FR3108653A1 - DYNAMIC SEALING DEVICE FOR TURBOMACHINE PROBE - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif d’étanchéité dynamique (220) pour système de mesure (200) comportant une sonde de mesure (210) destinée à traverser un premier compartiment moteur (140) d’une turbomachine et à mesurer une grandeur physique dans un deuxième compartiment moteur (150), le premier compartiment moteur (140) étant délimité dans sa portion radialement externe par un carter externe (120) et dans sa portion radialement interne par un carter interne (130), le deuxième compartiment moteur (150) étant délimité dans sa portion radialement externe par ledit carter interne (130), ledit dispositif d’étanchéité dynamique (220) étant caractérisé en ce qu’il comporte : un premier corps (230) configuré pour être positionné à l’intérieur dudit premier compartiment moteur (140) et solidarisé au carter externe (120) ; un deuxième corps (240) configuré pour être positionné à l’intérieur dudit premier compartiment moteur (140) et solidarisé au carter interne (130), le premier corps (230) et le deuxième corps (240) délimitant un passage (205) à l’intérieur du premier compartiment moteur (130) pour l’introduction de ladite sonde de mesure (210) ; un premier moyen d’étanchéité (250) configuré pour assurer une liaison mobile et étanche entre le premier corps (230) et le deuxième corps (240) ; un deuxième moyen d’étanchéité (260) ménagé à l’intérieur dudit passage (205) configuré pour coopérer avec ladite sonde de mesure (210) et pour assurer une étanchéité entre les deux extrémités dudit passage (205) ménagé par ledit premier corps (230) et ledit deuxième corps (240). Figure de l’abrégé : Figure 1.The invention relates to a dynamic sealing device (220) for a measurement system (200) comprising a measurement probe (210) intended to pass through a first engine compartment (140) of a turbomachine and to measure a physical quantity in a second engine compartment (150), the first engine compartment (140) being delimited in its radially outer portion by an outer casing (120) and in its radially inner portion by an inner casing (130), the second engine compartment (150) being delimited in its radially outer portion by said inner casing (130), said dynamic sealing device (220) being characterized in that it comprises: a first body (230) configured to be positioned inside said first engine compartment (140) and secured to the outer casing (120); a second body (240) configured to be positioned inside said first engine compartment (140) and secured to the internal casing (130), the first body (230) and the second body (240) delimiting a passage (205) to the interior of the first engine compartment (130) for the introduction of said measuring probe (210); a first sealing means (250) configured to provide a movable and sealed connection between the first body (230) and the second body (240); a second sealing means (260) made inside said passage (205) configured to cooperate with said measuring probe (210) and to ensure a seal between the two ends of said passage (205) made by said first body ( 230) and said second body (240). Abstract Figure: Figure 1.
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui de la caractérisation d’une turbomachine en phase de développement ainsi que de l’exploration et de la mesure des écoulements de flux au sein d’une turbomachine.The technical field of the invention is that of the characterization of a turbomachine in the development phase as well as the exploration and measurement of flux flows within a turbomachine.
L’invention concerne plus particulièrement un dispositif d’étanchéité dynamique permettant l’introduction ainsi que le déplacement d’une sonde de mesure dans une veine d’écoulement de turbomachine, et capable d’assurer une étanchéité entre différentes conditions aérothermiques d’une turbomachine.The invention relates more particularly to a dynamic sealing device allowing the introduction as well as the movement of a measurement probe in a flow path of a turbomachine, and capable of ensuring a seal between different aerothermal conditions of a turbomachine. .
L’invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine des turbomachines d’essai.The invention finds a particularly advantageous application in the field of test turbomachines.
ARRIERE PLAN TECHNIQUETECHNICAL BACKGROUND
De nos jours, la phase de développement ou d’amélioration d’une turbomachine s’appuie largement sur des résultats de codes ou de logiciels numériques de plus en plus sophistiqués et performants. Dans le domaine de l’aéronautique, il est toutefois nécessaire d’effectuer, en complément, des opérations dites de « recalage » de ces codes et logiciels numériques avec des mesures sur des turbomachines d’essai afin d’améliorer leur caractère prédictif. De telles opérations de recalage permettent des gains substantiels de temps et d’argent dans les phases initiales de développement des turbomachines.Nowadays, the development or improvement phase of a turbomachine is largely based on the results of increasingly sophisticated and efficient digital codes or software. In the field of aeronautics, it is however necessary to carry out, in addition, so-called “resetting” operations of these digital codes and software with measurements on test turbomachines in order to improve their predictive character. Such resetting operations allow substantial savings of time and money in the initial phases of turbomachinery development.
