FR3054000A1 - DEVICE FOR COOLING A TURBINE HOUSING FOR A TURBOMACHINE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (9) de refroidissement d'un carter de turbine pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur d'avion, comportant des moyens de prélèvement et d'amenée d'air (10, 11, 15, 16), des moyens de distribution de l'air prélevé comprenant au moins une rampe (20a, 20b) s'étendant circonférentiellement autour de l'axe (X) de la turbomachine, ladite rampe (20a, 20b) étant reliée aux moyens de prélèvement et d'amenée d'air (10, 11, 15, 16) par une zone de liaison (19), ladite rampe (20a, 20b) comportant des orifices répartis le long de la rampe (20a, 20b), l'air prélevé étant destiné à s'échapper desdits orifices pour refroidir le carter, caractérisé en ce que la répartition des orifices le long de la rampe (20a, 20b) est telle que la densité des orifices est plus importante dans une zone de la rampe (20a, 20b) éloignée de la zone de liaison (19) que dans une zone de la rampe (20a, 20b) proche de la zone de liaison (19).The invention relates to a device (9) for cooling a turbine casing for a turbomachine, such as for example an airplane turbojet, comprising means for sampling and supplying air (10, 11, 15). , 16), means for distributing the withdrawn air comprising at least one ramp (20a, 20b) extending circumferentially around the axis (X) of the turbomachine, said ramp (20a, 20b) being connected to the means for withdrawing and supplying air (10, 11, 15, 16) via a connection zone (19), said ramp (20a, 20b) having orifices distributed along the ramp (20a, 20b), withdrawn air being intended to escape from said orifices to cool the casing, characterized in that the distribution of the orifices along the ramp (20a, 20b) is such that the density of the orifices is greater in a zone of the ramp (20a, 20b) remote from the connection zone (19) only in a zone of the ramp (20a, 20b) close to the connection zone (19).
Description
Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES Société par actions simplifiée.Holder (s): SAFRAN AIRCRAFT ENGINES Simplified joint-stock company.
Demande(s) d’extensionExtension request (s)
Mandataire(s) : ERNEST GUTMANN - YVES PLASSERAUD SAS.Agent (s): ERNEST GUTMANN - YVES PLASSERAUD SAS.
DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT D'UN CARTER DE TURBINE POUR UNE TURBOMACHINE.DEVICE FOR COOLING A TURBINE HOUSING FOR A TURBOMACHINE.
FR 3 054 000 - A1FR 3,054,000 - A1
L'invention concerne un dispositif (9) de refroidissement d'un carter de turbine pour une turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur d'avion, comportant des moyens de prélèvement et d'amenée d'air (10, 11, 15, 16), des moyens de distribution de l'air prélevé comprenant au moins une rampe (20a, 20b) s'étendant circonférentiellement autour de l'axe (X) de la turbomachine, ladite rampe (20a, 20b) étant reliée aux moyens de prélèvement et d'amenée d'air (10, 11,15, 16) par une zone de liaison (19), ladite rampe (20a, 20b) comportant des orifices répartis le long de la rampe (20a, 20b), l'air prélevé étant destiné à s'échapper desdits orifices pour refroidir le carter, caractérisé en ce que la répartition des orifices le long de la rampe (20a, 20b) est telle que la densité des orifices est plus importante dans une zone de la rampe (20a, 20b) éloignée de la zone de liaison (19) que dans une zone de la rampe (20a, 20b) proche de la zone de liaison (19).The invention relates to a device (9) for cooling a turbine casing for a turbomachine, such as for example an aircraft turbojet, comprising means for taking off and supplying air (10, 11, 15 , 16), means for distributing the extracted air comprising at least one ramp (20a, 20b) extending circumferentially around the axis (X) of the turbomachine, said ramp (20a, 20b) being connected to the means sampling and supplying air (10, 11, 15, 16) via a connection zone (19), said ramp (20a, 20b) having orifices distributed along the ramp (20a, 20b), l the sampled air being intended to escape from said orifices to cool the casing, characterized in that the distribution of the orifices along the ramp (20a, 20b) is such that the density of the orifices is greater in an area of the ramp (20a, 20b) distant from the connection zone (19) than in a zone of the ramp (20a, 20b) close to the connection zone (19).
Dispositif de refroidissement d’un carter de turbine pour une turbomachineDevice for cooling a turbine casing for a turbomachine
La présente invention concerne un dispositif de refroidissement d’un carter de turbine pour une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur d’avion, en particulier un turboréacteur à double flux.The present invention relates to a device for cooling a turbine casing for a turbomachine, such as for example an aircraft turbojet, in particular a turbofan.
