FR3042812B1 - Tube central de ventilation pre-charge - Google Patents

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Benoit Jean Henri GOMANNE
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Safran Aircraft Engines SAS
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Abstract

Support (30) de tube central de ventilation (CVT) de turbomachine débouchant à l'arrière de la turbomachine au niveau d'une tuyère d'éjection (14) à laquelle une première extrémité (16A) de ce support est destinée à être fixé, le support comportant des organes de pré-charge (32) adaptés pour pré-charger le tube central de ventilation en traction et ainsi, en augmentant sa rigidité, repousser sa fréquence propre hors de plages de vibration de ladite turbomachine.

Description

Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines et plus particulièrement à l'évacuation d'air huilé de certaines enceintes du moteur.
Classiquement cette évacuation est effectuée par un tube central de ventilation dit CVT pour « Center Vent Tube » qui débouche à l'arrière du moteur par un alésage à l'extrémité de la tuyère d'éjection appelée aussi « plug ». Du fait de la longueur de ce tube (près de 1,5m) et de sa fixation en porte-à-faux au niveau du palier le plus aval de la turbomachine (support du palier arrière rattaché à une structure fixe comme illustré par exemple dans la demande EP1878894), il est prévu un support entre le CVT et le plug.
La figure 2 montre un tel support 10 monté entre le tube central de ventilation 12 et la tuyère d'éjection ou plug 14. Comme illustré, ce support comporte un cône 16 solidaire par une première extrémité 16A avec la tuyère d'éjection et dont une seconde extrémité 16B est prolongée par un élément de guidage 18 reposant sur deux demi-disques 20, 22 enserrant le tube central de ventilation 12 supporté à une extrémité au niveau d'un palier 24 relié à une structure fixe de la turbomachine telle un carter d'échappement et débouchant à une autre extrémité à l'arrière de la turbomachine au niveau du plug 14. Afin d'avoir une situation modale acceptable, c'est-à-dire repousser les modes de flexion des plages de fonctionnement des étages basses et hautes pressions du moteur, le tube présente un diamètre d supérieur à un diamètre minimal dmjn qu'imposerait la seule contrainte de ventilation, ce qui entraîne une augmentation non souhaitée de la masse comme de l'encombrement de ce tube. En effet, le mode propre du tube est donné par l'équation :
Wo = c2/L2*VEI/p*S avec : E : Module d'Young du matériau formant le tube, I : Inertie de la section transversale du tube, S : Section transversale du tube, p; Masse volumique du matériau, L : longueur du tube, et c constante dépendante des conditions aux limites.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention a donc pour but de pallier de tels inconvénients en proposant un support amélioré permettant de minimiser l'encombrement et donc la masse du CVT tout en ayant en outre une situation modale acceptable au regard des fréquences moteur. A cet effet, il est prévu un support de tube central de ventilation (CVT) de turbomachine, le tube central de ventilation étant apte à être supporté à une extrémité au niveau d'un palier de ladite turbomachine et débouchant à une autre extrémité à l'arrière de la turbomachine au niveau d'un plug auquel une première extrémité de ce support est destinée à être fixé, caractérisé en ce qu'il comporte des organes de pré-charge adaptés pour pré-charger le tube central de ventilation en traction et ainsi, en augmentant sa rigidité, repousser sa fréquence propre hors des plages de vibration de ladite turbomachine.
En augmentant la fréquence propre du tube du fait de la précharge ainsi constituée, le diamètre du tube peut être réduit à sa dimension minimale admissible. Sa masse s'en trouve réduite d'autant.
Selon le mode de réalisation envisagé, lesdits organes de précharge peuvent consister en un ressort apte à être monté entre une partie radiale d'une seconde extrémité dudit support et un élément d'appui solidaire dudit tube central de ventilation ou bien encore en une ou plusieurs rondelles Belleville aptes à être montée(s) entre une partie radiale d'une seconde extrémité dudit support et un élément d'appui solidaire dudit tube central de ventilation.
De préférence, ledit tube central de ventilation possède un diamètre dmin égal au diamètre minimal admissible pour assurer l'évacuation d'air huilé de la turbomachine. L'invention concerne également une turbomachine comportant un tel support.
