un premier bec de séparation apte à séparer un flux d’air entrant en un flux d’air radialement interne et un flux d’air radialement externe, dit flux secondaire ;
- un deuxième bec de séparation apte à séparer le flux d’air radialement interne en un flux primaire et un flux tertiaire, ce dernier parcourant une veine de flux tertiaire radialement externe à une veine de flux primaire parcourue par le flux primaire ;
- un échangeur de chaleur disposé dans la veine de flux tertiaire ;
- un carter interne ; et
- une virole interne de la veine de flux tertiaire disposée en aval de l’échangeur
la turbomachine étant remarquable en ce que l’échangeur comprend un corps et une bride s’étendant radialement intérieurement et en saillie du corps, la bride étant fixée au carter interne, l’échangeur comprenant, en aval de la bride, une partie aval en porte-à-faux, la turbomachine comprenant en outre, un flasque de fixation de la virole, une extrémité amont du flasque étant fixée à la bride de l’échangeur.For this, the present invention relates to a turbomachine, comprising:
- a first separation nozzle capable of separating an incoming air flow into a radially internal air flow and a radially external air flow, called secondary flow;
- a second separation nozzle capable of separating the radially internal air flow into a primary flow and a tertiary flow, the latter traveling through a tertiary flow vein radially external to a primary flow vein traversed by the primary flow;
- a heat exchanger placed in the tertiary flow vein;
- an internal casing; And
- an internal shell of the tertiary flow vein located downstream of the exchanger
the turbomachine being remarkable in that the exchanger comprises a body and a flange extending radially internally and projecting from the body, the flange being fixed to the internal casing, the exchanger comprising, downstream of the flange, a downstream part in cantilever, the turbomachine further comprising a flange for fixing the shroud, an upstream end of the flange being fixed to the flange of the exchanger.
Préférentiellement, la virole interne ainsi que le carter interne correspondent à un capotage inter-aube de la turbomachine qui est disposé entre la veine de flux primaire et la veine de flux tertiaire. Avantageusement, les carter et virole interne sont dans une continuité aérodynamique avec la veine de flux tertiaire, et constituent, de préférence, une paroi de guidage radialement interne du flux tertiaire.Preferably, the internal shroud as well as the internal casing correspond to an inter-blade cowling of the turbomachine which is arranged between the primary flow stream and the tertiary flow stream. Advantageously, the casing and internal shell are in aerodynamic continuity with the tertiary flow vein, and preferably constitute a radially internal guide wall for the tertiary flow.
La partie aval est en porte-à-faux en aval de la bride de fixation, car elle est dépourvue de toute autre fixation, mis à part la fixation de l’échangeur à la virole au niveau de ladite bride de fixation.The downstream part is cantilevered downstream of the fixing flange, because it is devoid of any other fixing, apart from the fixing of the exchanger to the shell at the level of said fixing flange.
Selon un mode avantageux de l’invention, le flasque comprend une portion radiale en chevauchement radial avec la partie aval de l’échangeur, et la portion radiale du flasque comprend au moins un ajour traversé par au moins une connexion hydraulique reliée à l’échangeur. La connexion hydraulique permet d’alimenter en huile l’échangeur et/ou de récupérer l’huile refroidie dudit échangeur.According to an advantageous embodiment of the invention, the flange comprises a radial portion in radial overlap with the downstream part of the exchanger, and the radial portion of the flange comprises at least one opening crossed by at least one hydraulic connection connected to the exchanger . The hydraulic connection makes it possible to supply oil to the exchanger and/or to recover the cooled oil from said exchanger.
Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine comprend une collerette s’étendant en saillie et vers l’aval depuis le corps de l’échangeur, ladite collerette affleurant la virole.According to an advantageous embodiment of the invention, the turbomachine comprises a flange extending projecting and downstream from the body of the exchanger, said flange being flush with the shell.
Avantageusement, la collerette permet de conserver la continuité aérodynamique de la veine de flux tertiaire, de manière à éviter toute fuite d’air radialement intérieurement vers le flasque de fixation.Advantageously, the collar makes it possible to maintain the aerodynamic continuity of the tertiary flow path, so as to avoid any leakage of air radially internally towards the fixing flange.
De plus, la collerette permet d’isoler thermiquement et de sécuriser davantage la liaison entre la virole et l’échangeur, de façon à constituer une coupure du pont thermique qui s’étend axialement depuis le corps de l’échangeur jusqu’à la virole. Dans cette configuration, la virole interne est protégée des chaleurs pouvant être dégagées de l’échangeur, ladite virole interne peut avantageusement être fabriquée à partir d’un matériau composite.In addition, the collar makes it possible to thermally insulate and further secure the connection between the shell and the exchanger, so as to constitute a break in the thermal bridge which extends axially from the body of the exchanger to the shell. . In this configuration, the internal shell is protected from the heat that can be released from the exchanger, said internal shell can advantageously be manufactured from a composite material.
Selon un mode avantageux de l’invention, une paroi feu est rapportée sur une surface inférieure de la collerette.According to an advantageous embodiment of the invention, a fire wall is attached to a lower surface of the collar.
Avantageusement, la paroi feu correspond à une paroi coupe-feu permettant de retarder la propagation d’un éventuel feu provenant, par exemple, de la veine de flux primaire (de la chambre de combustion) vers la nacelle de l’aéronef. Le fait de rapporter la paroi feu à l’échangeur permet un gain de l’encombrement global mais aussi facilite la maintenance de ces éléments car une fixation additionnelle pour la paroi feu n’est plus nécessaire.Advantageously, the fire wall corresponds to a fire wall making it possible to delay the propagation of a possible fire coming, for example, from the primary flow stream (of the combustion chamber) towards the nacelle of the aircraft. Bringing the fire wall back to the exchanger saves overall space but also facilitates the maintenance of these elements because additional fixing for the fire wall is no longer necessary.
Préférentiellement, la paroi feu s’étend de la bride jusqu’à la collerette, formant ainsi un bouclier thermique sur toute la partie aval de l’échangeur.Preferably, the fire wall extends from the flange to the collar, thus forming a thermal shield over the entire downstream part of the exchanger.
