WO2014102494A1 - Dispositif de liaison à double tube - Google Patents

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WO2014102494A1
WO2014102494A1 PCT/FR2013/053224 FR2013053224W WO2014102494A1 WO 2014102494 A1 WO2014102494 A1 WO 2014102494A1 FR 2013053224 W FR2013053224 W FR 2013053224W WO 2014102494 A1 WO2014102494 A1 WO 2014102494A1
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outer tube
inner tube
tube
opening
connecting device
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Ceased
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PCT/FR2013/053224
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Inventor
Jean Pierre Mareix
Emmanuel Berche
Jean Luc Bacha
Tangi Brusq
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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Publication date
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Priority to US14/655,708 priority patent/US9951636B2/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements

Definitions

  • the present invention relates to a connecting device between two enclosures of a turbomachine to allow the establishment through said connecting device of a circulation of a cooling fluid between said enclosures.
  • a turbomachine turbine generally has an air circulation circuit between a supply enclosure at the low pressure stator and the low pressure turbine rotor. This air circulation circuit is established through connecting devices connecting two enclosures of a turbomachine to allow establishment through said connecting device of a cooling air flow between said speakers.
  • Figure 1 is a sectional view illustrating the arrangement of the connecting devices 20, 21 in a low pressure portion of a turbomachine turbine.
  • Figure 2 is an enlargement of Figure 1 showing a first connecting device disposed between a first chamber at the high pressure compressor and a second chamber constituted by a blade of the distributor.
  • Figure 3 is a sectional view showing a connecting device disposed between a first chamber constituted by a blade of the distributor and a second chamber constituted by the interior of the low pressure rotor.
  • the air of this air circulation circuit is taken upstream on a compressor of the turbomachine and arrives at a first enclosure 22 constituting a supply enclosure. It then passes through the outer wall 25 of the distributor 23 by means of a first tubular connecting device 20 through which the air circulation circuit is established.
  • the air circulation circuit typically passes through the circulation channels formed in a vane 24 of the distributor 23. Part of the air is discharged into the flow passage of the gases of the turbine through orifices (not shown) formed near the trailing edges of the dawn 24 of the dispenser. Another part of the air passes through the circulation channel formed in the vane 24 of the distributor 23 to reach a second tubular connection device 21 which allows the cooling air circuit to pass through the inner wall 26 of the distributor and housing 27 of the stator to arrive at the flanges 28 of the low pressure rotor to cool them.
  • This air circulation circuit thus has two important functions of conveying the cooling air
  • tubular connection devices also make it possible to cash the relative displacements between the elements delimiting these enclosures, in particular in the event of vibration or thermal expansion.
  • tubular connecting devices take the form of connecting tubes with a shape called “dog bone”, having outer sections widened at their ends through which a connecting tube cooperates with the wall elements of the speakers that connects or with intermediate sockets connecting it to said elements.
  • Patent Application EP 1 538 306 discloses such devices.
  • the tubular connecting devices must also ensure a good seal at the link they constitute. Ensuring a good seal requires:
  • a general object of the invention is to overcome all or part of the defects of the connecting devices of the prior art.
  • a connecting device between two enclosures of a turbomachine to allow the establishment through said connecting device of a circulation of a cooling fluid between said enclosures, said connecting device comprising an outer tube having a opening extending over the entire length of said outer tube, said outer tube being shaped to cooperate with wall elements of the enclosures which it connects by means of enlarged portions or intermediate bushes, the connecting device further comprising an inner tube; extending inside the outer tube.
  • Such a device has the advantage of being simple, inexpensive, reliable, robust, to have good wear resistance and to ensure the sealing of the cooling air circulation circuit during the passage of the in the connecting device.
  • the inner tube has an opening extending over the entire length of said inner tube
  • the opening of the inner tube is opposite a solid portion of the outer tube
  • tabs of the inner tube protrude inwardly of said inner tube from zones on the periphery of the opening of the inner tube;
  • the connecting device may comprise retaining means in rotation to limit relative rotation between the inner tube and the outer tube;
  • the inner tube comprises an anti-rotation protuberance engaged in the opening of the outer tube
  • the anti-rotation protuberance of the inner tube extends through the opening of the outer tube beyond said outer tube to protrude outwards;
  • the outer tube comprises an anti-rotation protrusion projecting outwardly from the outer surface of said outer tube
  • At least one of the outer tube and the inner tube has a polygonal and / or non-circular section
  • the device further comprises a shutter closing the end of the opening of the outer tube, said shutter being secured to the outer tube or the inner tube.
  • the invention also relates to a turbomachine comprising a connecting device according to the invention.
  • Figure 2 is an enlargement of Figure 1 showing a connecting device disposed between a first chamber at the high pressure compressor and a second chamber constituted by a blade of the distributor;
  • FIG. 3 is a sectional view showing a connecting device disposed between a first chamber constituted by a blade of the distributor and a second chamber constituted by the interior of the low pressure rotor;
  • FIGS. 4a and 4b are perspective views of the outer tube and inner tube, respectively;
  • FIG. 6 is a sectional view of a connecting device according to a possible embodiment of the invention.