Un turboréacteur à double flux comporte classiquement une soufflante en aval de laquelle s’étend :A turbofan engine conventionally comprises a fan downstream of which extends:
- une veine primaire dans laquelle s’écoule un flux primaire, ladite veine primaire traversant notamment, dans le sens d’écoulement du flux primaire, un compresseur basse-pression, un compresseur hautepression, une chambre de combustion, une turbine haute-pression et une turbine, la veine primaire étant délimitée extérieurement au niveau de la turbine par un carter de turbine,a primary stream in which a primary stream flows, said primary stream passing in particular, in the direction of flow of the primary stream, a low-pressure compressor, a high-pressure compressor, a combustion chamber, a high-pressure turbine and a turbine, the primary stream being delimited externally at the level of the turbine by a turbine casing,
- une veine secondaire dans laquelle s’écoule un flux secondaire distinct du flux primaire.- a secondary vein in which flows a secondary flow distinct from the primary flow.
Le flux d’air primaire issu de la chambre de turbine présente une température très élevée et échauffe les parties situées en aval, en particulier le carter de turbine. Afin d’éviter toute dégradation prématurée dudit carter de turbine, il est nécessaire de prévoir des moyens de refroidissement efficaces pouvant s’intégrer aisément dans l’environnement du turboréacteur.The primary air flow from the turbine chamber has a very high temperature and heats the downstream parts, in particular the turbine housing. In order to avoid any premature degradation of said turbine casing, it is necessary to provide efficient cooling means which can be easily integrated into the environment of the turbojet engine.
La demande de brevet FR 2 867 806, au nom de la Demanderesse, divulgue un dispositif de refroidissement d’un carter de turbine pour une turbomachine comportant des moyens de prélèvement et d’amenée d’air et des moyens de distribution de l’air prélevé comprenant des rampes s’étendant circonférentiellement autour de l’axe de la turbomachine. Les rampes sont reliées aux moyens de prélèvement et d’amenée d’air par des zones de liaison. Chaque rampe comporte des orifices répartis le long de la rampe, l’air prélevé étant destiné à s’échapper desdits orifices pour refroidir le carter.Patent application FR 2 867 806, in the name of the Applicant, discloses a device for cooling a turbine casing for a turbomachine comprising means for extracting and supplying air and means for distributing air sampled comprising ramps extending circumferentially around the axis of the turbomachine. The ramps are connected to the sampling and air intake means by connection zones. Each ramp has orifices distributed along the ramp, the sampled air being intended to escape from said orifices to cool the casing.
Les orifices sont uniformément répartis le long de chaque rampe de façon à avoir un débit relativement uniforme sur toute la circonférence du carter.The orifices are uniformly distributed along each ramp so as to have a relatively uniform flow over the entire circumference of the casing.
Il a été constaté que l’air circulant dans les rampes est chauffé par son environnement au fur et à mesure qu’il progresse le long de la rampe, c’est-à-dire au fur et à mesure qu’il s’éloigne de la zone de liaison par laquelle il débouche dans la rampe. Les écarts de température de l’air traversant la zone de la rampe située à proximité de la zone de liaison et l’air traversant la zone de la rampe éloignée de la zone de liaison peuvent être supérieurs à 200°C par exemple. Les zones du carter situées à distance des zones de liaison sont ainsi moins bien refroidies et sont soumises à des contraintes thermiques pouvant provoquer des risques de dégradation.It has been found that the air circulating in the ramps is heated by its environment as it progresses along the ramp, that is to say as it moves away of the connection zone through which it emerges into the ramp. The temperature differences of the air passing through the area of the ramp located near the connection area and the air passing through the area of the ramp remote from the connection area may be greater than 200 ° C. for example. The areas of the casing located at a distance from the connection areas are thus less well cooled and are subjected to thermal stresses which can cause risks of degradation.
L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.The object of the invention is in particular to provide a simple, effective and economical solution to this problem.
A cet effet, elle propose un dispositif de refroidissement d’un carter de turbine pour une turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur d’avion, comportant des moyens de prélèvement et d’amenée d’air, des moyens de distribution de l’air prélevé comprenant au moins une rampe s’étendant circonférentiellement autour de l’axe de la turbomachine, ladite rampe étant reliée aux moyens de prélèvement et d’amenée d’air par une zone de liaison, ladite rampe comportant des orifices répartis le long de la rampe, l’air prélevé étant destiné à s’échapper desdits orifices pour refroidir le carter, caractérisé en ce que la répartition des orifices le long de la rampe est telle que la densité des orifices est plus importante dans une zone de la rampe éloignée de la zone de liaison que dans une zone de la rampe proche de la zone de liaison.To this end, it proposes a device for cooling a turbine casing for a turbomachine, such as for example an airplane turbojet, comprising means for taking off and supplying air, means for distributing the 'sampled air comprising at least one ramp extending circumferentially around the axis of the turbomachine, said ramp being connected to the air intake and intake means by a connection zone, said ramp comprising orifices distributed along from the ramp, the sampled air being intended to escape from said orifices to cool the casing, characterized in that the distribution of the orifices along the ramp is such that the density of the orifices is greater in an area of the ramp distant from the connection area than in an area of the ramp close to the connection area.