Selon un mode avantageux de l’invention, la collerette s’étend axialement sur au plus 10% d’une longueur axiale totale de l’échangeur de chaleur. Avantageusement, une telle longueur axiale de la collerette permet d’assurer une séparation axiale et un éloignement entre la partie aval de l’échangeur et une portion amont de la virole interne, de manière à favoriser l’isolation thermique de ladite virole interne.According to an advantageous embodiment of the invention, the flange extends axially over at most 10% of a total axial length of the heat exchanger. Advantageously, such an axial length of the collar makes it possible to ensure an axial separation and a distance between the downstream part of the exchanger and an upstream portion of the internal shell, so as to promote the thermal insulation of said internal shell.
Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine comprend une languette isolante interposée entre l’échangeur et la virole, ladite languette comprenant une surface supérieure en appui sur une surface inférieure d’une échancrure de l’échangeur, et une surface inférieure, fixée à la virole.According to an advantageous embodiment of the invention, the turbomachine comprises an insulating tongue interposed between the exchanger and the shell, said tongue comprising an upper surface resting on a lower surface of a notch of the exchanger, and a lower surface, attached to the ferrule.
Préférentiellement, la languette isolante agit comme une paroi coupe-feu additionnelle, similairement à la paroi feu de la partie aval de l’échangeur, de manière à retarder la propagation du feu vers la veine de flux tertiaire.Preferably, the insulating tab acts as an additional fire wall, similar to the fire wall of the downstream part of the exchanger, so as to delay the propagation of the fire towards the tertiary flow vein.
Avantageusement, la languette isolante permet de sécuriser davantage la liaison entre la virole et l’échangeur, de façon à constituer avec la paroi feu, une protection (bouclier thermique) qui s’étend axialement de la bride de fixation jusqu’à la virole. Dans cette configuration, la virole interne est protégée de la chaleur pouvant être dégagées par l’échangeur, ladite virole interne peut avantageusement être fabriquée à partir d’un matériau composite.Advantageously, the insulating tab makes it possible to further secure the connection between the shell and the exchanger, so as to constitute with the fire wall, a protection (thermal shield) which extends axially from the fixing flange to the shell. In this configuration, the internal shell is protected from the heat that can be released by the exchanger, said internal shell can advantageously be manufactured from a composite material.
Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine comprend un joint isolant interposé entre la languette et l’échangeur.According to an advantageous embodiment of the invention, the turbomachine comprises an insulating seal interposed between the tongue and the exchanger.
Le joint isolant permet, d’une part, de limiter le transfert de chaleur de l’échangeur chaud vers la virole interne, et permet d’autre part d’autoriser, par déformation élastique dudit joint, des déformations de dilatation suivant les directions axiale, radiale et circonférentielle. En effet, le montage de la languette dans l’échancrure est dépourvu de toute fixation, et évite de créer des zones de contraintes mécaniques lorsque l’échangeur subit des dilations thermiques.The insulating seal makes it possible, on the one hand, to limit the heat transfer from the hot exchanger to the internal shell, and on the other hand allows, by elastic deformation of said seal, expansion deformations in the axial directions. , radial and circumferential. In fact, the mounting of the tongue in the cutout is devoid of any fixing, and avoids creating areas of mechanical stress when the exchanger undergoes thermal expansion.
Ce joint permet de limiter la déformation de la virole qui apparaîtrait du fait de la conduction thermique avec un échangeur chaud. Ainsi, on s’affranchit d’éléments de rigidification (pouvant être lourds et encombrants) de la virole qui auraient pour but d’empêcher sa déformation.This seal makes it possible to limit the deformation of the shell which would appear due to thermal conduction with a hot exchanger. Thus, we are freed from stiffening elements (which can be heavy and bulky) of the shell which would aim to prevent its deformation.
Selon un mode avantageux de l’invention, le flasque est une paroi feu.According to an advantageous embodiment of the invention, the flange is a fire wall.
Selon un mode avantageux de l’invention, une paroi feu est intégrée à l’échangeur ou est fixée à sa bride.According to an advantageous embodiment of the invention, a fire wall is integrated into the exchanger or is fixed to its flange.
Préférentiellement, la paroi feu fixée à la bride correspond au flasque étant ou comprenant la paroi feu et fixé à ladite bride.Preferably, the fire wall fixed to the flange corresponds to the flange being or comprising the fire wall and fixed to said flange.
Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine comprend des bras structuraux s’étendant radialement au travers de la veine de flux tertiaire et délimitant entre eux des espaces inter-bras, la turbomachine comprenant un échangeur de chaleur dans chaque espace inter-bras, chacun des échangeurs comprenant un corps et une bride s’étendant radialement intérieurement et en saillie du corps respectif, chaque bride étant fixée au carter interne, le flasque étant commun à tous les échangeurs et son extrémité amont étant fixée à chacune des brides des échangeurs. A cet effet, le flasque d’étend circonférentiellement sur 360° autour de l’axe longitudinal de la turbomachine, assurant un maintien efficace de la virole interne.According to an advantageous embodiment of the invention, the turbomachine comprises structural arms extending radially through the tertiary flow vein and delimiting between them inter-arm spaces, the turbomachine comprising a heat exchanger in each inter-arm space , each of the exchangers comprising a body and a flange extending radially internally and projecting from the respective body, each flange being fixed to the internal casing, the flange being common to all the exchangers and its upstream end being fixed to each of the flanges of the exchangers . For this purpose, the flange extends circumferentially over 360° around the longitudinal axis of the turbomachine, ensuring effective maintenance of the internal shroud.
Parallèlement, la paroi feu s’étend circonférentiellement sur 360° autour de l’axe longitudinal, assurant une continuité d’isolation thermique apte à protéger toute une partie amont et radialement extérieure de ladite turbomachine d’une éventuelle propagation de feu.At the same time, the fire wall extends circumferentially over 360° around the longitudinal axis, ensuring continuity of thermal insulation capable of protecting an entire upstream and radially exterior part of said turbomachine from possible fire propagation.