  • FIG. 7 to 9 are sectional views of connecting devices provided with rotation prevention means and positioning tabs according to possible embodiments of the invention.
  • FIG. 10 is a sectional view of a connecting device according to a possible embodiment of the invention, wherein the outer tube and the inner tube have non-circular sections;
  • FIG. 11a, 11b and 11c shows a connecting device according to a possible embodiment of the invention, wherein a shutter is disposed at the end of the opening of the outer tube;
  • a connecting device comprises an outer tube 2 and an inner tube 6, said inner tube 6 extending inside. of the outer tube 2 ( Figure 6).
  • the outer tube 4 has an opening 3 extending over the entire length of said outer tube 2.
  • This opening 3 is preferably a slot in the wall of the outer tube 2, but it can take other more complex shapes, for example being serrated, oblique, zig-zag or any other acceptable form whose function approaches that of a slot.
  • the opening 3 of the outer tube 2 may be made by electrofusion cutting with a wire.
  • the width of the opening 3 must be sufficient to allow limited deformation of the outer tube 2 to reduce the stress on the structure of the outer tube 2 during use (shear, thermal expansion ). However, the opening must not be too large, so as not to alter the structure of the outer tube 2. The presence of the opening 3 also makes it possible to reduce the dimensioning requirements of the outer tube 2.
  • the opening 3 of the outer tube 2 is preferably not covered by a seal because of the high temperatures to which the connecting device can be subjected, which can reach 500 ° C.
  • the chosen materials to form the tubes are chosen for their resistance to such temperatures. It is also possible to provide a suitable coating such as a deposit of cobalt on the surfaces of the tubes.
  • the connecting device is most often mounted blind in the wall openings of the speakers it connects, there is a significant risk of damaging the seal during the mounting operation, without the possibility of verification.
  • the connecting device is slidably mounted in the wall orifices of the enclosures that it connects, and the axial retaining means make it possible to hold it in position.
  • Various axial retention means may be envisaged to prevent a connecting device from coming out of the orifice in which it is arranged.
  • the outer tube 2 is shaped to cooperate with elements associated with said speakers to maintain the connecting device in position relative to said speakers.
  • the outer tube has a central cylindrical portion 4, enlarged portions 5 at its end by which the outer tube 2 cooperates with wall elements of the speakers that it connects, or with intermediate bushings connecting it to said wall elements.
  • the central cylindrical portion 4 has a constant circular section, while the circular section at its enlarged portions 5 at its ends varies as that of a sphere portion.
  • the links by which the connecting device is held in position relative to the walls of the enclosures that it connects are thus annular linear links.
  • the inner tube 6 is disposed in the outer tube 2 and extends inside said outer tube 2.
  • the arrangement of the inner tube 6 inside the outer tube 2 reinforces the connecting device.
  • the inner tube 6 allows to ensure the tightness of the cooling air circuit that the connecting device allows to establish between two enclosures, this circuit being established through the inner tube 6.
  • the inner tube 6 is preferably shaped to cooperate with the outer tube 2 to be maintained in axial position.
  • the inner tube 6 has a central cylindrical portion 9, enlarged portions 7 at its end by which the inner tube 6 cooperates with the outer tube 2. These enlarged portions 7 here take a spherical shape. Specific axial retainers may also be provided.
  • the inner tube 6 continues to provide both airtightness of the air circuit, and reinforcement of the tube external 2 weakened. As a result, the wear resistance of the connecting device is improved over a single tube.
  • the inner tube 6 may have an outer section of an extension smaller than the extension of the inner section of the outer tube 2, to facilitate its introduction.
  • the extension of the outer section of the inner tube 6 is chosen closest to the extension of the inner section of the outer tube 2, so that the inner tube 6 is held in close contact against said outer tube 2.
  • the inner tube 6 has an opening 7 extending over the entire length of said inner tube 6.
  • the opening 3 of the outer tube it is preferably a slot in the wall of the inner tube 6, but it can take other more complex shapes, for example be serrated, biased, zig-zag or any other acceptable form whose function approaches that of a slot.
  • the opening 7 of the inner tube 6 can also be made by electrofusion cutting with a wire.
  • the width of the opening 7 must be sufficient to allow limited deformation of the inner tube 6 in order to reduce the stresses on the structure of the inner tube 6 during its use (shearing, thermal expansion, etc.) or its set up. However, the opening 7 must not be too large, so as not to alter the structure of the inner tube 6. The presence of the opening 7 also makes it possible to reduce the requirements of sizing of the inner tube 6.
  • the opening 7 of the inner tube 6 is opposite a solid portion of the outer tube 2.
  • the opening 7 of the inner tube 6 is thus not facing of the opening 3 of the outer tube 2.
  • the opening 7 of the inner tube 6 is plugged by the wall of the outer tube 2, sealing the air circuit.
  • the respective openings of the inner tube 6 and the outer tube 2 are offset relative to each other by 180 ° about the common longitudinal axis of the inner and outer tubes. Other offsets can be provided, for example 90 °, but a shift of 180 ° ensures the best seal and improves the conservation of this seal in case of relative rotation between the inner tube 6 and the tube external 2.