De cette manière, le débit d’air de refroidissement dans la zone de la rampe éloignée de la zone de liaison est plus important que dans la zone de la rampe proche de la zone de liaison, de façon à compenser l’augmentation de la température de l’air au fur et à mesure que l’air progresse le long de la rampe.In this way, the cooling air flow in the area of the ramp remote from the connection area is greater than in the area of the ramp close to the connection area, so as to compensate for the increase in temperature. air as the air progresses along the ramp.
De préférence les orifices sont répartis de telle manière que l’on observe un échange convectif d’air constant sur toute la longueur de la rampe, de façon à assurer un refroidissement homogène du carter de turbine.Preferably, the orifices are distributed in such a way that a constant convective air exchange is observed over the entire length of the ramp, so as to ensure uniform cooling of the turbine casing.
Selon l’invention, afin d’ajuster le débit d’air, on agit sur la densité des orifices en fonction de leur position le long de la rampe, plutôt que sur le diamètre desdits orifices. En effet, le fait d’augmenter le diamètre des orifices, s’il permet d’augmenter le débit d’air, ne permet pas nécessairement d’augmenter de façon importante l’échange thermique convectif.According to the invention, in order to adjust the air flow, one acts on the density of the orifices as a function of their position along the ramp, rather than on the diameter of said orifices. Indeed, the fact of increasing the diameter of the orifices, if it makes it possible to increase the air flow rate, does not necessarily make it possible to significantly increase the convective heat exchange.
La rampe peut s’étendre sur toute la circonférence, c’est-à-dire à 360° ou quasiment à 360°, ou sur une partie seulement de la périphérie, par exemple selon un angle de l’ordre de 180° ou de l’ordre de 90°. Une rampe peut s’étendre circonférentiellement de chaque côté de la zone de liaison. Ainsi, une même zone de liaison peut alimenter deux rampes opposées s’étendant chacune sur 90° par exemple, de manière à couvrir et refroidir une zone du carter s’étendant à 180°.The ramp may extend over the entire circumference, that is to say 360 ° or almost 360 °, or over only part of the periphery, for example at an angle of the order of 180 ° or around 90 °. A ramp can extend circumferentially on each side of the connection zone. Thus, the same connection zone can supply two opposite ramps each extending over 90 ° for example, so as to cover and cool an area of the housing extending to 180 °.
Les moyens de prélèvement et d’amenée d’air permettent de prélever de l’air dans une ou plusieurs zones de la turbomachine où l’air est relativement froid, par comparaison avec la température du carter de turbine en fonctionnement, par exemple au niveau d’une veine d’écoulement du flux secondaire, dans le cadre d’un turboréacteur à double flux, ou au niveau du compresseur, par exemple au niveau du compresseur basse-pression.The air intake and intake means make it possible to take air from one or more areas of the turbomachine where the air is relatively cold, in comparison with the temperature of the turbine casing in operation, for example at the level a flow stream for the secondary flow, in the context of a turbofan engine, or at the compressor, for example at the low-pressure compressor.
Les moyens de prélèvement et d’amenée d’air peuvent être équipés d’une vanne permettant de réguler le débit d’air prélevé, par exemple en fonction du régime moteur et/ou des conditions de vol.The sampling and air intake means can be equipped with a valve making it possible to regulate the flow of sampled air, for example as a function of the engine speed and / or the flight conditions.
La rampe peut comporter au moins une rangée d’orifices écartés les uns des autres, le pas ou entraxe entre les orifices étant plus faible dans la zone éloignée de la zone de liaison que dans la zone proche de la zone de liaison.The ramp may include at least one row of orifices spaced apart from each other, the pitch or spacing between the orifices being smaller in the zone remote from the connection zone than in the zone close to the connection zone.
On définit par pas ou entraxe la distance entre les centres de deux orifices consécutifs ou adjacents.The distance between the centers of two consecutive or adjacent orifices is defined by step or distance between centers.
La rampe peut comporter une première zone proche de la zone de liaison et une seconde zone éloignée de la zone de liaison, les orifices étant écartés d’un premier pas dans la première zone et d’un second pas dans la seconde zone, le second pas étant inférieur au premier pas.The ramp may include a first zone close to the connection zone and a second zone distant from the connection zone, the orifices being separated by a first step in the first zone and by a second step in the second zone, the second not being less than the first step.
De cette manière, la rampe comporte deux types d’entraxe, ce 10 qui reste relativement simple à réaliser en termes de gamme d’usinage par exemple.In this way, the ramp has two types of center distance, which remains relatively simple to achieve in terms of machining range for example.