L’échangeur, en plus d’être apte à efficacement refroidir l’huile par l’échange des calories avec l’air, permet d’assurer davantage de fonctions, tels que : l’agencement d’une paroi feu et le flasque supportant la virole. Dans cette configuration, le nombre de pièces intermédiaires qui auraient été introduites pour répondre séparément aux différentes fonctions requises est fortement réduit, permettant ainsi de réduire la masse et le coût de fabrication de la turbomachine de l’invention. A cet effet, le montage et le démontage de l’échangeur sont facilités, ce qui permet ainsi d’améliorer la maintenabilité de la turbomachine.The exchanger, in addition to being able to effectively cool the oil by exchanging calories with the air, makes it possible to provide more functions, such as: the arrangement of a fire wall and the supporting flange the ferrule. In this configuration, the number of intermediate parts which would have been introduced to respond separately to the different required functions is greatly reduced, thus making it possible to reduce the mass and the manufacturing cost of the turbomachine of the invention. To this end, the assembly and disassembly of the exchanger are made easier, which thus makes it possible to improve the maintainability of the turbomachine.
De plus, l’invention est particulièrement avantageuse, car le positionnement de l’échangeur au niveau de la veine du flux tertiaire permet d’éviter d’entraver le passage de l’air dans le flux secondaire et donc le rendement du moteur. Ceci se traduit par une efficacité énergétique et une poussée optimisée qui avantageusement permettent de réduire la consommation de carburant et les émissions des gaz carboniques à effet de serre, réduisant ainsi l’impact environnemental des avions.In addition, the invention is particularly advantageous, because the positioning of the exchanger at the level of the tertiary flow vein makes it possible to avoid hindering the passage of air in the secondary flow and therefore the efficiency of the engine. This results in energy efficiency and optimized thrust which advantageously reduces fuel consumption and greenhouse gas emissions, thus reducing the environmental impact of aircraft.
Il est entendu que chaque détail d’un mode de réalisation ci-dessous peut être combiné à chaque autre détail des autres modes de réalisation.It is understood that each detail of an embodiment below may be combined with each other detail of the other embodiments.
Dans la description qui va suivre, les termes « interne » et « externe » renvoient à un positionnement par rapport à l'axe longitudinal de rotation d'une turbomachine. La direction axiale correspond à la direction le long de l'axe longitudinal de rotation de la turbomachine. La direction radiale est perpendiculaire à l'axe longitudinal. L'amont et l'aval sont en référence au sens d'écoulement d’un flux dans la turbomachine.In the description which follows, the terms “internal” and “external” refer to positioning relative to the longitudinal axis of rotation of a turbomachine. The axial direction corresponds to the direction along the longitudinal axis of rotation of the turbomachine. The radial direction is perpendicular to the longitudinal axis. Upstream and downstream refer to the direction of flow in the turbomachine.
Les figures montrent les éléments de manière schématique et ne sont pas représentées à l’échelle. En particulier, certaines dimensions sont agrandies pour faciliter la lecture des figures.The figures show the elements schematically and are not represented to scale. In particular, certain dimensions are enlarged to facilitate reading of the figures.
La
La turbomachine 2 évolue dans un flux d’air F dont le mouvement relatif à la turbomachine 2 est généré par la rotation de l’hélice 4 et l’avancement de l’aéronef sur laquelle la turbomachine 2 est montée.The turbomachine 2 moves in an air flow F whose movement relative to the turbomachine 2 is generated by the rotation of the propeller 4 and the advancement of the aircraft on which the turbomachine 2 is mounted.
Le flux d’air F est séparé par un premier bec de séparation 10 en un flux d’air radialement interne F’ et un flux d’air radialement externe F2, dit flux secondaire F2. L’hélice 4 peut être disposée en amont du premier bec de séparation 10 ou en aval.The air flow F is separated by a first separation nozzle 10 into a radially internal air flow F' and a radially external air flow F2, called secondary flow F2. The propeller 4 can be placed upstream of the first separation nozzle 10 or downstream.
Le flux d’air radialement interne F’ traverse une roue mobile 12 qui dirige ce dernier vers un deuxième bec de séparation 14 apte à séparer le flux d’air radialement interne F’ en un flux primaire F1 et un flux tertiaire F3, ce dernier est distinct du flux secondaire F2.The radially internal air flow F' passes through a movable wheel 12 which directs the latter towards a second separation nozzle 14 capable of separating the radially internal air flow F' into a primary flow F1 and a tertiary flow F3, the latter is distinct from the secondary flow F2.
Le premier bec de séparation 10 comprend une paroi interne formant une première paroi de guidage externe 11 du flux d’air radialement interne F’, ladite première paroi de guidage externe 11 formant un profil convexe vu depuis ledit flux d’air radialement interne F’.The first separation nozzle 10 comprises an internal wall forming a first external guide wall 11 of the radially internal air flow F', said first external guide wall 11 forming a convex profile seen from said radially internal air flow F' .
Le deuxième bec de séparation 14 comprend une paroi externe formant une deuxième paroi de guidage externe 13 du flux d’air radialement interne F’ ayant traversé la roue mobile 12, ladite deuxième paroi de guidage externe 13 formant un profil convexe vu depuis le flux tertiaire F3. A cet effet, la deuxième paroi de guidage externe 13 correspond à une paroi de guidage radialement interne 13 du flux tertiaire F3.The second separation nozzle 14 comprises an external wall forming a second external guide wall 13 of the radially internal air flow F' having passed through the movable wheel 12, said second external guide wall 13 forming a convex profile seen from the tertiary flow F3. For this purpose, the second external guide wall 13 corresponds to a radially internal guide wall 13 of the tertiary flow F3.
Le flux tertiaire F3 pénètre dans une veine de flux tertiaire 16 radialement externe audit flux primaire F1. Le flux tertiaire F3 traverse un échangeur de chaleur 18, 118 disposé dans la veine de flux tertiaire 16.The tertiary flow F3 enters a tertiary flow vein 16 radially external to said primary flow F1. The tertiary flow F3 passes through a heat exchanger 18, 118 placed in the tertiary flow vein 16.