  • the connecting device may also comprise means for retaining rotation in order to limit relative rotation between the inner tube 6 and the outer tube 2.
  • the inner tube 6 comprises an anti-rotation protrusion 10 engaged in the opening 3 of the outer tube 2.
  • This anti-rotation protrusion 10 may take a different shape, for example it may be elongated to extend along the opening 3 of the outer tube 2, or take the form of an anti-rotation pin.
  • This anti-rotation protrusion 10 cooperates with the edges of the opening 3 of the outer tube 2 to prevent the rotation of the inner tube 6 relative to the outer tube 2.
  • the anti-rotation protuberance 10 of the inner tube preferably has substantially smaller dimensions than the opening 3 of the outer tube 2.
  • the width of the anti-rotation protuberance 10 is less than 80%, preferably 50%, the width of the opening 3 of the outer tube 2 at the place where said anti-rotation protuberance 10 is engaged in the opening 3 of the outer tube 2.
  • the outer tube 2 thus retains the advantages provided by its opening 3 in terms of constraints.
  • allowing a limited relative rotation between the inner tube 6 and the outer tube 2 also relaxes the stresses, while facilitating the introduction of the inner tube 6 in the outer tube 2.
  • This anti-rotation protrusion 10 is preferably located on the inner tube 6 opposite the opening 7 of said inner tube 6, in order to preserve a maximum offset between the respective openings of the inner and outer tubes, as illustrated in Figure 7.
  • Other configurations may however be envisaged.
  • FIG. 8 illustrates a possible embodiment incorporating the rotational retaining means of FIG. 7, in which the anti-rotation protuberance 10 of the inner tube 6 extends through the opening 3 of the outer tube 2 beyond said external tube 2.
  • the anti-rotation protrusion 10 then protrudes outwardly of the connecting device and a housing can then be provided in the wall of the orifice in which is disposed said connecting device, for example in the socket of maintenance.
  • the anti-rotation protuberance 10 then cooperates with the walls of this housing to provide an anti-rotation function to the assembly of the connecting device.
  • FIG. 9 illustrates a possible embodiment of the invention, similar to that of FIG. 7, in which the outer tube 2 further comprises an anti-rotation protrusion 11 projecting outwardly from the outer surface of said tube. 2.
  • the anti-rotation protuberance 11 of the outer tube then protrudes outwardly of the connecting device and a housing can then be provided in the wall of the orifice in which is disposed said connecting device, for example in the holding sleeve.
  • the anti-rotation protuberance 1 1 then cooperates with the walls of this housing to provide anti-rotation function to the entire connecting device.
  • lugs 12 of the inner tube 6 protrude inwardly from said inner tube 6 from zones on the periphery of the opening 7 of the inner tube 6. These lugs 12 form a support for a tool that would compress the opening 7 of the inner tube 6 by means of these tabs 12 to facilitate the introduction or removal of the inner tube 6 in the outer tube 2.
  • outer tube 2 and the inner tube 6 In order to limit the relative rotation of the outer and inner tubes, provision can also be made for at least one of the outer tube 2 and the inner tube 6 to have a polygonal and / or non-circular section.
  • Figure 10 shows a possible embodiment in which the outer tube 2 and the inner tube 6 both have a square overall section. The presence of angles makes it possible to limit the relative rotation between the outer tube 2 and inner tube 6, but is not necessarily necessary, since a tube of oval section would also limit the rotation.
  • an outer tube 2 polygonal section and / or non-circular can limit the rotation of the connecting device vis-à-vis the housing in which it is arranged.
  • FIGS. 11a, 11b and 11c show a connection device according to one possible embodiment of the invention, in which a shutter 13 is disposed at one end of the opening 3 of the outer tube 2.
  • the shutter 13 thus makes it possible to improve the sealing of the connecting device by closing the end of the opening 3.
  • the shutter 13 may be an integral part of the outer tube 2, in which case it is secured to one side of the wall of the outer tube 2 and extends on the other side of the opening 3 which closes the outlet to the end of the outer tube 2, to cover the wall on the other side of the opening 3.
  • the shutter 13 may also be part of the inner tube 6, in particular of the anti-rotation protuberance 10 of the inner tube 6.
  • the shutter 13 then also constitutes an axial retaining means between the inner tube 6 and the outer tube 2.
  • FIG. 12 shows the connections through which the outer tube 2 is held in position in the orifices of the walls of the enclosures which it connects by means of intermediate bushes 14, 15.
  • the outer tube 2 has a cylindrical part 4, at the end, by which the outer tube 2 cooperates with the intermediate bushes 14, 15 connecting it to wall elements 16, 17.
  • the central cylindrical portion 4 has a circular section. constant, while the circular section at its enlarged portions 5 at its ends varies as that of a portion of sphere.
  • the links 18, 19 by which the connecting device is held in position relative to the walls of the enclosures that it connects are thus annular linear links.
  • Figure 13 shows another configuration for the outer tube 2, wherein the outer tube 2 is straight, that is to say that its diameter is constant.