Dans ce cas, la première zone de la rampe peut s’étendre sur une longueur comprise entre 50 et 80% de la longueur de la rampe, de préférence comprise entre 60 et 75 % de la longueur de la rampe, encore plus préférentiellement comprise entre 64 et 70% de la longueur de la rampe.In this case, the first zone of the ramp may extend over a length between 50 and 80% of the length of the ramp, preferably between 60 and 75% of the length of the ramp, even more preferably between 64 and 70% of the length of the ramp.
En variante, le pas ou l’entraxe entre les orifices peut varier de façon continue le long de la rampe, de sorte que ledit pas ou entraxe est progressivement réduit au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la zone de liaison. Dans un tel cas, le pas peut être constant sur une partie de la rampe proche de la zone de liaison, puis être progressivement réduit au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la zone de liaison.As a variant, the pitch or the spacing between the orifices can vary continuously along the ramp, so that the pitch or spacing is progressively reduced as one moves away from the connection zone . In such a case, the pitch can be constant over a part of the ramp close to the connection zone, then be gradually reduced as one moves away from the connection zone.
Une telle variante de réalisation, si elle est plus complexe à réaliser, permet de contrôler plus finement la répartition de l’air le long de la rampe, en fonction des besoins.Such an alternative embodiment, if it is more complex to produce, makes it possible to more finely control the distribution of air along the ramp, as required.
Les orifices de la rampe peuvent être situés sur un même plan radial.The orifices of the ramp can be located on the same radial plane.
Les orifices sont alors agencés selon une ligne circonférentielle le long de la rampe.The orifices are then arranged in a circumferential line along the ramp.
Les orifices de la rampe peuvent être répartis sur au moins deux plans radiaux écartés axialement l’un de l’autre, les orifices des deux plans radiaux étant agencés en quinconce.The orifices of the ramp can be distributed over at least two radial planes spaced axially from one another, the orifices of the two radial planes being staggered.
Dans ce cas, les orifices sont agencés selon au moins deux lignes circonférentielles le long de la rampe.In this case, the orifices are arranged along at least two circumferential lines along the ramp.
Les orifices peuvent être cylindriques et avoir sensiblement le même diamètre.The orifices can be cylindrical and have substantially the same diameter.
Le dispositif peut comporter au moins deux zones de liaison, situés par exemple de façon diamétralement opposées.The device can include at least two connecting zones, located for example diametrically opposite.
Deux rampes peuvent s’étendre de part et d’autre de chaque zone de liaison. Les rampes situées sur un même plan radial peuvent couvrir toute la circonférence du carter, c’est-à-dire s’étendre sensiblement sur 360°.Two ramps can extend on either side of each connection zone. The ramps located on the same radial plane can cover the entire circumference of the housing, that is to say extend substantially over 360 °.
Le dispositif peut comporter au moins deux rampes s’étendant circonférentiellement dans deux plans radiaux décalés axialement l’un de l’autre, les deux rampes étant reliées à une même zone de liaison.The device can comprise at least two ramps extending circumferentially in two radial planes offset axially from one another, the two ramps being connected to the same connection zone.
La zone de liaison forme ainsi un collecteur apte à recevoir l’air issu des moyens de prélèvement et d’amenée d’air et à le distribuer dans chacune des rampes.The connection zone thus forms a manifold capable of receiving the air from the air intake and intake means and of distributing it in each of the ramps.
L’invention concerne également un turboréacteur à double flux, comportant une soufflante en aval de laquelle s’étend :The invention also relates to a turbofan engine, comprising a fan downstream of which extends:
- une veine primaire dans laquelle s’écoule un flux primaire, ladite veine primaire traversant notamment, dans le sens d’écoulement du flux primaire, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine comportant un carter de turbine,a primary stream in which a primary stream flows, said primary stream passing in particular, in the direction of flow of the primary stream, a compressor, a combustion chamber and a turbine comprising a turbine casing,
- une veine secondaire dans laquelle s’écoule un flux secondaire distinct du flux primaire, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de refroidissement du type précité, la rampe s’étendant circonférentiellement autour de l’axe du turboréacteur et étant située radialement à l’extérieur du carter de turbine, les orifices étant tournés en direction dudit carter de turbine, les moyens de prélèvement et d’amenée d’air étant aptes à prélever de l’air issu de la veine secondaire.- a secondary stream in which flows a secondary stream distinct from the primary stream, characterized in that it comprises a cooling device of the aforementioned type, the ramp extending circumferentially around the axis of the turbojet engine and being located radially outside the turbine casing, the orifices being turned in the direction of said turbine casing, the air intake and intake means being able to take air from the secondary stream.