Ces « recalages » ne sont envisageables qu’au moyen de données instationnaires collectées au sein même de la turbomachine, afin de tenir compte de tous les phénomènes de couplage aérodynamique/thermique/mécanique dont la turbomachine est le siège, comme particulièrement la turbine haute pression.These "adjustments" can only be envisaged by means of unsteady data collected within the turbomachine itself, in order to take into account all the aerodynamic/thermal/mechanical coupling phenomena of which the turbomachine is the seat, such as the high pressure turbine in particular. .
Cependant, la mesure de toute grandeur (par exemple de pression, de vitesse, de température, de concentration, etc) au sein d’un écoulement interne de la turbomachine au moyen d’une sonde intrusive est rendue complexe et délicate par :
- l’environnement aérothermique de la sonde ; notamment par les niveaux de pression et de température élevés au sein de l’écoulement en question ;
- le confinement associé à la compacité de plus en plus importante des turbomachines ;
- la traversée de parois étanches multiples délimitant différents environnements aérothermiques avec des pressions, des températures et des concentrations différentes ;
- la nécessité de réaliser une étanchéité efficace au niveau de chaque interface de la turbomachine délimitant des conditions aérothermiques souvent très différentes (par exemple entre une veine interne et une veine externe d’une turbomachine à double flux) pour ne pas dégrader son fonctionnement ;
- la maitrise des dilatations différentielles radiales et axiales des différentes pièces qui peuvent être importantes, lors des phases opérationnelles, et en particulier durant les transitoires thermiques.
- the aerothermal environment of the probe; in particular by the high pressure and temperature levels within the flow in question;
- the containment associated with the increasingly compactness of turbomachines;
- the crossing of multiple sealed walls delimiting different aerothermal environments with different pressures, temperatures and concentrations;
- the need to achieve effective sealing at each interface of the turbomachine delimiting often very different aerothermal conditions (for example between an inner stream and an outer stream of a bypass turbomachine) so as not to degrade its operation;
- the control of the radial and axial differential expansions of the various parts which can be important, during the operational phases, and in particular during the thermal transients.
Dans ce contexte, l’invention vise à proposer un dispositif d’étanchéité dynamique configuré pour permettre l’introduction d’une sonde de mesure dans un écoulement d’une turbomachine, tout en préservant l’intégrité des différents écoulements internes de la turbomachine, malgré des conditions aérothermiques très différentes aux interfaces, compatible avec les contraintes géométriques des turbomachines compactes actuelles, autorisant un déplacement radial de la sonde de mesure et permettant d’absorber les dilatations différentielles entre stator-stator ou encore stator-rotor.In this context, the invention aims to propose a dynamic sealing device configured to allow the introduction of a measurement probe into a flow of a turbomachine, while preserving the integrity of the various internal flows of the turbomachine, despite very different aerothermal conditions at the interfaces, compatible with the geometric constraints of current compact turbomachines, allowing radial displacement of the measurement probe and allowing differential expansion between stator-stator or even stator-rotor to be absorbed.
A cette fin, l’invention concerne un dispositif d’étanchéité dynamique pour système de mesure comportant une sonde de mesure destinée à traverser un premier compartiment moteur d’une turbomachine et à mesurer une grandeur physique dans un deuxième compartiment moteur, le premier compartiment moteur étant délimité dans sa portion radialement externe par un carter externe (et dans sa portion radialement interne par un carter interne, le deuxième compartiment moteur étant délimité dans sa portion radialement externe par ledit carter interne, ledit dispositif d’étanchéité dynamique selon l’invention étant caractérisé en ce qu’il comporte :
- un premier corps configuré pour être positionné à l’intérieur dudit premier compartiment moteur et solidarisé au carter externe,
- un deuxième corps configuré pour être positionné à l’intérieur dudit premier compartiment moteur et solidarisé au carter interne, le premier corps et le deuxième corps délimitant un passage à l’intérieur du premier compartiment moteur pour l’introduction de ladite sonde de mesure ;
- un premier moyen d’étanchéité configuré pour assurer une liaison mobile et étanche entre le premier corps et le deuxième corps ;
- un deuxième moyen d’étanchéité ménagé à l’intérieur dudit passage configuré pour coopérer avec ladite sonde de mesure et pour assurer une étanchéité entre les deux extrémités dudit passage ménagé par ledit premier corps et ledit deuxième corps.