L’échangeur de chaleur 18, 118 s’étend radialement et axialement dans la veine de flux tertiaire 16, et préférentiellement dans un tronçon amont 20 de la veine de flux tertiaire 16, présentant une section longitudinale divergente dans le sens de l’écoulement du flux tertiaire F3.The heat exchanger 18, 118 extends radially and axially in the tertiary flow vein 16, and preferably in an upstream section 20 of the tertiary flow vein 16, having a longitudinal section divergent in the direction of flow of the tertiary flow F3.
De préférence, l’échangeur de chaleur 18, 118 est disposé axialement environ entre le compresseur haute pression 15 et le compresseur basse pression 17 dit, « booster » 17, au droit d’un carter inter-compresseur.Preferably, the heat exchanger 18, 118 is arranged approximately axially between the high pressure compressor 15 and the low pressure compressor 17, called “booster” 17, to the right of an inter-compressor casing.
Les compresseurs haute pression 15 et basse pression 17 comprennent des aubes tournantes et des aubes de redresseur disposées dans une veine de flux primaire 21 traversée par le flux primaire F1, ce dernier se dirigeant vers une chambre de combustion 23.The high pressure 15 and low pressure 17 compressors comprise rotating blades and rectifier blades arranged in a primary flow stream 21 crossed by the primary flow F1, the latter heading towards a combustion chamber 23.
Un canal « VBV » 19 (Variabe Bleed Valve) débouche axialement en aval de l’échangeur de chaleur 18 dans la veine tertiaire 16. Il permet d’assurer une fonction de décharge en renvoyant une partie du flux primaire F1 vers le flux tertiaire F3 pour éviter le bourrage du compresseur haute pression 15 lorsque le débit du flux primaire F1 devient trop faible.A “VBV” channel 19 (Variabe Bleed Valve) opens axially downstream of the heat exchanger 18 into the tertiary vein 16. It ensures a discharge function by returning part of the primary flow F1 to the tertiary flow F3 to avoid jamming of the high pressure compressor 15 when the flow rate of the primary flow F1 becomes too low.
L’échangeur de chaleur 18,118 peut s’étendre de manière continue sur 360° dans le tronçon amont 20 de la veine 16 autour de l’axe longitudinal 8 de la turbomachine 2. Préférentiellement, la turbomachine 2 comprend plusieurs échangeurs de chaleur 18,118 s’étendant dans la veine de flux tertiaire 16 et subdivisant la veine angulairement de manière discontinue sur 360° autour de l’axe longitudinal 8. Chacun desdits échangeurs peut assurer indépendamment une fonction d’échange thermique entre l’air et un fluide.The heat exchanger 18,118 can extend continuously over 360° in the upstream section 20 of the vein 16 around the longitudinal axis 8 of the turbomachine 2. Preferably, the turbomachine 2 comprises several heat exchangers 18,118 extending in the tertiary flow vein 16 and subdividing the vein angularly in a discontinuous manner over 360° around the longitudinal axis 8. Each of said exchangers can independently provide a heat exchange function between air and a fluid.
À cet égard, l’échangeur 18, 118 peut assurer le refroidissement de l’huile utilisée dans plusieurs composant de l’aéronef, notamment, un moteur, une boîte de vitesse, une génératrice moteur et tout composant électronique nécessitant un refroidissement.In this regard, the exchanger 18, 118 can ensure the cooling of the oil used in several components of the aircraft, in particular, an engine, a gearbox, an engine generator and any electronic component requiring cooling.
Un seul échangeur de chaleur 18, 118 peut combiner le refroidissement de plusieurs fonctions ou circuits d’huile de la turbomachine, et cela en fonction de différents paramètres liées au besoin de refroidissement de l’huile,i.e.températures d’entrée, débits, température de sortie demandée ou les conditions de l’air, les différents circuits peuvent être mis en contact thermique ou bien isolés. L’échangeur 18, 118 et en particulier ses passages d’huile peuvent supporter une température basse de l’huile pouvant atteindre -54°C.A single heat exchanger 18, 118 can combine the cooling of several functions or oil circuits of the turbomachine, and this according to different parameters linked to the need for oil cooling, ie inlet temperatures, flow rates, temperature requested output or air conditions, the different circuits can be placed in thermal contact or isolated. The exchanger 18, 118 and in particular its oil passages can withstand a low oil temperature of up to -54°C.
Le tronçon amont 20 de la veine de flux tertiaire 16 comprend un carénage externe 24 et un capotage inter-veines 26, au moins un des carénage externe 24 et capotage inter-veines 26 étant rigidement lié à l’échangeur 18. Préférentiellement, le capotage inter-veines 26 est fixé à l’échangeur 18. Une telle fixation sera détaillée plus loin dans la présente description.The upstream section 20 of the tertiary flow stream 16 comprises an external fairing 24 and an inter-vein cowling 26, at least one of the external fairing 24 and inter-vein cowling 26 being rigidly linked to the exchanger 18. Preferably, the cowling inter-veins 26 is attached to the exchanger 18. Such attachment will be detailed later in this description.
Le capotage inter-veines 26 comprend un carter interne 28 disposé axialement entre le compresseur haute pression 15 et le compresseur basse pression 17, et comprend, en outre, une virole interne 30 disposée en aval de l’échangeur 18. Dans cette configuration, le carter interne 28 et la virole interne 30 constituent, avec l’échangeur 18, 118, la paroi de guidage radialement interne du flux tertiaire F3.The inter-vein cowling 26 comprises an internal casing 28 disposed axially between the high pressure compressor 15 and the low pressure compressor 17, and further comprises an internal shroud 30 disposed downstream of the exchanger 18. In this configuration, the internal casing 28 and the internal shell 30 constitute, with the exchanger 18, 118, the radially internal guide wall of the tertiary flow F3.