Le flux d’air secondaire ne traverse pas le compresseur et la chambre de combustion, de sorte qu’il est à une température relativement basse. Cet air peut donc être prélevé et utilisé pour refroidir efficacement le carter de la turbine.The secondary air flow does not pass through the compressor and the combustion chamber, so that it is at a relatively low temperature. This air can therefore be taken and used to effectively cool the turbine housing.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description given by way of nonlimiting example with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue en coupe axiale d’une partie d’un réacteur à double flux selon une forme de réalisation de l’invention,FIG. 1 is a view in axial section of a part of a double-flow reactor according to an embodiment of the invention,
- la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de refroidissement selon l’invention,FIG. 2 is a perspective view of the cooling device according to the invention,
- la figure 3 est une vue schématique d’une partie d’une rampe,- Figure 3 is a schematic view of part of a ramp,
- la figure 4 est une vue de face d’une partie du dispositif de refroidissement,FIG. 4 is a front view of part of the cooling device,
- la figure 5 est un diagramme illustrant l’évolution de la température de l’air le long d’une rampe, en fonction de la position angulaire par rapport à la zone de liaison correspondante, dans le cas de l’art antérieur et dans le cas de l’invention,- Figure 5 is a diagram illustrating the evolution of the air temperature along a ramp, as a function of the angular position relative to the corresponding connection area, in the case of the prior art and in the case of the invention,
- la figure 6 est une vue schématique d’une partie d’une rampe, selon une variante de réalisation de l’invention.- Figure 6 is a schematic view of part of a ramp, according to an alternative embodiment of the invention.
La figure 1 illustre une partie d’un turboréacteur à double flux selon l’invention, en particulier la turbine basse pression 1. Celle-ci comporte un rotor comportant des roues 2 assemblées axialement les unes aux autres par des brides annulaires 3 et comportant chacune un disque 4 portant des aubes 5.FIG. 1 illustrates a part of a turbofan engine according to the invention, in particular the low pressure turbine 1. This comprises a rotor comprising wheels 2 assembled axially to each other by annular flanges 3 and each comprising a disc 4 carrying blades 5.
Entre les roues mobiles 2 se trouvent des rangées annulaires d'aubes fixes 6 qui sont montées par des moyens appropriés à leurs extrémités radialement externes sur un carter 7 de la turbine basse3054000 pression 1. Les aubes fixes 6 de chaque rangée sont réunies entre elles à leurs extrémités radialement internes par des secteurs annulaires placés circonférentiellement bout à bout.Between the movable wheels 2 are annular rows of fixed blades 6 which are mounted by suitable means at their radially external ends on a casing 7 of the low pressure turbine. The fixed blades 6 of each row are joined together at their radially internal ends by annular sectors placed circumferentially end to end.
Comme indiqué précédemment, le flux d’air primaire F1 issu de la 5 chambre de combustion et s’écoulant dans la veine primaire 8 échauffe de façon important le carter 7.As previously indicated, the flow of primary air F1 from the combustion chamber 5 and flowing in the primary stream 8 heats the casing 7 considerably.
Afin d’assurer le refroidissement du carter 7, le turboréacteur comporte un dispositif de refroidissement 9, mieux visible à la figure 2.In order to ensure the cooling of the casing 7, the turbojet engine includes a cooling device 9, better visible in FIG. 2.
Celui-ci comporte des moyens de prélèvement et d’amenée d’air comprenant :This includes means for removing and supplying air comprising:
- une écope 10 comprenant une ouverture 10a débouchant par exemple dans la veine secondaire du turboréacteur afin d’y prélever de l’air froid,a scoop 10 comprising an opening 10a opening for example into the secondary stream of the turbojet engine in order to take cold air there,
- un organe de raccordement 11 présentant une forme générale de Y comprenant une partie amont 12 raccordé à l’écope 10, et une partie aval comprenant une première branche 13 dont la fonction ne sera pas détaillée ici, et une seconde branche 14,a connecting member 11 having a general shape of Y comprising an upstream part 12 connected to the scoop 10, and a downstream part comprising a first branch 13 whose function will not be detailed here, and a second branch 14,
- une vanne de régulation 15 montée en aval de la seconde branche 14 et apte à être commandée en fonction du régime moteur et/ou des conditions de vol par exemple, de manière à ajuster le débit prélevé,a regulating valve 15 mounted downstream of the second branch 14 and capable of being controlled as a function of the engine speed and / or the flight conditions for example, so as to adjust the flow rate withdrawn,
- un organe de distribution 16 formé d’une ou plusieurs pièces et comportant une partie amont 17 raccordée en sortie de la vanne de régulation 15, et deux branches aval 18 s’étendant circonférentiellement autour de l’axe du turboréacteur, de part et d’autre de l’extrémité aval de la partie amont 17. Chaque branche 18 s’étend par exemple sur environ 90°.- A distribution member 16 formed of one or more parts and comprising an upstream part 17 connected at the outlet of the regulating valve 15, and two downstream branches 18 extending circumferentially around the axis of the turbojet engine, on both sides and d 'other of the downstream end of the upstream part 17. Each branch 18 extends for example over about 90 °.