- a first body configured to be positioned inside said first engine compartment and secured to the outer casing,
- a second body configured to be positioned inside said first engine compartment and secured to the internal casing, the first body and the second body delimiting a passage inside the first engine compartment for the introduction of said measurement probe;
- a first sealing means configured to provide a movable and sealed connection between the first body and the second body;
- a second sealing means arranged inside said passage configured to cooperate with said measurement probe and to provide sealing between the two ends of said passage arranged by said first body and said second body.
Dans la présente demande, on désignera par sonde tout moyen permettant de réaliser une mesure d’une grandeur physique (comme par exemple la pression, la température, la concentration de particules, la vitesse, etc) qu’il soit intrusif tel qu’un thermocouple ou une sonde anémoclinométrique, ou encore non intrusif, tel qu’un faisceau lumineux (laser, IR, UV, …). Dans les deux cas, le moyen de mesure, désigné par la suite par le terme générale « sonde », chemine à l’intérieur d’un tube que constitue un fourreau débouchant dans une veine d’écoulement. La sonde peut être fixe ou mobile, c’est-à-dire mise en mouvement par un dispositif piloté manuellement ou encore de manière automatique.In the present application, a probe will designate any means making it possible to carry out a measurement of a physical quantity (such as for example the pressure, the temperature, the concentration of particles, the speed, etc.) whether it is intrusive such as a thermocouple or an anemoclinometric probe, or even non-intrusive, such as a light beam (laser, IR, UV, etc.). In both cases, the means of measurement, subsequently referred to by the general term "probe", travels inside a tube formed by a sheath opening into a flow path. The probe can be fixed or mobile, that is to say set in motion by a manually or automatically controlled device.
On entend par le dispositif d’étanchéité dynamique un dispositif d’étanchéité permettant le déplacement radial (par rapport à l’axe moteur d’une turbomachine) d’une sonde et autorisant les dilatations radiales et axiales inhérentes aux conditions de fonctionnement d’une turbomachine.The term "dynamic sealing device" means a sealing device allowing the radial displacement (relative to the engine axis of a turbomachine) of a probe and allowing the radial and axial expansion inherent in the operating conditions of a turbomachinery.
L’invention permet avantageusement de réaliser une étanchéité entre deux compartiments d’une turbomachine présentant des conditions de température et de pression élevées et différentes, tout en autorisant les dilatations différentielles des pièces de la turbomachine et en autorisant un déplacement de la sonde de mesure de manière à permettre une exploration radiale d’une veine d’écoulement si besoin.The invention advantageously makes it possible to achieve a seal between two compartments of a turbomachine exhibiting high and different temperature and pressure conditions, while allowing differential expansion of the parts of the turbomachine and allowing movement of the so as to allow radial exploration of a flow channel if necessary.
L’invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine des essais, tels que les essais moteurs ou les essais partiels relatifs à l’exploration des écoulements, réactifs ou inertes, depuis l’entrée de l’air jusqu’à la tuyère d’échappement.The invention finds a particularly interesting application in the field of tests, such as engine tests or partial tests relating to the exploration of flows, reactive or inert, from the air inlet to the engine nozzle. exhaust.
Le dispositif d’étanchéité dynamique selon l’invention permet avantageusement d’assurer de manière simultanée :
- une étanchéité dans des conditions sévères de pression et de température relatives au fonctionnement d’une turbomachine ;
- un rattrapage des dilatations différentielles axiales et/ou radiales des carters les uns par rapport aux autres ;
- le déplacement radial de la sonde de manière à permettre différentes positions radiales de la sonde de mesure pour une exploration radiale d’une veine d’écoulement de turbomachine.
