FR3030627A1

FR3030627A1 - Systeme de passage de servitudes pour turbomachine

Info

Publication number: FR3030627A1
Application number: FR1463254A
Authority: FR
Inventors: Florian Gaudry; Ceddric Beljambe
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-06-24
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: FR3030627B1

Abstract

Système (40) de passage de servitudes (68) pour une turbomachine, comportant un corps présentant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement radialement interne (42) et externe (44), reliées ensemble par des bras (46") sensiblement radiaux et tubulaires qui comprennent des logements internes (62) de passage de servitudes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des bras est formé d'une seule pièce avec au moins une partie (64) d'un conduit de fluide (68), tel qu'un conduit de drainage de fluide, qui est configuré de sorte que ledit fluide soit isolé du logement interne de passage de servitudes dudit bras.

Description

Système de passage de servitudes pour turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne notamment un système de passage de servitudes pour une turbomachine, en particulier d'aéronef. ETAT DE L'ART Une turbomachine à double flux comprend une veine d'écoulement d'un flux primaire ou flux chaud et une veine d'écoulement d'un flux secondaire ou flux froid.

Une turbomachine est en général équipée d'au moins un système de passage de servitudes telles que des conduits d'air, des conduits d'huile, des câbles électriques, etc., de façon à ce qu'elles puissent traverser une veine telle que la veine d'écoulement du flux secondaire, sans perturber cet écoulement. Les servitudes permettent de relier un premier équipement situé radialement à l'extérieur de la veine à un second équipement situé radialement à l'intérieur de la veine (l'expression « radialement » s'appréciant par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine, qui est l'axe de rotation de ses rotors). Un système de passage de servitudes (appelé couramment kit engine) comprend en général un corps annulaire présentant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement radialement interne et externe, et reliées ensemble par des bras sensiblement radiaux et tubulaires qui comprennent des logements internes de passage des servitudes (voir par exemple EP-A1-1 741 879 et WO-A2-2010/007220).

Ce système peut être monté directement en aval d'un carter intermédiaire de la turbomachine. Le carter intermédiaire comprend un moyeu interne entouré par une virole annulaire coaxiale et reliée à celle-ci par des aubages radiaux qui ont un profil aérodynamique. Les bras du système de passage de servitudes s'étendent en aval et dans le prolongement de certains aubages du carter intermédiaire pour ne pas perturber l'écoulement du flux d'air secondaire s'écoulant entre les aubages du carter intermédiaire. Les documents FR-A1-2 875 855 et FR-A1-2 899 272 décrivent des bras de passage de servitudes pour turbomachine.

Les viroles du système ont pour but de reconstituer la veine aérodynamique d'écoulement du flux d'air. La virole interne s'étend autour du corps du moteur de la turbomachine et comprend des ouvertures radiales reliées à des conduits de décharge (aussi appelés conduits VBV, VBV étant l'acronyme de l'expression anglaise Variable Bleed Valve).

On a constaté qu'il existe une zone de rétention de fluides sur la face radialement interne de la virole interne, en partie basse de cette virole, c'est-à-dire à environ 6 heures (ou 6h) par analogie avec le cadran d'une horloge. Cette zone se situe entre deux conduits de décharge et au droit d'un bras 6h du système.