La
La turbomachine 2 comprend des bras structuraux 34 s’étendant radialement au travers de la veine de flux tertiaire 16 et délimitant entre eux des espaces inter-bras 36. Préférentiellement, la turbomachine 2 comprend entre 2 et 20 bras structuraux 34.The turbomachine 2 comprises structural arms 34 extending radially through the tertiary flow vein 16 and delimiting between them inter-arm spaces 36. Preferably, the turbomachine 2 comprises between 2 and 20 structural arms 34.
Parallèlement, la virole intérieure peut être monobloc et circonférentiellement continue sur 360°, ou ladite virole peut être subdivisée en plusieurs viroles internes allant jusqu’à 5 viroles.At the same time, the inner shell can be in one piece and circumferentially continuous over 360°, or said shell can be subdivided into several internal shells of up to 5 shells.
L’échangeur 18, 118 s’étendant circonférentiellement entre deux bras structuraux 34 dans chaque espace inter-bras 36.The exchanger 18, 118 extending circumferentially between two structural arms 34 in each inter-arm space 36.
L’échangeur 18, 118 comprend des surfaces d’échange thermique 38 correspondant à des passages d’huile et/ou des surfaces d’échange thermique avec l’air s’étendant radialement et axialement dans l’espace inter-bras 36. Un exemple de conceptions possibles est détaillé dans les demandes de brevet BE2021/5978, BE2021/5979, BE2021/5980, BE2021/5982 et BE2021/5983, la conception des surfaces d’échange thermique 38 ou des passages internes de l’huile n’étant pas le cœur de la présente invention.The exchanger 18, 118 comprises heat exchange surfaces 38 corresponding to oil passages and/or heat exchange surfaces with air extending radially and axially in the inter-arm space 36. example of possible designs is detailed in patent applications BE2021/5978, BE2021/5979, BE2021/5980, BE2021/5982 and BE2021/5983, the design of the heat exchange surfaces 38 or the internal oil passages does not not being the heart of the present invention.
L’échangeur 18, 118 comprend un corps 32 avec une bride 32.1 s’étendant radialement intérieurement et en saillie dudit corps 32, de manière à ce que la bride 32.1 vienne se fixer à une bride annulaire 28.1 appartenant au carter interne 28. Ladite bride annulaire 28.1 est préférentiellement continue sur 360° autour de l’axe longitudinal de la turbomachine alors que la bride 32.1 de l’échangeur 18,118 a préférentiellement une étendue restreinte : la bride 32.1 est dans une position centrale par rapport au corps 32, suivant la direction circonférentielle. Cela permet avantageusement de laisser libre champ aux dilatations thermiques de l’échangeur 18,118 en permettant à ce dernier de s’étendre tangentiellement dans l’espace inter-bras 36.The exchanger 18, 118 comprises a body 32 with a flange 32.1 extending radially internally and projecting from said body 32, so that the flange 32.1 is attached to an annular flange 28.1 belonging to the internal casing 28. Said flange annular 28.1 is preferably continuous over 360° around the longitudinal axis of the turbomachine while the flange 32.1 of the exchanger 18.118 preferably has a restricted extent: the flange 32.1 is in a central position relative to the body 32, in the direction circumferential. This advantageously allows free scope for thermal expansion of the exchanger 18,118 by allowing the latter to extend tangentially in the inter-arm space 36.
Le sens de montage de l’échangeur 18,118 dans la turbomachine est préférentiellement d’aval en amont. Dans cette configuration, la fixation de l’échangeur 18,118 au carter interne 28 peut être assurée par vissage. Ainsi, la bride 32.1 peut être fixée à la bride annulaire 28.1 au moyen de deux à six vis, et plus préférentiellement au moyen de trois vis.The direction of assembly of the exchanger 18.118 in the turbomachine is preferably from downstream to upstream. In this configuration, the fixing of the exchanger 18,118 to the internal casing 28 can be ensured by screwing. Thus, the flange 32.1 can be fixed to the annular flange 28.1 by means of two to six screws, and more preferably by means of three screws.
L’échangeur 18, 118 comprend également une partie aval 40 disposée en aval de la bride 32.1 et donc montée en porte-à-faux. Cette partie aval 40 présente une surface interne avec un profil interne 40.1 par exemple cylindrique ou conique autour de l’axe longitudinal de la turbomachine, et une surface aval ayant un profil aval 40.2 sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal. Alternativement, la forme de la partie aval 40 peut être plus libre, comme inspiré du document EP 3 674 531 A1.The exchanger 18, 118 also includes a downstream part 40 disposed downstream of the flange 32.1 and therefore mounted in a cantilever manner. This downstream part 40 has an internal surface with an internal profile 40.1, for example cylindrical or conical around the longitudinal axis of the turbomachine, and a downstream surface having a downstream profile 40.2 substantially perpendicular to the longitudinal axis. Alternatively, the shape of the downstream part 40 can be freer, as inspired by document EP 3 674 531 A1.
Préférentiellement, la surface aval 40.2 de l’échangeur 18 comprend une arrivée d’huile 42 à une extrémité angulaire du corps 32, et une sortie d’huile 44 à une extrémité circonférentiellement opposée.Preferably, the downstream surface 40.2 of the exchanger 18 comprises an oil inlet 42 at an angular end of the body 32, and an oil outlet 44 at a circumferentially opposite end.
La
La partie aval 40 comprend avantageusement une paroi feu 46 apte à retarder la propagation d’un feu d’aval en amont de la turbomachine 2.The downstream part 40 advantageously comprises a fire wall 46 capable of delaying the propagation of a downstream fire upstream of the turbomachine 2.
La paroi feu 46 peut correspondre préférablement à une couche en matériau isolant tel qu’un plastique à performances élevées. Préférentiellement, la paroi feu 46 est un polyimide Vespel® disponible chez DuPont™. Avantageusement, le polyimide Vespel® est un plastique résistant au craquement à de très hautes températures avec d'excellentes caractéristiques de friction et d'usure. Contrairement à la plupart des plastiques, Vespel® ne produit pas de dégagement de gaz significatif même lors de températures élevées.The fire wall 46 may preferably correspond to a layer of insulating material such as a high-performance plastic. Preferably, the fire wall 46 is a Vespel® polyimide available from DuPont™. Advantageously, Vespel® polyimide is a plastic resistant to cracking at very high temperatures with excellent friction and wear characteristics. Unlike most plastics, Vespel® does not produce significant off-gassing even at high temperatures.