Le dispositif 9 comporte en outre des collecteurs ou zones de liaison 19, ici au nombre de deux, raccordées aux extrémités correspondantes des branches 18, chaque collecteur 19 formant un canal s’étendant axialement.The device 9 further comprises collectors or connecting zones 19, here two in number, connected to the corresponding ends of the branches 18, each collector 19 forming a channel extending axially.
Le dispositif 9 comporte de plus des rampes 20a, 20b (ou plus généralement notée 20) formées par des canalisations courbes de section circulaire, chaque rampe 20a, 20b s’étend selon un angle d’environ 90°, plus précisément de l’ordre de 90° ici.The device 9 further comprises ramps 20a, 20b (or more generally denoted 20) formed by curved pipes of circular section, each ramp 20a, 20b extends at an angle of approximately 90 °, more precisely of the order 90 ° here.
Chaque rampe 20 comporte une extrémité proximale 21 débouchant dans le canal du collecteur correspondant 19 et une extrémité distale 22 fermée. Chaque rampe 20 comporte en outre des orifices 23 (figure 3) tournés vers le carter 7 de sorte que l’air prélevé au travers de l’écope 10, de l’organe 11, de la vanne 15 et de l’organe de distribution 16, pénètre dans les collecteurs 19 puis dans les rampes 20 avant de déboucher par les orifices 23 en regard du carter 7, de manière à le refroidir.Each ramp 20 has a proximal end 21 opening into the channel of the corresponding collector 19 and a distal end 22 closed. Each ramp 20 further comprises orifices 23 (FIG. 3) facing the casing 7 so that the air taken through the scoop 10, the member 11, the valve 15 and the distribution member 16, enters the manifolds 19 and then into the ramps 20 before opening through the orifices 23 facing the casing 7, so as to cool it.
Les deux collecteurs 19 sont diamétralement opposés, chaque collecteur 19 étant associé à plusieurs paires de rampes 20, à savoir des rampes 20a s’étendant circonférentiellement d’un côté et des rampes 20b s’étendant circonférentiellement du côté opposé. Ainsi, chaque collecteur 19 et les rampes opposées associées 20a, 20b couvrent une plage angulaire d’environ 180°. Dans la forme de réalisation représentée aux figures, chaque collecteur 19 est associé à plusieurs paires de rampes, par exemple 9 paires de rampes 20a, 20b. Les rampes 20a, 20bd’une même paire sont situées sur un même plan radial, les rampes 20a, 20b de paires différentes étant décalées les unes des autres selon l’axe X de la turbomachine, comme cela est visible à la figure 2.The two manifolds 19 are diametrically opposite, each manifold 19 being associated with several pairs of ramps 20, namely ramps 20a extending circumferentially on one side and ramps 20b extending circumferentially on the opposite side. Thus, each manifold 19 and the associated opposite ramps 20a, 20b cover an angular range of approximately 180 °. In the embodiment shown in the figures, each manifold 19 is associated with several pairs of ramps, for example 9 pairs of ramps 20a, 20b. The ramps 20a, 20bd of the same pair are located on the same radial plane, the ramps 20a, 20b of different pairs being offset from one another along the axis X of the turbomachine, as can be seen in FIG. 2.
Les deux collecteurs 19 et les paires de rampes 20 associées présentent des structures sensiblement identiques et sont agencés de façon diamétralement opposée.The two collectors 19 and the pairs of ramps 20 associated have substantially identical structures and are arranged in diametrically opposite manner.
De cette manière, les rampes 20 sont situées sur plusieurs plans radiaux décalés axialement l’un de l’autre, les rampes 20 d’un même plan radial formant un anneau de refroidissement entourant le carter 7 sensiblement toute la périphérie, c’est-à-dire sensiblement à 360°.In this way, the ramps 20 are located on several radial planes offset axially from one another, the ramps 20 of the same radial plane forming a cooling ring surrounding the casing 7 substantially the entire periphery, that is to say that is, substantially 360 °.
Les orifices 23 de chaque rampe sont répartis de telle façon que la densité des orifices 23 est plus importante dans une zone Z2 de la rampe 20 éloignée de la zone de liaison 19 que dans une zone de la rampe Z1 proche de la zone de liaison 19.The orifices 23 of each ramp are distributed in such a way that the density of the orifices 23 is greater in an area Z2 of the ramp 20 remote from the connection area 19 than in an area of the ramp Z1 close to the connection area 19 .