  • the intermediate bushes 14, 15 each have an outgrowth 14a, 15a directed towards the inside of said bushes 14, 15, and whose convex shape makes it possible to define with the outer tube 2 an annular linear connection between said outer tube 2 and said bushing 14. , 15 to ensure a linear leaktightness of the connection.
  • This configuration can of course be adapted by keeping for example a spherical portion on the outer tube 2 and providing only a sleeve 14, 15 provided with a protrusion 14a, 15a.
  • the protrusion 14a, 15a is continuous on the inner circumference of the bushing 14, to which it belongs, and preferably takes the form of a ring whose section is partially circular.
  • the invention also relates to a turbomachine provided with a connecting device comprising the characteristics described above.

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Abstract

Dispositif de liaison entre deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'un fluide de refroidissement entre lesdites enceintes, ledit dispositif de liaison comprenant un tube externe (2) présentant une ouverture (3) s'étendant sur toute la longueur dudit tube externe (2), et comportant en outre un tube interne (6) s'étendant à l'intérieur du tube externe (2).

Description

Dispositif de liaison à double tube
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de liaison entre deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'un fluide de refroidissement entre lesdites enceintes.
Une turbine de turbomachine présente généralement un circuit de circulation d'air entre une enceinte d'alimentation au niveau du stator basse pression et le rotor de turbine basse pression. Ce circuit de circulation d'air s'établit au travers de dispositifs de liaison reliant deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'air de refroidissement entre lesdites enceintes.
La figure 1 est une vue en coupe illustrant la disposition des dispositifs de liaison 20, 21 dans une partie basse pression d'une turbine de turbomachine. La figure 2 est un agrandissement de la figure 1 montrant un premier dispositif de liaison disposé entre une première enceinte au niveau du compresseur haute pression et une seconde enceinte constituée par une pale du distributeur. La figure 3 est une vue en coupe montrant un dispositif de liaison disposé entre une première enceinte constituée par une pale du distributeur et une seconde enceinte constituée par l'intérieur du rotor basse pression.
En référence aux figures 1 , 2 et 3, l'air de ce circuit de circulation d'air est prélevé en amont sur un compresseur de la turbomachine et arrive au niveau d'une première enceinte 22 constituant une enceinte d'alimentation. Il traverse ensuite la paroi externe 25 du distributeur 23 au moyen d'un premier dispositif de liaison tubulaire 20 à travers lequel s'établit le circuit de circulation d'air.
Le circuit de circulation d'air passe typiquement par des canaux de circulation ménagés dans une aube 24 du distributeur 23. Une partie de l'air est évacué dans la veine d'écoulement des gaz de la turbine par des orifices (non représentés) formés à proximité des bords de fuite de l'aube 24 du distributeur. Une autre partie de l'air traverse le canal de circulation ménagé dans l'aube 24 du distributeur 23 pour atteindre un second dispositif de liaison tubulaire 21 qui permet au circuit d'air de refroidissement de traverser la paroi interne 26 du distributeur et le carter 27 du stator pour arriver au niveau des flasques 28 du rotor basse pression afin de les refroidir.
Ce circuit de circulation d'air présente ainsi deux fonctions importantes consistant à véhiculer l'air de refroidissement
- depuis le compresseur haute pression vers les aubes 24 du distributeur 23, et
- depuis le distributeur 23 vers les flasques 28 du rotor basse pression. L'établissement de ce circuit de circulation d'air est rendu possible au moyen de deux dispositifs de liaison tubulaires creux qui permettent la circulation de l'air entre deux enceintes telles que l'enceinte d'alimentation et un canal ménagée dans l'aube 24 du distributeur 23.
Ces dispositifs de liaison tubulaires permettent en outre d'encaisser les déplacements relatifs entre les éléments délimitant ces enceintes, notamment en cas de vibration ou de dilatations thermiques.
Typiquement, ces dispositifs de liaison tubulaires prennent la forme de tubes de liaison avec une forme dite "os de chien", présentant des sections externes élargies à leurs extrémités par lesquels un tube de liaison coopère avec les éléments de paroi des enceintes qu'il relie, ou avec des douilles intermédiaires le reliant auxdits éléments. La demande de brevet EP 1 538 306 présente de tels dispositifs.
Les dispositifs de liaison tubulaires doivent en outre assurer une bonne étanchéité au niveau de la liaison qu'ils constituent. Assurer une bonne étanchéité requiert:
- des tolérances serrées sur le dispositif de liaison et les pièces en contact avec celui-ci, et
- la mise en œuvre d'un revêtement au niveau des contacts entre le dispositif de liaison les éléments qu'il relie, par exemple le carter ou le secteur distributeur.
Ainsi, pour obtenir une bonne étanchéité, il faut par ailleurs assurer un bon serrage au niveau des contacts entre le dispositif de liaison tubulaire et les éléments qu'il relie.
Cependant, on constate une usure, notamment en rotation, de ces dispositifs de liaison tubulaires, dus aux différentes contraintes auxquelles ils sont soumis lors du fonctionnement de la turbomachine, voire des ruptures de ces dispositifs. Une structure altérée, fendue ou brisée, ne permet plus à ces dispositifs d'assurer l'étanchéité du circuit de circulation d'air.