En référence à la
De préférence, la paroi feu 46 est fixée à la bride 32.1 et s’étend de ladite bride 32.1 jusqu’à la collerette 54 ou jusqu’à une surface inférieure de l’échancrure 154. La fixation de la paroi feu 46 sur le corps 32 de l’échangeur peut être assurée par collage ou par vissage.Preferably, the fire wall 46 is fixed to the flange 32.1 and extends from said flange 32.1 to the flange 54 or to a lower surface of the notch 154. The fixing of the fire wall 46 to the body 32 of the exchanger can be ensured by gluing or by screwing.
Alternativement, la paroi feu 46 est préférentiellement intégralement formée avec le corps 32. A cet égard, le corps 32 et la paroi feu 46 sont tous deux formés en aluminium. Dans cette configuration, la paroi feu 46 correspond à une paroi en aluminium qui peut être davantage épaissie par rapport au reste du corps 32. En effet, la paroi feu 46 est suffisamment épaisse pour assurer une résistance à un éventuel feu.Alternatively, the fire wall 46 is preferably integrally formed with the body 32. In this regard, the body 32 and the fire wall 46 are both formed from aluminum. In this configuration, the fire wall 46 corresponds to an aluminum wall which can be further thickened compared to the rest of the body 32. In fact, the fire wall 46 is sufficiently thick to ensure resistance to a possible fire.
Préférentiellement, la collerette 54 et/ou l’échancrure 154 s’étend circonférentiellement sur toute l’étendue circonférentielle de la partie aval 40.Preferably, the collar 54 and/or the notch 154 extends circumferentially over the entire circumferential extent of the downstream part 40.
La bride 32.1 de chaque échangeur 18 est fixée au carter interne 28, et la paroi feu 46 est fixée à chaque bride 32.1. A cet effet, les parois feu 46 de tous les échangeurs 18 s’étendant dans la veine permettent de manière avantageuse, de former une continuité d’isolation thermique circonférentielle avec les bras structuraux 34, protégeant ainsi toute la partie amont de la turbomachine sur 360°.The flange 32.1 of each exchanger 18 is fixed to the internal casing 28, and the fire wall 46 is fixed to each flange 32.1. To this end, the fire walls 46 of all the exchangers 18 extending in the vein advantageously make it possible to form a continuity of circumferential thermal insulation with the structural arms 34, thus protecting the entire upstream part of the turbomachine over 360 °.
En référence à la
Le flasque 60 comprend une extrémité aval 60.2 opposée à l’extrémité amont 60.1, ladite extrémité aval 60.2 étant rigidement liée à une portion amont 30.1 de la virole 30. Préférentiellement, la liaison rigide entre le flasque 60 et la virole 30 correspond à un boulonnage et/ou un rivetage. Dans cette configuration, la virole 30 est rattachée au carter via la bride 32.1 de l’échangeur 18. Ceci peut être la seule fixation amont de la virole 30. La
La partie aval 40 de l’échangeur 18 comprend la collerette 54 s’étendant vers la virole 30, et préférentiellement de manière affleurante avec la portion amont 30.1. A cet effet, la collerette 54 est à fleur de la paroi de guidage radialement interne 13.The downstream part 40 of the exchanger 18 comprises the flange 54 extending towards the ferrule 30, and preferably flush with the upstream portion 30.1. For this purpose, the collar 54 is flush with the radially internal guide wall 13.
Ainsi, la collerette 54 permet au flux tertiaire de suivre la ligne aérodynamique 16.1 dans la veine de flux tertiaire 16 illustrée à la
La collerette 54 peut être venue de matière avec le corps 32 et peut s’étendre axialement jusqu’à une jonction aval 54.1 sur au plus 10% d’une longueur axiale totale de l’échangeur 18, et préférentiellement sur 5% de ladite longueur.The collar 54 can be integral with the body 32 and can extend axially to a downstream junction 54.1 over at most 10% of a total axial length of the exchanger 18, and preferably over 5% of said length. .
La partie aval 40 a une longueur axiale comprise entre 10% et 50% de la longueur axiale de l’échangeur 18, et préférentiellement comprise entre 20% et 50%, et plus préférentiellement comprise entre 20% et 40%. Une telle longueur axiale permet d’étendre la couverture axiale de la paroi feu 46 et donc d’étendre davantage axialement la protection, sans pénaliser l’équilibre mécanique de l’échangeur : une partie aval trop imposante nécessiterait d’autres moyens de fixations en aval de l’échangeur et cela affecterait l’encombrement et la simplicité du montage.The downstream part 40 has an axial length of between 10% and 50% of the axial length of the exchanger 18, and preferably between 20% and 50%, and more preferably between 20% and 40%. Such an axial length makes it possible to extend the axial coverage of the fire wall 46 and therefore to further extend the protection axially, without penalizing the mechanical balance of the exchanger: a too imposing downstream part would require other means of fixing in downstream of the exchanger and this would affect the size and simplicity of assembly.
De préférence, la paroi feu 46 épouse le profil interne 40.1 et le profil aval 40.2 de la partie aval 40 de l’échangeur 18, et s’étend radialement sur la bride 32.1 et jusqu’à la collerette 54. De façon avantageuse, et outre la protection de la turbomachine d’une propagation de feu, la paroi feu 46 permet de protéger la virole 30 des températures élevées de l’échangeur 18.Preferably, the fire wall 46 matches the internal profile 40.1 and the downstream profile 40.2 of the downstream part 40 of the exchanger 18, and extends radially on the flange 32.1 and up to the collar 54. Advantageously, and in addition to protecting the turbomachine from the propagation of fire, the fire wall 46 makes it possible to protect the shell 30 from the high temperatures of the exchanger 18.