En particulier, chaque rampe 20 comporte une rangée d’orifices 23 écartés les uns des autres, le pas ou entraxe entre les orifices 23 étant plus faible dans la zone Z2 éloignée de la zone de liaison 19 que dans la zone Z1 proche de la zone de liaison 19. On définit par pas ou entraxe la distance entre les centres de deux orifices 23 consécutifs ou adjacents.In particular, each ramp 20 comprises a row of orifices 23 spaced apart from each other, the pitch or spacing between the orifices 23 being smaller in the zone Z2 remote from the connection zone 19 than in the zone Z1 close to the zone of connection 19. The distance between the centers of two consecutive or adjacent orifices 23 is defined by step or center distance.
Les orifices 23 sont cylindriques et ont sensiblement le même diamètre. Le diamètre des orifices 23 est par exemple compris entre 0,5 et 1,5 mm, par exemple de l’ordre de 0,8 mm.The orifices 23 are cylindrical and have substantially the same diameter. The diameter of the orifices 23 is for example between 0.5 and 1.5 mm, for example of the order of 0.8 mm.
Chaque rampe 20 comporte ainsi une première zone Z1 proche de la zone de liaison et une seconde zone Z2 éloignée de la zone de liaison, les orifices 23 étant écartés d’un premier pas P1 dans la première zone Z1 et d’un second pas P2 dans la seconde zone Z2, le second pas P2 étant inférieur au premier pas P1. De cette manière, chaque rampe 20 comporte deux types d’entraxes P1, P2. Le rapport P1/P2 est par exemple compris entre 1 et 3, par exemple de l’ordre de 2.Each ramp 20 thus comprises a first zone Z1 close to the connection zone and a second zone Z2 distant from the connection zone, the orifices 23 being separated by a first step P1 in the first zone Z1 and by a second step P2 in the second zone Z2, the second step P2 being less than the first step P1. In this way, each ramp 20 comprises two types of spacing P1, P2. The P1 / P2 ratio is for example between 1 and 3, for example of the order of 2.
La première zone Z1 de la rampe 20 s’étend sur une longueur comprise entre 64 et 70% de la longueur de la rampe 20, ici 68% de la longueur de la rampe 20, la seconde zone Z2 de la rampe 20 s’étendant donc sur le reste de la longueur de la rampe 20.The first zone Z1 of the ramp 20 extends over a length of between 64 and 70% of the length of the ramp 20, here 68% of the length of the ramp 20, the second zone Z2 of the ramp 20 extending so on the rest of the length of the ramp 20.
Comme cela est représenté à la figure 4, on définit par :As shown in Figure 4, we define by:
- a1 l’angle sur lequel s’étend la totalité de chaque rampe 20,- a1 the angle over which the whole of each ramp 20 extends,
- a2 l’angle sur lequel s’étend la première zone Z1,- a2 the angle over which the first zone Z1 extends,
- a3 l’angle sur lequel s’étend la seconde zone Z2.- a3 the angle over which the second zone Z2 extends.
a1 est compris entre 45 et 90°, de préférence de l’ordre de 90°. a2 est compris entre 0 et 90°, de préférence de l’ordre de 61°. a3 est compris entre 0 et 90°, de préférence de l’ordre de 29°.a1 is between 45 and 90 °, preferably around 90 °. a2 is between 0 and 90 °, preferably around 61 °. a3 is between 0 and 90 °, preferably around 29 °.
De cette manière, en fonctionnement, le débit d’air de refroidissement dans la seconde zone Z2 est plus important que dans la première zone Z1 de la rampe 20, de façon à compenser l’augmentation de la température de l’air au fur et à mesure que l’air progresse le long de la rampe 20. Les orifices 23 sont répartis de telle manière que l’on observe un échange convectif d’air quasiment constant sur toute la longueur de la rampe 20, de façon à assurer un refroidissement homogène du carter 7.In this way, in operation, the cooling air flow in the second zone Z2 is greater than in the first zone Z1 of the ramp 20, so as to compensate for the increase in the air temperature as and as the air progresses along the ramp 20. The orifices 23 are distributed in such a way that an almost constant convective air exchange is observed over the entire length of the ramp 20, so as to ensure cooling homogeneous housing 7.
Selon une variante non représenté, le pas entre les orifices 23 peut varier de façon continue le long de la rampe 20, de sorte que ledit pas ou entraxe est progressivement réduit au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la zone de liaison 19. Dans un tel cas, le pas peut être constant sur une zone de la rampe 20 proche de la zone de liaison 19, puis être progressivement réduit au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la zone de liaison 19.According to a variant not shown, the pitch between the orifices 23 can vary continuously along the ramp 20, so that said pitch or spacing is gradually reduced as one moves away from the zone of link 19. In such a case, the pitch can be constant over an area of the ramp 20 close to the link area 19, then be gradually reduced as one moves away from the link area 19 .