On peut également observer des désengagements de ces dispositifs de liaison tubulaires, par exemple consécutivement à l'usure ou à la rupture d'une partie du dispositif de liaison tubulaire, qui ne peuvent alors plus assurer non seulement l'étanchéité du circuit de circulation d'air, mais encore l'établissement de ce circuit de circulation d'air.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Un but général de l'invention est de pallier tout ou partie des défauts des dispositifs de liaison de l'art antérieur.
Il est notamment proposé un dispositif de liaison entre deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'un fluide de refroidissement entre lesdites enceintes, ledit dispositif de liaison comprenant un tube externe présentant une ouverture s'étendant sur toute la longueur dudit tube externe, ledit tube externe étant conformé pour coopérer avec éléments de paroi des enceintes qu'il relie au moyen de portions élargies ou de douilles intermédiaires, le dispositif de liaison comportant en outre un tube interne s'étendant à l'intérieur du tube externe.
Un tel dispositif a l'avantage d'être simple, peu coûteux, fiable, robuste, de présenter une bonne résistance à l'usure et permettre d'assurer l'étanchéité du circuit de circulation d'air de refroidissement lors du passage de celui-ci dans le dispositif de liaison.
Ce dispositif est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible:
- le tube interne présente une ouverture s'étendant sur toute la longueur dudit tube interne;
- l'ouverture du tube interne est en regard d'une portion pleine du tube externe;
- des pattes du tube interne font saillie vers l'intérieur dudit tube interne à partir de zones en périphérie de l'ouverture du tube interne;
- le dispositif de liaison peut comprendre des moyens de retenue en rotation pour limiter une rotation relative entre le tube interne et le tube externe;
- le tube interne comporte une protubérance anti-rotation engagée dans l'ouverture du tube externe;
- la protubérance anti-rotation du tube interne s'étend à travers l'ouverture du tube externe au-delà dudit tube externe pour faire saillie vers l'extérieur;
- le tube externe comporte une protubérance anti-rotation faisant saillie vers l'extérieur depuis la surface externe dudit tube externe;
- au moins un du tube externe et du tube interne présente une section polygonale et/ou non circulaire;
- le dispositif comporte en outre un obturateur obturant l'extrémité de l'ouverture du tube externe, ledit obturateur étant solidaire du tube externe ou du tube interne.
L'invention concerne également une turbomachine comportant un dispositif de liaison selon l'invention.
PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels:
- la figure 1 , déjà commentée, est une vue en coupe illustrant la disposition de dispositifs de liaison dans une partie basse pression d'une turbine de turbomachine;
- la figure 2, déjà commentée, est un agrandissement de la figure 1 montrant un dispositif de liaison disposé entre une première enceinte au niveau du compresseur haute pression et une seconde enceinte constituée par une pale du distributeur;
- la figure 3, déjà commentée, est une vue en coupe montrant un dispositif de liaison disposé entre une première enceinte constituée par une pale du distributeur et une seconde enceinte constituée par l'intérieur du rotor basse pression;
- les figures 4a et 4b sont des vues en perspectives du tube externe et du tube interne, respectivement;
- les figures 5a et 5b sont des vues en coupe respectivement du tube externe et du tube interne;
- la figure 6 est une vue en coupe d'un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention;
- les figures 7 à 9 sont des vues en coupe de dispositifs de liaison pourvu de moyens de prévention de rotation et de pattes de mise en place selon des modes de réalisation possible de l'invention;
- la figure 10 est une vue en coupe d'un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention, dans lequel le tube externe et le tube interne présentent des sections non-circulaires;
- les figures 11 a, 11 b et 11 c montre un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention, dans lequel un obturateur est disposé à l'extrémité de l'ouverture du tube externe;
- les figures 12 et 13 montrent différentes configurations possibles pour la coopération entre le tube externe et des douilles de maintien de celui-ci.
DESCRIPTION DETAILLEE En référence aux figures 4a à 6 illustrant un mode de réalisation possible de l'invention, un dispositif de liaison selon l'invention comprend un tube externe 2 et un tube interne 6, ledit tube interne 6 s'étendant à l'intérieur du tube externe 2 (figure 6).
Le tube externe 4 présente une ouverture 3 s'étendant sur toute la longueur dudit tube externe 2. Cette ouverture 3 est de préférence une fente dans la paroi du tube externe 2, mais elle peut prendre d'autres formes plus complexes, par exemple être dentelée, en biais, en zig-zag ou tout autre forme acceptable dont la fonction s'approche de celle d'une fente. L'ouverture 3 du tube externe 2 peut être réalisée par une découpe par électrofusion avec un fil.
La largeur de l'ouverture 3 doit être suffisante pour permettre une déformation limitée du tube externe 2 afin de diminuer les contraintes s'appliquant à la structure du tube externe 2 lors de son utilisation (cisaillement, dilatation thermique...). Cependant, l'ouverture ne doit pas être trop grande, afin de ne pas altérer la structure du tube externe 2. La présence de l'ouverture 3 permet en outre de diminuer les exigences de dimensionnement du tube externe 2.