Préférentiellement, la paroi feu 46 s’étend jusqu’à une surface inférieure 54.1 de la collerette 54. Cela permet de couper le pont thermique de manière efficace entre la virole 30 et l’échangeur 18.Preferably, the fire wall 46 extends to a lower surface 54.1 of the collar 54. This makes it possible to effectively cut the thermal bridge between the shell 30 and the exchanger 18.
La virole 30 peut être avantageusement fabriquée à partir d’un matériau composite. Par exemple, la virole interne 30 peut être fabriquée à partir de fibre de carbone.The ferrule 30 can advantageously be manufactured from a composite material. For example, the internal ferrule 30 can be made from carbon fiber.
En effet, la température maximale que peut atteindre la collerette 54 lors du fonctionnement de l’échangeur 18, notamment au droit de la jonction aval 54.1, est inférieure à la température maximale supportable par le matériau composite formant la virole interne 30.Indeed, the maximum temperature that the collar 54 can reach during the operation of the exchanger 18, in particular at the downstream junction 54.1, is lower than the maximum temperature bearable by the composite material forming the internal shell 30.
Le flasque 60 peut correspondre à une deuxième paroi feu en plus de la paroi feu 46 de la partie aval 40 de l’échangeur 18. Dans cette configuration, la protection contre le feu et l’isolation thermique des composants est maximisée.The flange 60 can correspond to a second fire wall in addition to the fire wall 46 of the downstream part 40 of the exchanger 18. In this configuration, the protection against fire and the thermal insulation of the components is maximized.
Alternativement, le flasque 60 peut comprendre la paroi feu et la partie aval 40 de l’échangeur 18 peut être dépourvue de paroi feu. Cela permet de simplifier la fabrication de l’échangeur 18.Alternatively, the flange 60 may include the fire wall and the downstream part 40 of the exchanger 18 may be devoid of the fire wall. This makes it possible to simplify the manufacture of exchanger 18.
La
Les éléments identiques à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes numéros de référence, tandis que les éléments présentant des différences seront incrémentés de 100.Elements identical to those of the first embodiment are designated by the same reference numbers, while elements presenting differences will be incremented by 100.
La turbomachine 2 comprend une languette isolante 56 annulaire interposée entre l’échangeur 118 et la virole 30, ladite languette 56 comprenant une surface supérieure 56.1 en appui sur une surface inférieure 154.1 d’une échancrure 154 de l’échangeur 118, et une surface inférieure 56.2, fixée à la virole 30.The turbomachine 2 comprises an annular insulating tab 56 interposed between the exchanger 118 and the shell 30, said tab 56 comprising an upper surface 56.1 resting on a lower surface 154.1 of a notch 154 of the exchanger 118, and a lower surface 56.2, fixed to the ferrule 30.
Préférentiellement, une portion aval de la languette 56 est fixée par rivetage à la portion amont 30.1 de la virole 30.Preferably, a downstream portion of the tongue 56 is fixed by riveting to the upstream portion 30.1 of the ferrule 30.
La languette 56 est formée, de préférence, à partir d’un matériau isolant, ledit matériau pouvant correspondre à celui de la paroi feu,i.e.polyimide Vespel®.The tongue 56 is preferably formed from an insulating material, said material possibly corresponding to that of the fire wall, ie Vespel® polyimide.
La surface inférieure 154.1 de l’échancrure 154 est préférentiellement parallèle à la surface supérieure 56.1 de la languette 56. De préférence, le contact entre la languette 56 et l’échangeur 118 est un contact indirect car un joint isolant thermique 50 est interposé entre la surface inférieure 154.1 de l’échancrure 154 et la surface supérieure 56.1.The lower surface 154.1 of the notch 154 is preferably parallel to the upper surface 56.1 of the tongue 56. Preferably, the contact between the tongue 56 and the exchanger 118 is an indirect contact because a thermal insulating seal 50 is interposed between the lower surface 154.1 of the notch 154 and the upper surface 56.1.
Dans cette configuration, le joint 50 permet de couper le pont thermique entre la virole 30 et l’échangeur 18, permettant ainsi de minimiser le transfert de la chaleur dissipée par l’échangeur 118 vers la virole 30. Aussi, cela permet plus de liberté lors de la conception de l’échangeur 118 et de la virole 30, la languette 56 pouvant servir de variable d’ajustement venant combler l’interstice entre ces deux éléments. Cette versatilité de conception est illustrée en représentant un échangeur 118 sur la
A cet égard, le joint 50 est un élastomère apte à couper le pont thermique entre la virole 30 et l’échangeur 18. Préférentiellement, le joint 50 est un polyimide Vespel® disponible chez DuPont™. Ce joint 50 peut donc être similaire au matériau de la paroi feu. Toutefois, le joint 50 peut être obtenu à partir d’un matériau différent de celui de la paroi feu.In this regard, the seal 50 is an elastomer capable of cutting the thermal bridge between the shell 30 and the exchanger 18. Preferably, the seal 50 is a Vespel® polyimide available from DuPont™. This joint 50 can therefore be similar to the material of the fire wall. However, the joint 50 can be obtained from a material different from that of the fire wall.
La languette 56 comprend une faible masse, permettant ainsi à la turbomachine de l’invention d’avoir une masse considérablement réduite comparée aux turbomachines de l’état de l’art.The tongue 56 includes a low mass, thus allowing the turbomachine of the invention to have a considerably reduced mass compared to state-of-the-art turbomachines.
Avantageusement, la paroi feu 146 s’étend dans la partie aval 40 de l’échangeur 118, à partir de la bride 32.1 et vers la surface inférieure 154.1 de l’échancrure 154.Advantageously, the fire wall 146 extends in the downstream part 40 of the exchanger 118, from the flange 32.1 and towards the lower surface 154.1 of the notch 154.
La paroi feu 146 permet d’assurer la coupure du pont thermique apte à protéger toute une partie amont et radialement extérieure de la turbomachine d’une propagation de feu.The fire wall 146 ensures the cutting of the thermal bridge capable of protecting an entire upstream and radially exterior part of the turbomachine from the propagation of fire.