- sealing under severe pressure and temperature conditions relating to the operation of a turbomachine;
- a catch-up of the differential axial and/or radial expansions of the casings with respect to each other;
- the radial displacement of the probe so as to allow different radial positions of the measurement probe for radial exploration of a turbomachine flow path.
Outre les caractéristiques évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif d’étanchéité dynamique selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.In addition to the characteristics mentioned in the previous paragraph, the dynamic sealing device according to the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations.
Avantageusement, le premier moyen d’étanchéité est logé dans un logement annulaire ménagé au niveau dudit premier corps, ledit premier moyen d’étanchéité assurant un contact étanche avec ledit deuxième corps.Advantageously, the first sealing means is housed in an annular housing made at the level of said first body, said first sealing means providing sealed contact with said second body.
Avantageusement, le premier moyen d’étanchéité est logé dans un logement annulaire ménagé au niveau dudit deuxième corps, ledit premier moyen d’étanchéité assurant un contact étanche avec ledit premier corps.Advantageously, the first sealing means is housed in an annular housing provided at the level of said second body, said first sealing means providing sealed contact with said first body.
Avantageusement, le logement annulaire est ménagé au niveau d’une extrémité dudit premier corps ou au niveau d’une extrémité dudit deuxième corps.Advantageously, the annular housing is formed at one end of said first body or at one end of said second body.
Avantageusement, le premier moyen d’étanchéité est mobile axialement et radialement par rapport à l’axe de la turbomachine dans ledit logement annulaire.Advantageously, the first sealing means is movable axially and radially with respect to the axis of the turbomachine in said annular housing.
Avantageusement, le premier moyen d’étanchéité est un joint segment.Advantageously, the first sealing means is a segment seal.
Avantageusement, ledit deuxième moyen d’étanchéité présente un orifice pour le passage de ladite sonde de mesure, ledit orifice présentant un diamètre configuré pour assurer un contact étanche avec ladite sonde de mesure et pour autoriser un déplacement relatif de ladite sonde de mesure.Advantageously, said second sealing means has an orifice for the passage of said measurement probe, said orifice having a diameter configured to ensure sealed contact with said measurement probe and to allow relative movement of said measurement probe.
Avantageusement, ledit deuxième moyen d’étanchéité est logé dans un logement ménagé au niveau dudit premier corps ou au niveau dudit deuxième corps.Advantageously, said second sealing means is housed in a housing provided at the level of the said first body or at the level of the said second body.
Avantageusement, ledit deuxième moyen d’étanchéité est mobile axialement et radialement par rapport à l’axe de la turbomachine, dans ledit logement.Advantageously, said second sealing means is movable axially and radially with respect to the axis of the turbomachine, in said housing.
L’invention a également pour objet un système de mesure pour la mesure d’une grandeur physique à l’intérieur d’un compartiment moteur d’une turbomachine, ledit système de mesure comportant :
- une sonde de mesure destinée à traverser un premier compartiment moteur d’une turbomachine et à mesurer une grandeur physique dans un deuxième compartiment moteur ;
- un dispositif d’étanchéité dynamique selon l’invention.
- a measurement probe intended to pass through a first engine compartment of a turbomachine and to measure a physical quantity in a second engine compartment;
- a dynamic sealing device according to the invention.
L’invention a également pour objet une turbomachine à double flux comportant un système de mesure selon l’invention pour la mesure d’une grandeur physique à l’intérieur d’une veine primaire d’écoulement d’un flux primaire au moyen d’une sonde de mesure traversant une veine secondaire d’écoulement de flux secondaire.The invention also relates to a dual-flow turbomachine comprising a measurement system according to the invention for measuring a physical quantity inside a primary stream of flow of a primary stream by means of a measurement probe passing through a secondary stream of sidestream flow.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen de la figure qui l’accompagne.The invention and its various applications will be better understood on reading the description which follows and on examining the figure which accompanies it.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
La figure 1 n’est représentée qu’à titre indicatif et d’exemple et n’est pas conséquent nullement limitatif de l’invention.Figure 1 is shown for information and example only and is not therefore in any way limiting of the invention.
DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION
Dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du gaz (de l'amont vers l'aval) à travers une turbomachine.In the present application, the terms “upstream” and “downstream” are defined with respect to the normal flow direction of the gas (from upstream to downstream) through a turbomachine.
On appelle également « axe de la turbomachine » ou « axe moteur », l'axe de rotation d’un rotor de la turbomachine. Sauf indication contraire, une direction « axiale » correspond à la direction de l'axe de la turbomachine et une direction « radiale » est une direction perpendiculaire à l'axe de la turbomachine et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe de la turbomachine, et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe.The "turbomachine axis" or "engine axis" is also called the axis of rotation of a turbomachine rotor. Unless otherwise indicated, an “axial” direction corresponds to the direction of the axis of the turbomachine and a “radial” direction is a direction perpendicular to the axis of the turbomachine and intersecting this axis. Similarly, an axial plane is a plane containing the axis of the turbomachine, and a radial plane is a plane perpendicular to this axis.
Sauf précision contraire, les adjectifs « inférieur », « interne », « extérieur », « externe » sont utilisés dans la présente demande en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe de la turbomachine que la partie extérieure du même élément.Unless otherwise specified, the adjectives "lower", "internal", "external", "external" are used in the present application with reference to a radial direction so that the inner part of an element is, in a radial direction, closer to the axis of the turbomachine than the outer part of the same element.
Dans une turbomachine à double flux, le flux d’air d’entrée est séparé au niveau de la soufflante en un flux primaire F1 circulant dans une veine primaire d’écoulement des gaz, localisée dans une portion radialement interne de la turbomachine et en un flux secondaire F2 circulant dans une veine secondaire d’écoulement des gaz, localisée dans une portion radialement externe de la turbomachine.In a dual-flow turbomachine, the inlet air flow is separated at the level of the fan into a primary flow F1 circulating in a primary gas flow vein, located in a radially internal portion of the turbomachine and into a secondary flow F2 circulating in a secondary gas flow stream, located in a radially outer portion of the turbomachine.
La figure 1 représente un schéma de principe en coupe axiale d’un système de mesure 200 pour turbomachine en position dans une turbomachine 100 à double flux comportant de l’extérieur vers l’intérieur : un carter externe 120, une veine externe d’écoulement 140 délimitée en partie externe par le carter externe 120 et en partie interne par un carter interne 130, et une veine interne d’écoulement 150.FIG. 1 represents a block diagram in axial section of a measurement system 200 for a turbomachine in position in a dual-flow turbomachine 100 comprising, from the outside inwards: an external casing 120, an external flow path 140 delimited in the external part by the external casing 120 and in the internal part by an internal casing 130, and an internal flow vein 150.
Dans l’exemple de réalisation de la figure 1, le système de mesure 200 comporte une sonde de mesure 210, dite intrusive, ainsi qu’un dispositif d’étanchéité dynamique 220 assurant à la fois l’introduction et le guidage de la sonde de mesure 210 à l’intérieur de la turbomachine 100, ainsi que l’étanchéité entre les différents compartiments de la turbomachine (environnement extérieur, veine externe 140, veine interne 150) traversés par la sonde de mesure 210.In the exemplary embodiment of FIG. 1, the measurement system 200 comprises a so-called intrusive measurement probe 210, as well as a dynamic sealing device 220 ensuring both the introduction and the guiding of the measurement 210 inside the turbine engine 100, as well as the seal between the different compartments of the turbine engine (external environment, external stream 140, internal stream 150) through which the measurement probe 210 passes.
La sonde de mesure 210 est indifféremment tout moyen permettant de réaliser une mesure d’une grandeur physique (comme par exemple la pression, la température, la concentration de particules, la vitesse, etc) à l’intérieur d’une turbomachine, comme par exemple un thermocouple, une sonde anémoclinométrique, un faisceau lumineux (laser, IR, UV, …).The measurement probe 210 is indifferently any means making it possible to carry out a measurement of a physical quantity (such as for example the pressure, the temperature, the concentration of particles, the speed, etc.) inside a turbomachine, such as by example a thermocouple, an anemoclinometric probe, a light beam (laser, IR, UV, etc.).
La sonde de mesure 210 est associée à des moyens de traitement de l’information (non représentés) mesurée par ladite de mesure 210.The measurement probe 210 is associated with information processing means (not shown) measured by said measurement 210.