En cas de fuites de conduits (huile, carburant, etc.) au niveau du corps du moteur, des fluides peuvent s'écouler jusqu'à cette zone et s'y accumuler, ce qui représente un risque non négligeable d'apparition d'un feu moteur du fait du caractère inflammable de ces fluides. Certaines normes et certains programmes aéronautiques exigent des volumes très faibles par zone de rétention pour limiter voire empêcher le risque de feu moteur. La présente invention permet de remédier à ce problème de façon simple, efficace et économique. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un système de passage de servitudes pour une turbomachine, comportant un corps présentant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement radialement interne et externe, reliées ensemble par des bras sensiblement radiaux et tubulaires qui comprennent des logements internes de passage de servitudes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des bras est formé d'une seule pièce avec au moins une partie d'un conduit de fluide, tel qu'un conduit de drainage de fluide, qui est configuré de sorte que ledit fluide soit isolé du logement interne de passage de servitudes dudit bras. Le conduit de drainage de fluide est ainsi intégré à un bras du système, ce qui permet de résoudre plusieurs problèmes. Tout d'abord, le logement interne du bras pour le passage des servitudes peut déjà être encombré par des conduits de fluides et pourrait ne pas pouvoir accueillir un autre conduit. De plus, les fluides drainés (notamment huile et carburant) sont inflammables et il est donc important que leur drainage soit réalisé de manière étanche car le bras s'étend entre le compartiment moteur et le compartiment nacelle, qui forment deux compartiments feu distincts. Le bras doit empêcher toute propagation de feu d'un compartiment à l'autre. L'intégration du conduit de fluide au bras permet de faciliter l'isolation de ces compartiments. Le logement du bras peut servir de passage à un conduit d'air à haute température et haute pression qui est prélevé sur un compresseur haute pression du moteur, pour servir par exemple au dégivrage de parties de l'aéronef équipé de la turbomachine telles que les bords d'attaque des ailes ou encore les lèvres des entrées d'air des nacelles. L'intégration du conduit de drainage de fluide dans le bras permet de mieux l'isoler de ce conduit d'air chaud et de limiter ainsi le risque d'inflammation des fluides circulant dans le conduit intégré. L'invention permet en outre d'impacter le minimum de pièces dans l'environnement en question afin de limiter la complexité de la solution. Elle permet en outre de palier le risque de casse du conduit de drainage par des chocs vibratoires en exploitation, et permet de simplifier le montage en évitant de devoir monter le conduit dans le bras. Le système selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit bras est un bras six ou douze heures par analogie avec le cadran d'une horloge ; - au moins une première partie sensiblement radiale dudit conduit est formée d'une seule pièce avec le bras ; - ladite première partie s'étend le long et au voisinage d'un bord de fuite ou d'attaque du bras ; - ladite première partie est définie dans une surépaisseur de matière du bras ; - une deuxième partie dudit conduit s'étend le long d'un bord longitudinal du bras et comprend une première extrémité reliée à une extrémité radialement externe de ladite première partie ; - une seconde extrémité de ladite deuxième partie est coudée et/ou raccordée à une bride configurée pour être raccordée à un circuit d'évacuation de fluide ; et - une extrémité radialement interne de ladite première partie est reliée à un orifice de drainage d'une paroi de fond dudit bras.

La présente invention concerne encore un procédé de réalisation d'un système tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que ladite au moins une partie du conduit de fluide est obtenue de fonderie avec ledit bras. L'invention concerne également une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend un système tel que décrit ci-dessus.

DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine à double flux, - la figure 2 est une vue très schématique d'un système de passage de servitudes pour une turbomachine, - la figure 3 est une vue schématique d'un bras du système de la figure 2, - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une partie d'un système de passage de servitudes selon l'invention, et montre une extrémité radialement interne d'un bras de ce système, - la figure 5 est une autre vue partielle en perspective du système de la figure 4 et montre une extrémité radialement externe du bras de ce système, - la figure 6 est une vue schématique en perspective du bras des figures 4 et 5, - la figure 7 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 6, et - la figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 7. DESCRIPTION DETAILLEE Comme l'illustre la figure 1 qui est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine à double flux 10, une telle turbomachine comporte en général, de l'amont vers l'aval selon la direction d'écoulement des gaz, un compresseur basse pression 12, un compresseur haute pression 14, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 18 et une turbine basse pression 20, qui définissent une veine d'écoulement d'un flux primaire de gaz 22. Le rotor de la turbine haute pression 18 est solidaire du rotor du compresseur haute pression 14 de manière à former un corps haute pression, tandis que le rotor de la turbine basse pression 20 est solidaire du rotor du compresseur basse pression 12 de manière à former un corps basse pression. Le rotor de chaque turbine entraîne en rotation le rotor du compresseur associé autour d'un axe 24 sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion 16. Un carter intermédiaire 26 est habituellement interposé entre les compresseurs basse pression 12 et haute pression 14. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, qui comprennent une soufflante 28 carénée par une nacelle 30 pour générer un flux secondaire 30 32, le carter intermédiaire 26 comporte en général des aubages 34 traversant la veine d'écoulement de ce flux secondaire 32.

On se réfère maintenant à la figure 2 qui une vue très schématique d'un système 40 de passage de servitudes aussi appelé « kit engine » d'une turbomachine, ce système 40 comportant typiquement deux viroles annulaires coaxiales, respectivement interne 42 et externe 44, entre lesquelles s'étendent des bras radiaux 46, 46', 46". Dans un turboréacteur à double flux du type de celui représenté en figure 1, ce système 40 est monté en aval du carter intermédiaire 26 de sorte que ses bras 46, 46', 46" s'étendent en aval et dans le prolongement de certains aubages du carter intermédiaire. Les viroles 42, 44 délimitent entre elles, en aval du carter 26, la veine annulaire de passage du flux secondaire 32. Dans l'exemple représenté en figure 2, le système 40 comprend quatre bras 46, 46', 46" qui sont respectivement situés à 3h, 6h, 9h et 12h, par analogie avec le cadran d'une horloge. Les bras 46, 46', 46" ont des profils et des dimensions transversales qui dépendent notamment de leur fonction et des contraintes aérodynamiques liées notamment aux performances attendues du moteur. Le système 40 comprend ici un bras 46 à 12h relativement épais transversalement, c'est-à-dire ayant un maître couple relativement important, et trois bras 46', 46" à 3h, 6h et 9h qui sont relativement minces transversalement, c'est-à-dire qu'ils ont un maître couple relativement faible. Les bras 46, 46', 46" définissent des logements internes de passage des servitudes. Les servitudes peuvent être des conduits, des canalisations, des harnais électriques, etc. Elles s'étendent entre les viroles interne 42 et externe 44, sensiblement radialement par rapport à l'axe longitudinal du système. Chaque bras 46, 46', 46" (figure 3) a une forme de dièdre et comprend deux parois latérales 48 dont les bords radiaux aval sont reliés entre eux pour former un bord de fuite 50 du bras.