N’étant fixée qu’à la virole 30 et étant flottante dans l’échangeur 118, la languette 56 facilite aussi le montage et le démontage de l’échangeur, ce qui permet d’assurer un gain de temps lors du montage et d’améliorer la maintenabilité de la turbomachine. Aussi, ce montage laisse libre champ aux déformations locales (dilatation thermiques) de la languette 56.Being fixed only to the ferrule 30 and being floating in the exchanger 118, the tongue 56 also facilitates the assembly and disassembly of the exchanger, which ensures a saving of time during assembly and improve the maintainability of the turbomachine. Also, this assembly leaves free scope for local deformations (thermal expansion) of the tongue 56.
La
La connexion hydraulique 58 correspond à une liaison fluidique entre l’échangeur 18 avec d’autres composants de la turbomachine,i.e.groupe de lubrification, moteur, boîte de vitesse, génératrice moteur ou tout composant électronique nécessitant un refroidissement).The hydraulic connection 58 corresponds to a fluid connection between the exchanger 18 with other components of the turbomachine, ie lubrication group, engine, gearbox, engine generator or any electronic component requiring cooling).
Une première connexion 58 peut être directement reliée à l’arrivée d’huile 42, et la deuxième connexion 58 est reliée à la sortie d’huile 44 illustrées à la
On peut voir sur la
La
Préférentiellement, chaque ajour 62 est en vis-à-vis de l’arrivée d’huile 42 ou de la sortie d’huile 44.Preferably, each opening 62 faces the oil inlet 42 or the oil outlet 44.
Alternativement, une étanchéité (non représentée) peut être intégrée entre la connexion hydraulique 58 et l’ajour 62 correspondant. A cet effet, dans le cas où le flasque 60 correspond à la paroi feu, le flasque 60 peut être apte à assurer une protection thermique convenable à la turbomachine de manière à éviter toute faille au droit de l’ajour 62.Alternatively, a seal (not shown) can be integrated between the hydraulic connection 58 and the corresponding opening 62. For this purpose, in the case where the flange 60 corresponds to the fire wall, the flange 60 may be able to provide suitable thermal protection for the turbomachine so as to avoid any fault in line with the opening 62.
Claims (10)
- un premier bec de séparation (10) apte à séparer un flux d’air (F) entrant en un flux d’air radialement interne (F’) et un flux d’air radialement externe (F2), dit flux secondaire (F2) ;
- un deuxième bec de séparation (14) apte à séparer le flux d’air radialement interne (F’) en un flux primaire (F1) et un flux tertiaire (F3), ce dernier parcourant une veine de flux tertiaire (16) radialement externe à une veine de flux primaire (21) parcourue par le flux primaire (F1) ;
- un échangeur de chaleur (18, 118) disposé dans la veine de flux tertiaire (16) ;
- un carter interne (28) ; et
- une virole interne (30) de la veine de flux tertiaire (16) disposée en aval de l’échangeur (18, 118)
la turbomachine (2) étant caractérisée en ce que
l’échangeur (18, 118) comprend un corps (32) et une bride (32.1) s’étendant radialement intérieurement et en saillie du corps (32), la bride (32.1) étant fixée au carter interne (28), l’échangeur (18, 118) comprenant, en aval de la bride (32.1), une partie aval (40) en porte-à-faux, la turbomachine (2) comprenant en outre, un flasque (60) de fixation de la virole (30), une extrémité amont (60.1) du flasque (60) étant fixée à la bride (32.1) de l’échangeur (18, 118).Turbomachine (2), comprising:
- a first separation nozzle (10) capable of separating an incoming air flow (F) into a radially internal air flow (F') and a radially external air flow (F2), called secondary flow (F2) ) ;
- a second separation nozzle (14) capable of separating the radially internal air flow (F') into a primary flow (F1) and a tertiary flow (F3), the latter traveling along a tertiary flow vein (16) radially external to a primary flow vein (21) traversed by the primary flow (F1);
- a heat exchanger (18, 118) arranged in the tertiary flow vein (16);
- an internal casing (28); And
- an internal shell (30) of the tertiary flow vein (16) arranged downstream of the exchanger (18, 118)
the turbomachine (2) being characterized in that
the exchanger (18, 118) comprises a body (32) and a flange (32.1) extending radially internally and projecting from the body (32), the flange (32.1) being fixed to the internal casing (28), the exchanger (18, 118) comprising, downstream of the flange (32.1), a cantilevered downstream part (40), the turbomachine (2) further comprising, a flange (60) for fixing the shroud ( 30), an upstream end (60.1) of the flange (60) being fixed to the flange (32.1) of the exchanger (18, 118).
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FR2209651 | 2022-09-23 |
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Family Applications (1)
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9677474B2 (en) * | 2013-11-18 | 2017-06-13 | Unison Industries, Llc | Surface cooler support mechanism |
FR3089248A1 (en) | 2018-12-03 | 2020-06-05 | Safran Aircraft Engines | Aircraft engine assembly having an optimized fixing air-oil exchanger system support |
EP3674531A1 (en) | 2018-12-24 | 2020-07-01 | Safran Aero Boosters SA | Air-oil heat exchanger |
US20210108597A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-15 | General Electric Company | Propulsion system architecture |
US11448132B2 (en) * | 2020-01-03 | 2022-09-20 | Raytheon Technologies Corporation | Aircraft bypass duct heat exchanger |
-
2022
- 2022-09-23 FR FR2209651A patent/FR3140137A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9677474B2 (en) * | 2013-11-18 | 2017-06-13 | Unison Industries, Llc | Surface cooler support mechanism |
FR3089248A1 (en) | 2018-12-03 | 2020-06-05 | Safran Aircraft Engines | Aircraft engine assembly having an optimized fixing air-oil exchanger system support |
EP3674531A1 (en) | 2018-12-24 | 2020-07-01 | Safran Aero Boosters SA | Air-oil heat exchanger |
US20210108597A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-15 | General Electric Company | Propulsion system architecture |
US11448132B2 (en) * | 2020-01-03 | 2022-09-20 | Raytheon Technologies Corporation | Aircraft bypass duct heat exchanger |
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