Dans l’exemple de réalisation représenté, la sonde de mesure 210 permet de mesurer une grandeur physique d’une veine interne d’écoulement 150 d’une turbomachine 100.In the exemplary embodiment represented, the measurement probe 210 makes it possible to measure a physical quantity of an internal flow stream 150 of a turbomachine 100.
Le dispositif d’étanchéité dynamique 220 selon l’invention comporte un premier corps, par exemple un fourreau 230 présentant une extrémité externe 231, en forme de coupelle, destinée en venir en appui avec la surface externe 121 de la paroi du carter externe 120, et à recouvrir une portion de la surface externe 121 autour d’un orifice de passage 122 traversant la paroi du carter externe 120.The dynamic sealing device 220 according to the invention comprises a first body, for example a sheath 230 having an outer end 231, in the form of a cup, intended to come into abutment with the outer surface 121 of the wall of the outer casing 120, and to cover a portion of the outer surface 121 around a passage orifice 122 passing through the wall of the outer casing 120.
Le fourreau 230 présente un corps central 232, par exemple de forme sensiblement tubulaire, et s’étendant sensiblement radialement (par rapport à l’axe de la turbomachine) dans la turbomachine dans la veine externe 140, ainsi qu’une extrémité interne 233 formée par un flasque annulaire s’étendant radialement par rapport à l’axe longitudinal du corps central 232 du fourreau 240.The sheath 230 has a central body 232, for example of substantially tubular shape, and extending substantially radially (relative to the axis of the turbomachine) in the turbomachine in the outer vein 140, as well as an inner end 233 formed by an annular flange extending radially relative to the longitudinal axis of the central body 232 of the sheath 240.
Pour assurer l’étanchéité de la veine externe 140 au niveau de l’orifice de passage 122 de la paroi du carter externe 120, l’extrémité externe 231 du fourreau 230 est avantageusement solidarisée sur la surface externe 121 de la paroi du carter externe 120.To ensure the tightness of the external vein 140 at the level of the passage orifice 122 of the wall of the external casing 120, the external end 231 of the sheath 230 is advantageously secured to the external surface 121 of the wall of the external casing 120 .
Pour assurer l’étanchéité de la veine externe 140 au niveau de l’orifice de passage 132 de la paroi du carter interne 130, l’extrémité interne 223 du fourreau 230 coopère avec un deuxième corps, par exemple une douille 240 solidaire du carter interne 130, via un moyen d’étanchéité, tel qu’un joint d’étanchéité 250, par exemple un joint segment annulaire.To ensure the tightness of the external vein 140 at the level of the passage orifice 132 of the wall of the internal casing 130, the internal end 223 of the sheath 230 cooperates with a second body, for example a sleeve 240 secured to the internal casing 130, via a sealing means, such as a seal 250, for example an annular segment seal.
A cet effet, l’extrémité interne 233 du fourreau 232 présente en outre un flasque intermédiaire 234 entourant la partie centrale 232 du fourreau 230 et positionné à une certaine distance du flasque d’extrémité interne 233 de manière à former un logement annulaire 235, dite gorge à joint, configuré pour recevoir le joint d’étanchéité 250.For this purpose, the inner end 233 of the sheath 232 also has an intermediate flange 234 surrounding the central part 232 of the sheath 230 and positioned at a certain distance from the inner end flange 233 so as to form an annular housing 235, called gasket groove, configured to receive the gasket 250.
Le joint d’étanchéité 250 présente un diamètre interne supérieure au diamètre du logement annulaire 235 de sorte que le joint d’étanchéité est mobile axialement à l’intérieur du logement annulaire 235.The seal 250 has an internal diameter greater than the diameter of the annular housing 235 so that the seal is axially movable inside the annular housing 235.
La distance entre les deux flasques 233, 234 délimitant la hauteur du logement annulaire 235 est supérieure à l’épaisseur du joint d’étanchéité 250 de manière à autoriser un déplacement dans le sens radial du joint d’étanchéité à l’intérieur du logement annulaire 235 et donc les dilatations différentielles radiales des différents éléments de la turbomachine 100, et notamment du carter externe 120 et du carter interne 130.The distance between the two flanges 233, 234 delimiting the height of the annular housing 235 is greater than the thickness of the seal 250 so as to allow movement in the radial direction of the seal inside the annular housing. 235 and therefore the radial differential expansions of the various elements of the turbomachine 100, and in particular of the outer casing 120 and of the inner casing 130.