Brève description des dessins D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de ia description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - les figures IA et IB sont deux vues en coupe longitudinale d'un tube central de ventilation maintenu par deux moyens alternatifs de support selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un tube central de ventilation maintenu par des moyens de support selon l'art antérieur.
Description détaillée de l'invention
La solution technique mise en œuvre pour résoudre le problème précité consiste à pré-charger le tube central de ventilation en traction pour augmenter sa rigidité. Ceci permet de réduire le diamètre du tube et ainsi de gagner de la masse et de limiter l'encombrement de ce tube. L'application d'une pré-charge est effectuée par l'ajout d'organes déformables au niveau du support, comme un ressort (mode de réalisation de la figure IA) ou des rondelles-ressort de type Belleville (mode de réalisation de la figure IB) ou équivalent par exemple.
Ainsi sur la figure IA, le cône 16 du support 30 qui est fixé par une première extrémité 16A au plug 14 se termine à une seconde extrémité par une partie cylindrique 16B entourant à faible distance (pour permettre des dilatations différentielles) le CVT 12 et se terminant elle-même par une partie radiale formant butée 16C. Un ressort agissant en traction 32 est monté entre la butée 16C et un appui radial 12A formé sur le tube central de ventilation 12.
De même sur la figure IB, le cône 16 du support 40 qui est fixé par une première extrémité 16A au plug 14 se termine à une seconde extrémité par une partie cylindrique 16B reposant sur le CVT 12 et se terminant elle-même par une partie radiale formant butée 16C. Deux rondelles Belleville 42 agissant en traction 42 sont montées entre la butée 16C et un appui radial 12A formé sur le tube central de ventilation 12.
Avec cette configuration, la fréquence propre du tube est augmentée du fait de l'effort exercé par ces organes déformables de sorte qu'elle soit repoussée hors de plages connues de fréquences critiques de la turbomachine dépendant essentiellement des régimes de rotation de l'arbre basse pression et du rotor haute pression. En effet, il a été montré par A.Bokaian dans "Naturel frequencies of beams under tensile axiai load" (Journal of Sound and Vibration) que la fréquence propre d'une poutre augmente avec l'effort de pré-contrainte appliqué aux extrémités selon la formule suivante :
Avec : E : Module d'Young du matériau formant la poutre, I : Inertie de la section transversale de la poutre, S : Section transversale de la poutre, p : masse volumique du matériau, L : longueur de la poutre, N : effort de pré-charge, et c et t des constantes dépendantes des conditions aux limites. L'application de ce pré-chargement sur le tube central de ventilation permet ainsi d'en diminuer le diamètre qui dépend essentiellement des distances entre les supports et qui peut alors être égal à dmin diamètre minimal nécessaire pour assurer l'évacuation de l'air huilé.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS
    1. Support (30, 40) destiné à supporter un tube central de ventilation (CVT) de turbomachine, une première extrémité (16A) de ce support étant destinée à être fixé à l'arrière de la turbomachine au niveau d'un plug (14), caractérisé en ce qu'il comporte au niveau d'une seconde extrémité (16B) destinée à entourer ledit tube central de ventilation des organes de pré-charge (32, 42) adaptés pour pré-charger le tube central de ventilation en traction et ainsi, en augmentant sa rigidité, repousser sa fréquence propre hors de plages de vibration de ladite turbomachine.
  2. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de pré-charge consistent en un ressort (32) apte à être monté entre une partie radiale (16C) de ladite seconde extrémité dudit support et un élément d'appui (12A) solidaire dudit tube central de ventilation.
  3. 3. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de pré-charge consistent en une ou plusieurs rondelles Bellevilie (42) aptes à être montée(s) entre une partie radiale (16C) de ladite seconde extrémité dudit support et un élément d'appui (12A) solidaire dudit tube central de ventilation.
  4. 4. Support selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que ledit tube central de ventilation possède un diamètre dmin égal au diamètre minimal admissible pour assurer l'évacuation d'air huilé de la turbomachine.
  5. 5. Turbomachine comportant au moins un support (30, 40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
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