La référence 52 en figure 2 désigne une zone de rétention de fluides. Il s'agit d'une zone située sur la face radialement interne de la virole 42, à 6h, au niveau de laquelle des fluides, tels que de l'huile et du carburant, peuvent s'écouler et s'accumuler, ces fluides provenant du moteur qui s'étend à l'intérieur de la virole 42. L'invention propose une solution simple et efficace de drainage de ces fluides depuis la zone 52 jusqu'à l'extérieur de la virole 44, en passant par le bras 46", qui s'étend à 6h et donc sensiblement au droit de la zone 52. Pour cela, l'invention propose que le bras 6h 46" soit formé d'une seule pièce avec au moins une partie d'un conduit de drainage de fluide, qui est configuré de sorte que ledit fluide soit isolé du logement de passage de servitudes dudit bras. En variante, l'invention pourrait être appliquée à une autre position. Ainsi, si nous voulions réaliser un drainage de la partie externe de la turbomachine, vers la partie interne, l'invention resterait applicable et le bras en question serait alors positionné dans la moitié supérieure du cadran, soit plutôt vers 12h que vers 6h. Les figures 4 à 8 illustrent un exemple de réalisation de la présente invention dans lequel les éléments déjà décris dans ce qui précède sont 20 désignés par les mêmes références. La figure 4 montre l'extrémité radialement interne du bras 6h 46" ainsi que la face radialement interne 53 de la virole 42 du système 40 selon l'invention. On constate que le bras 46" comporte à son extrémité radialement interne une paroi de fond 54 qui est fixée, par exemple par des 25 moyens du type vis-écrou, sur la virole 42 et qui ferme le logement interne du bras 46". Cette paroi de fond 54 peut participer à l'isolation du compartiment moteur situé à l'intérieur de la virole 42, du compartiment nacelle situé à l'extérieur de la virole 44, pour empêcher notamment la propagation d'un feu d'un compartiment à l'autre. 30 La zone 52 précitée de rétention potentielle de fluides s'étend ici sur la face radialement interne de la paroi de fond 54, entre deux conduits de décharge 57 montés sur la face radialement interne 53 de la virole 42, de part et d'autre de la paroi de fond 54. Dans l'exemple représenté, le logement interne du bras 46" sert au passage de servitudes comprenant une canalisation 56 d'air chaud à haute pression, qui est prélevé sur le compresseur haute pression, et qui peut servir au dégivrage de parties de l'aéronef équipé de la turbomachine, et des conduits 58 d'huile, ici au nombre de deux. Les servitudes 56, 58 sont plutôt situés au voisinage de l'extrémité amont du bras 46". La figure 5 montre l'extrémité radialement externe du bras 6h 46" ainsi que la face radialement externe 60 de la virole 44 du système 40. On constate que cette extrémité du bras est ouverte et que le logement interne 62 du bras 46" est très encombré par les servitudes 56, 58. La canalisation 56 occupe par exemple sensiblement tout l'espace situé au voisinage de l'extrémité amont du bras 46".

Dans l'exemple représenté, le bras 46" est formé d'une seule pièce avec deux parties 64, 66 d'un conduit 68 de drainage de fluide, à savoir une première partie 64 sensiblement radiale (figure 6) et une seconde partie 66 sensiblement longitudinale (figures 7 et 8). Les parties 64, 66 du conduit 68 sont visibles par transparence aux figures 6 et 7.