Il est à noter que l'ouverture 3 du tube externe 2 n'est de préférence pas recouverte par un joint en raison des fortes températures auxquelles peut être soumis le dispositif de liaison, pouvant atteindre les 500° C. De fait, les matériaux choisis pour constituer les tubes sont choisis pour leur résistance à de telles températures. On peut également prévoir un revêtement adéquat tel qu'un dépôt de cobalt sur les surfaces des tubes.
De plus, le dispositif de liaison étant le plus souvent monté en aveugle dans les orifices de parois des enceintes qu'il relie, il existe un risque non négligeable d'endommager le joint lors de l'opération de montage, sans possibilité de vérification.
De préférence, le dispositif de liaison est monté coulissant dans les orifices de parois des enceintes qu'il relie, et les moyens de retenue axiale permettent de le maintenir en position. Divers moyens de retenue axiale peuvent être envisagés pour empêcher un dispositif de liaison de sortir de l'orifice dans lesquels il est disposé. En référence à la figure 2, on peut citer à cet égard l'utilisation de circlips 29, disposés dans une rainure annulaire d'une douille intermédiaire 30 logée dans l'orifice, ou bien encore des moyens de butées formés en saillie sur la partie cylindrique 4 du tube externe 2.
A cet effet, dans le mode de réalisation illustré, le tube externe 2 est conformé pour coopérer avec des éléments associés auxdites enceintes afin de maintenir le dispositif de liaison en position par rapport auxdites enceintes. Le tube externe présente une partie cylindrique 4 centrale, des portions élargies 5 à ses extrémité par lesquels le tube externe 2 coopère avec des éléments de paroi des enceintes qu'il relie, ou avec des douilles intermédiaires le reliant auxdits éléments de paroi. Dans l'exemple illustré, la partie cylindrique 4 centrale a une section circulaire constante, tandis que la section circulaire au niveau de ses portions élargies 5 à ses extrémités varie comme celle d'une portion de sphère. Les liaisons par lesquelles le dispositif de liaison est maintenu en position par rapport aux parois des enceintes qu'il relie sont ainsi des liaisons linéaires annulaires.
Le tube interne 6 est disposé dans le tube externe 2 et s'étend à l'intérieur dudit tube externe 2. La disposition du tube interne 6 à l'intérieur du tube externe 2 permet de renforcer le dispositif de liaison. De plus, le tube interne 6 permet d'assurer l'étanchéité du circuit d'air de refroidissement que le dispositif de liaison permet d'établir entre deux enceintes, ce circuit s'établissant à travers le tube interne 6. Ainsi, malgré l'ouverture le long du tube externe 2 qui permet de relaxer les contraintes, les pertes d'air de refroidissement sont limitées.
Le tube interne 6 est de préférence conformé pour coopérer avec le tube externe 2 afin d'être maintenu en position axiale. Dans l'exemple illustré, le tube interne 6 présente une partie cylindrique 9 centrale, des portions élargies 7 à son extrémité par lesquels le tube interne 6 coopère avec le tube externe 2. Ces portions élargies 7 prennent ici une forme sphérique. Des organes de retenue axiale spécifiques peuvent également être prévus.
En outre, en cas d'altération de l'intégrité structurelle du tube externe 2, par exemple une fêlure ou cassure, le tube interne 6 continue d'assurer à la fois l'étanchéité du circuit d'air, et le renforcement du tube externe 2 fragilisé. Par conséquent, la résistance à l'usure du dispositif de liaison est améliorée par rapport à un tube simple.
Le tube interne 6 peut présenter une section externe d'une extension inférieure à l'extension de la section interne du tube externe 2, afin de faciliter sa mise en place. De préférence, l'extension de la section externe du tube interne 6 est choisie la plus proche de l'extension de la section interne du tube externe 2, afin que le tube interne 6 soit maintenu par contact serré contre ledit tube externe 2.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le tube interne 6 présente une ouverture 7 s'étendant sur toute la longueur dudit tube interne 6. De même que pour l'ouverture 3 du tube externe, celle-ci est de préférence une fente dans la paroi du tube interne 6, mais elle peut prendre d'autres formes plus complexes, par exemple être dentelée, en biais, en zig-zag ou tout autre forme acceptable dont la fonction s'approche de celle d'une fente. L'ouverture 7 du tube interne 6 peut également être réalisée par une découpe par électrofusion avec un fil.
La largeur de l'ouverture 7 doit être suffisante pour permettre une déformation limitée du tube interne 6 afin de diminuer les contraintes s'appliquant à la structure du tube interne 6 lors de son utilisation (cisaillement, dilatation thermique...) ou de sa mise en place. Cependant, l'ouverture 7 ne doit pas être trop grande, afin de ne pas altérer la structure du tube interne 6. La présence de l'ouverture 7 permet en outre de diminuer les exigences de dimensionnement du tube interne 6.