Une telle variante de réalisation, si elle est plus complexe à réaliser, permet d’affiner plus finement la répartition de l’air le long de la rampe 20, en fonction des besoins.Such an alternative embodiment, if it is more complex to produce, makes it possible to more finely refine the distribution of the air along the ramp 20, as required.
La figure 5 est un diagramme illustrant l’évolution de la température de l’air le long d’une rampe 20, en fonction de la position angulaire a par rapport à la zone de liaison correspondante 19, dans le cas de l’art antérieur ayant des orifices 23 uniformément répartis (courbe C1) et dans le cas de la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 4 ayant une répartition non uniforme des orifices 23 (courbe C2).FIG. 5 is a diagram illustrating the evolution of the air temperature along a ramp 20, as a function of the angular position a with respect to the corresponding connection zone 19, in the case of the prior art having orifices 23 uniformly distributed (curve C1) and in the case of the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 having a non-uniform distribution of orifices 23 (curve C2).
On constate que, dans le cas de l’art antérieur (courbe C1 ), la température de l’air augmente de façon exponentielle au fur et à mesure qu’elle parcourt la rampe 20, c’est-à-dire au fur et à mesure que l’angle a augmente, cette température étant très importante en bout de rampe 20, c’est-à-dire pour un angle a important. Par voie de conséquence, le carter 7 est mal refroidi dans les zones situées en regard des zones Z2 des rampes 20 qui sont éloignées des collecteurs 19, dans le cas de l’art antérieur.It can be seen that, in the case of the prior art (curve C1), the temperature of the air increases exponentially as it travels along the ramp 20, that is to say as and as the angle a increases, this temperature being very important at the end of the ramp 20, that is to say for a large angle a. Consequently, the casing 7 is poorly cooled in the zones situated opposite the zones Z2 of the ramps 20 which are distant from the collectors 19, in the case of the prior art.
Au contraire, dans le cas de l’invention (courbe C2), on constate que la température au niveau de la zone Z2 qui est éloignée du collecteur correspondant 19 (c’est-à-dire pour un angle a important) est plus faible que dans le cas de l’art antérieur, ce qui permet un meilleur refroidissement du carter 7 dans cette zone Z2.On the contrary, in the case of the invention (curve C2), it can be seen that the temperature at the level of zone Z2 which is far from the corresponding collector 19 (that is to say for a large angle a) is lower than in the case of the prior art, which allows better cooling of the casing 7 in this zone Z2.
La figure 6 illustre une autre forme de réalisation, qui diffère de celle exposée précédemment en ce que chaque rampe 20 comporte des orifices 23 répartis sur deux plans radiaux R1, R2 écartés axialement l’un de l’autre, les orifices 23 des deux plans radiaux R1, R2 étant agencés en quinconce.FIG. 6 illustrates another embodiment, which differs from that previously explained in that each ramp 20 has orifices 23 distributed on two radial planes R1, R2 spaced apart axially from one another, the orifices 23 in the two planes radial R1, R2 being staggered.
Dans ce cas, les orifices 23 sont agencés selon deux lignes circonférentielles le long de la rampe 20.In this case, the orifices 23 are arranged in two circumferential lines along the ramp 20.
Les orifices 23 d’une même ligne ou d’un même plan radial R1, R2 sont ainsi écarté d’un pas noté y, les deux plans radiaux R1, R2 étant écartés d’une distance axiale notée x. Les orifices 23 agencés en quinconce sont ainsi écartés deux à deux d’une distance notée d.The orifices 23 of the same line or of the same radial plane R1, R2 are thus spaced apart by a step denoted y, the two radial planes R1, R2 being spaced apart by an axial distance denoted by x. The orifices 23 arranged in staggered rows are thus spaced two by two by a distance denoted d.
Dans cette forme de réalisation, il est possible de faire varier la distance y de manière à ajuster le pas entre les orifices 23, en fonction des zones Z1, Z2 de la rampe 20In this embodiment, it is possible to vary the distance y so as to adjust the pitch between the orifices 23, as a function of the zones Z1, Z2 of the ramp 20
La première zone Z1 peut ainsi comporter un premier pas y1 et la seconde zone Z2 peut comporter un second pas y2, y2 étant inférieur à y1.The first zone Z1 can thus comprise a first step y1 and the second zone Z2 can comprise a second step y2, y2 being less than y1.
En variante, chaque rampe 20 peut comporter une première zone Z1, proche de la zone de liaison ou du collecteur 19, comportant des orifices 23 qui sont tous agencés sur un même plan radial, et une seconde zone Z2, éloignée de la zone de liaison ou du collecteur 19, comportant des orifices 23 qui sont agencés en quinconce.As a variant, each ramp 20 may comprise a first zone Z1, close to the connection zone or to the manifold 19, comprising orifices 23 which are all arranged on the same radial plane, and a second zone Z2, distant from the connection zone or of the manifold 19, comprising orifices 23 which are arranged in staggered rows.
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