La première partie 64 du conduit 68 s'étend le long et au voisinage du bord de fuite 50 du bras 46", comme cela est visible en figure 6. Elle est formée dans une surépaisseur de matière du bras 46" et s'étend sur sensiblement toute la dimension radiale du bras. L'extrémité radialement interne de cette partie 64 du conduit 68 débouche sur la face interne de la paroi de fond 54 pour former un orifice de drainage 70, qui a ici une forme générale trapézoïdale ou triangulaire imposée par la forme de la partie d'extrémité aval du bras formant le bord de fuite 50. L'orifice 70 est situé au voisinage de l'extrémité aval de la paroi de fond 54 et peut être situé au fond d'une baignoire 72 de cette paroi de fond, dont la fonction serait de recueillir et d'acheminer les fluides à drainer jusqu'à l'orifice 70. Les fluides sont ensuite destinés à s'écouler par gravité à l'intérieur de la partie 64 du conduit 68, comme cela est représenté en figure 6 par les flèches. La deuxième partie 66 du conduit 68 s'étend le long d'un bord longitudinal radialement externe d'une paroi latérale 48 du bras 46", comme cela est visible aux figures 7 et 8. Elle est formée dans une surépaisseur de matière du bras 46" et s'étend sur une majeure partie de la dimension longitudinale du bras, s'étendant le long de l'axe 24 précité. L'extrémité radialement externe de la partie 64 du conduit 68 est raccordée à une extrémité aval de sa partie 66 par un premier coude 74. L'extrémité amont de la partie 66 du conduit 68 est reliée par un second coude 76 à une portion de tuyau 78, qui est elle-même reliée à une bride 80 de raccordement à un circuit de drainage (non représenté). La portion de tuyau 78 et la bride 80, mieux visibles en figure 5, s'étendent radialement à l'extérieur du bras 46" et de la virole 44, de façon à faciliter le raccordement au circuit de drainage. La portion de tuyau 78 permet d'orienter la sortie des fluides drainés dans une direction souhaitée. La bride 80 comprend ici une patte 82 de fixation par un moyen du type vis-écrou à un élément du circuit et comprend en outre des moyens 84 (tels qu'un diamètre) de centrage vis-à-vis de cet élément de façon à ce que la sortie de fluides de la bride soit positionnée correctement vis-à-vis d'une entrée de fluides du circuit. Les fluides s'écoulant le long de la partie 64 du conduit 68 s'écoulent ensuite dans la partie 66 jusqu'à la bride 80 et au circuit de drainage, comme cela est représenté en figure 6 par les flèches.

Comme on le voit dans les dessins, les parties 64, 66 du conduit 68, ainsi que les coudes 74, 76, sont formés d'une seule pièce avec le bras 46". Le bras 46" est de préférence réalisé de fonderie. Dans ce cas, le logement interne 62 du bras 46" et les passages internes des parties 64, 66 et coudes 74, 76 du conduit 68 peuvent être définis par des noyaux fusibles, comme cela est bien connu de l'homme du métier spécialisé en

Claims

REVENDICATIONS1. Système (40) de passage de servitudes (56, 58, 68) pour une turbomachine, comportant un corps présentant deux viroles annulaires coaxiales, respectivement radialement interne (42) et externe (44), reliées ensemble par des bras (46, 46', 46") sensiblement radiaux et tubulaires qui comprennent des logements internes (62) de passage de servitudes, caractérisé en ce qu'au moins l'un (46") des bras est formé d'une seule pièce avec au moins une partie (64, 66) d'un conduit de fluide (68), tel qu'un conduit de drainage de fluide, qui est configuré de sorte que ledit fluide soit isolé du logement interne (62) de passage de servitudes dudit bras.
2. Système (40) selon la revendication 1, dans lequel ledit bras (46") est un bras six ou douze heures par analogie avec le cadran d'une horloge.
3. Système (40) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins une première partie (64) sensiblement radiale dudit conduit (68) est formée d'une seule pièce avec le bras (46").
4. Système (40) selon la revendication 3, dans lequel ladite première partie (64) s'étend le long et au voisinage d'un bord de fuite (50) ou d'attaque du bras (46").
5. Système (40) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ladite première partie (64) est définie dans une surépaisseur de matière du bras (46").
6. Système (40) selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel une deuxième partie (66) dudit conduit (68) s'étend le long d'un bord longitudinal du bras (46") et comprend une première extrémité reliée à une extrémité radialement externe de ladite première partie (64).
7. Système (40) selon la revendication 6, dans lequel une seconde extrémité de ladite deuxième partie (66) est coudée et/ou raccordée à unebride (80) configurée pour être raccordée à un circuit d'évacuation de fluide.
8. Système (40) selon l'une des revendications 3 à 7, dans lequel une extrémité radialement interne de ladite première partie (64) est reliée à un orifice de drainage (70) d'une paroi de fond (54) dudit bras (46").
9. Procédé de réalisation d'un système (40) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une partie (64, 68) du conduit de fluide (68) est obtenue de fonderie avec ledit bras (46").
10. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend un système (40) selon l'une des revendications 1 à 8.