Afin de conserver l'étanchéité du circuit de circulation d'air, l'ouverture 7 du tube interne 6 est en regard d'une portion pleine du tube externe 2. L'ouverture 7 du tube interne 6 n'est ainsi pas en regard de l'ouverture 3 du tube externe 2. De la sorte, l'ouverture 7 du tube interne 6 est bouchée par la paroi du tube externe 2, assurant l'étanchéité du circuit d'air. Dans la figure 6, les ouvertures respectives du tube interne 6 et du tube externe 2 sont décalées l'une par rapport à l'autre de 180° autour de l'axe longitudinal commun des tubes interne et externe. D'autres décalages peuvent être prévus, par exemple de 90° , mais un décalage de 180° permet d'assurer la meilleure étanchéité et permet d'améliorer la conservation de cette étanchéité en cas de rotation relative entre le tube interne 6 et le tube externe 2.
Afin d'empêcher la rotation relative entre les tubes interne et externe, le dispositif de liaison peut d'ailleurs comprendre des moyens de retenue en rotation pour limiter une rotation relative entre le tube interne 6 et le tube externe 2.
Dans le mode de réalisation de la figure 7, le tube interne 6 comporte une protubérance anti-rotation 10 engagée dans l'ouverture 3 du tube externe 2. Cette protubérance anti-rotation 10 peut prendre différente forme, elle peut être par exemple être allongée pour s'étendre le long de l'ouverture 3 du tube externe 2, ou prendre la forme d'un pion anti-rotation. Cette protubérance anti-rotation 10 coopère avec les bords de l'ouverture 3 du tube externe 2 afin d'empêcher la rotation du tube interne 6 par rapport au tube externe 2.
La protubérance anti-rotation 10 du tube interne présente de préférence des dimensions sensiblement moins importantes que l'ouverture 3 du tube externe 2. Par exemple, la largeur de la protubérance anti-rotation 10 est inférieure à 80 %, de préférence 50%, de la largeur de l'ouverture 3 du tube externe 2 au niveau de l'endroit où ladite protubérance anti-rotation 10 est engagée dans l'ouverture 3 du tube externe 2. Le tube externe 2 conserve ainsi les avantages procurés par son ouverture 3 en termes de contraintes. En outre, le fait de permettre une rotation relative limitée entre le tube interne 6 et le tube externe 2 permet également de relaxer les contraintes, tout en facilitant la mise en place du tube interne 6 dans le tube externe 2.
Cette protubérance anti-rotation 10 est de préférence située sur le tube interne 6 à l'opposé de l'ouverture 7 dudit tube interne 6, afin de conserver un décalage maximal entre les ouvertures respectives des tubes interne et externe, ainsi qu'illustré sur la figure 7. D'autres configurations peuvent cependant être envisagées.
La figure 8 illustre un mode de réalisation possible reprenant le moyen de retenue en rotation de la figure 7, dans lequel la protubérance anti-rotation 10 du tube interne 6 s'étend à travers l'ouverture 3 du tube externe 2 au-delà dudit tube externe 2. La protubérance anti-rotation 10 fait alors saillie vers l'extérieur du dispositif de liaison et un logement peut alors être prévu dans la paroi de l'orifice dans lequel est disposé ledit dispositif de liaison, par exemple dans la douille de maintien. La protubérance anti-rotation 10 coopère alors avec les parois de ce logement pour assurer une fonction anti-rotation à l'ensemble du dispositif de liaison.
La figure 9 illustre un mode de réalisation possible de l'invention, similaire à celui de la figure 7, dans lequel le tube externe 2 comporte en outre une protubérance anti-rotation 1 1 faisant saillie vers l'extérieur depuis la surface externe dudit tube externe 2. De la même manière que pour le mode de réalisation de la figure 8, la protubérance anti-rotation 11 du tube externe fait alors saillie vers l'extérieur du dispositif de liaison et un logement peut alors être prévu dans la paroi de l'orifice dans lequel est disposé ledit dispositif de liaison, par exemple dans la douille de maintien. La protubérance anti-rotation 1 1 coopère alors avec les parois de ce logement pour assurer une fonction antirotation à l'ensemble du dispositif de liaison.
Dans les modes de réalisation illustrés par les figures 7 à 9, des pattes 12 du tube interne 6 font saillie vers l'intérieur dudit tube interne 6 à partir de zones en périphérie de l'ouverture 7 du tube interne 6. Ces pattes 12 forment un appui pour un outil qui viendrait comprimer l'ouverture 7 du tube interne 6 au moyen de ces pattes 12 afin de faciliter la mise en place ou le retrait du tube interne 6 dans le tube externe 2.
Afin de limiter la rotation relative des tubes externes et internes, on peut également prévoir qu'au moins un du tube externe 2 et du tube interne 6 présente une section polygonale et/ou non circulaire. La figure 10 présente un mode de réalisation possible dans lequel le tube externe 2 et le tube interne 6 présentent tous deux une section de forme globale carrée. La présence d'angles permet de limiter la rotation relative entre les tubes externe 2 et interne 6, mais n'est pas forcément nécessaire, puisqu'un tube de section ovale limiterait également la rotation.
Il est à noter qu'un tube externe 2 à section polygonale et/ou non circulaire peut permettre de limiter la rotation du dispositif de liaison vis-à-vis du logement dans lequel il est disposé.
Les figures 11 a, 11 b et 11 c montre un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention, dans lequel un obturateur 13 est disposé à une extrémité de l'ouverture 3 du tube externe 2. L'obturateur 13 permet ainsi d'améliorer l'étanchéité du dispositif de liaison en obturant l'extrémité de l'ouverture 3.
L'obturateur 13 peut faire partie intégrante du tube externe 2, auquel cas il est solidaire d'un côté de la paroi du tube externe 2 et se prolonge de l'autre côté de l'ouverture 3 dont il obture le débouché à l'extrémité du tube externe 2, pour recouvrir la paroi de l'autre côté de l'ouverture 3.
L'obturateur 13 peut également faire partie du tube interne 6, notamment de la protubérance anti-rotation 10 du tube interne 6. L'obturateur 13 constitue alors également un moyen de retenue axiale entre le tube interne 6 et le tube externe 2.
La figure 12 présente les liaisons par lesquels le tube externe 2 est maintenu en position dans les orifices des parois des enceintes qu'il relie au moyen de douilles intermédiaires 14, 15. Ainsi que décrit plus haut, le tube externe 2 présente une partie cylindrique 4 centrale, des portions élargies 5 à ses extrémité par lesquels le tube externe 2 coopère avec les douilles intermédiaires 14, 15 le reliant à des éléments de paroi 16, 17. Dans l'exemple illustré, la partie cylindrique 4 centrale a une section circulaire constante, tandis que la section circulaire au niveau de ses portions élargies 5 à ses extrémités varie comme celle d'une portion de sphère. Les liaisons 18, 19 par lesquelles le dispositif de liaison est maintenu en position par rapport aux parois des enceintes qu'il relie sont ainsi des liaisons linéaires annulaires.
Ces liaisons linéaires annulaires permettent d'assurer une étanchéité linéique afin d'empêcher des fuites d'air entre les douilles de liaison 14, 15 et le tube externe 2. Cependant, cette configuration du tube externe 2, dite "os de chien", n'est pas la seule configuration permettant d'obtenir des liaisons linéaires annulaires propre à assurer une étanchéité linéique entre le dispositif de liaison et les douilles intermédiaires 15, 16, et d'autres configurations peuvent être envisagées.
Par exemple, la figure 13 montre une autre configuration pour le tube externe 2, dans laquelle le tube externe 2 est droit, c'est-à-dire que son diamètre est constant. Les douilles intermédiaires 14, 15 présentent chacune une excroissance 14a, 15a dirigée vers l'intérieur desdites douilles 14, 15, et dont la forme convexe permet de définir avec le tube externe 2 une liaison linéaire annulaire entre ledit tube externe 2 et ladite douille 14, 15 pour assurer une étanchéité linéique de la liaison. On peut bien sûr adapter cette configuration en gardant par exemple une portion sphérique sur le tube externe 2 et en ne prévoyant qu'une douille 14, 15 munie d'une excroissance 14a, 15a.
L'excroissance 14a, 15a est continue sur la circonférence interne de la douille 14, 15 à laquelle elle appartient, et prend de préférence la forme d'un anneau dont la section est partiellement circulaire.
L'invention concerne également une turbomachine pourvue d'un dispositif de liaison comportant les caractéristiques décrites précédemment.

Claims

Revendications
1 . Dispositif de liaison entre deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'un fluide de refroidissement entre lesdites enceintes, ledit dispositif de liaison comprenant un tube externe (2) présentant une ouverture (3) s'étendant sur toute la longueur dudit tube externe (2), ledit tube externe (2) étant conformé pour coopérer avec éléments de paroi des enceintes qu'il relie au moyen de portions élargies (5) ou de douilles intermédiaires (14, 1 5), caractérisé en ce que le dispositif de liaison comporte en outre un tube interne (6) s'étendant à l'intérieur du tube externe (2).
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le tube interne (6) présente une ouverture (7) s'étendant sur toute la longueur dudit tube interne (6).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'ouverture (7) du tube interne (6) est en regard d'une portion pleine du tube externe (2).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel des pattes (12) du tube interne (6) font saillie vers l'intérieur dudit tube interne (6) à partir de zones en périphérie de l'ouverture (7) du tube interne (6).
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant des moyens de retenue en rotation pour limiter une rotation relative entre le tube interne (6) et le tube externe (2).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le tube interne (6) comporte une protubérance anti-rotation (10) engagée dans l'ouverture (3) du tube externe (2).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le tube externe (2) comporte une protubérance anti-rotation (1 1 ) faisant saillie vers l'extérieur depuis la surface externe dudit tube externe (2).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un dudit tube externe (2) et dudit tube interne (6) présente une section polygonale et/ou non circulaire.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, comportant en outre un obturateur (13) obturant l'extrémité de l'ouverture (3) du tube externe (2), ledit obturateur étant solidaire du tube externe (2) ou du tube interne (6).
10. Turbomachine comportant un dispositif de liaison selon l'une des revendications précédentes.
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