La douille 240 présente une forme de coupelle inversée, ou de cuvette, avec une portion supérieure 241 cylindrique et une portion inférieure 242 cylindrique présentant un diamètre intérieur sensiblement équivalent au diamètre intérieur du fourreau 230 pour le passage de la sonde de mesure 210. La portion supérieure 241 de la douille 240 présente un diamètre intérieur supérieur au diamètre intérieur de la portion inférieure 242.The sleeve 240 has the shape of an inverted cup, or bowl, with a cylindrical upper portion 241 and a cylindrical lower portion 242 having an internal diameter substantially equivalent to the internal diameter of the sheath 230 for the passage of the measurement probe 210. upper 241 of the sleeve 240 has an inside diameter greater than the inside diameter of the lower portion 242.
Le diamètre extérieur de la portion inférieure 242 de la douille 240 est supérieur au diamètre de l’orifice de passage 132 ménagé au niveau de la paroi du carter interne 130. La portion inférieure 242 de la douille 240 est destinée à venir en contact avec la surface radialement externe 131 de la paroi du carter interne 130 et est configurée pour assurer une étanchéité entre la veine externe 140 et la veine interne 150. Avantageusement, la portion inférieure 242 de la douille 240 est solidarisée sur la surface radialement externe 131 de la paroi du carter interne 130, i.e. sur la surface délimitant la veine externe 140 d’écoulement.The outer diameter of the lower portion 242 of the sleeve 240 is greater than the diameter of the passage orifice 132 provided at the level of the wall of the internal casing 130. The lower portion 242 of the sleeve 240 is intended to come into contact with the radially outer surface 131 of the wall of the inner casing 130 and is configured to provide a seal between the outer vein 140 and the inner vein 150. Advantageously, the lower portion 242 of the sleeve 240 is secured to the radially outer surface 131 of the wall of the internal casing 130, i.e. on the surface delimiting the external stream 140 of flow.
La portion supérieure 241 de la douille 240 est configurée pour recevoir l’extrémité interne 233 du fourreau 230 ainsi que le joint d’étanchéité 250. Le joint d’étanchéité 250, de type joint segmenté, est dimensionné pour pouvoir être inséré dans la gorge annulaire 235 du fourreau 230 et à venir épouser l’intérieur de la cavité formée par la portion supérieure 241 de la douille 240, de sorte que le pourtour périphérique du joint d’étanchéité 250 est en contact direct avec la paroi interne de la cavité de la portion supérieure 241 de la douille 240, et assure un contact étanche.The upper portion 241 of the sleeve 240 is configured to receive the inner end 233 of the sheath 230 as well as the seal 250. The seal 250, of the segmented seal type, is sized to be able to be inserted into the groove annular 235 of the sheath 230 and to come to marry the interior of the cavity formed by the upper portion 241 of the sleeve 240, so that the peripheral periphery of the seal 250 is in direct contact with the internal wall of the cavity of the upper portion 241 of the sleeve 240, and ensures a sealed contact.
Le fourreau 230 et la douille 240 coopèrent de manière à délimiter un passage 205 à l’intérieur de la veine externe 140 pour le passage de la sonde de mesure, et à permettre l’introduction de la sonde de mesure à l’intérieur de la veine interne 150 sans perturber les conditions aérothermiques dans la veine externe 140.The sheath 230 and the sleeve 240 cooperate so as to delimit a passage 205 inside the external vein 140 for the passage of the measurement probe, and to allow the introduction of the measurement probe inside the internal vein 150 without disturbing the aerothermal conditions in the external vein 140.
La sonde de mesure 210 peut être fixe ou mobile. Toutefois, le dispositif d’étanchéité 220 selon l’invention permet avantageusement de pouvoir utiliser une sonde de mesure mobile en respectant les conditions d’étanchéité entre les deux veines.The measurement probe 210 can be fixed or mobile. However, the sealing device 220 according to the invention advantageously makes it possible to be able to use a mobile measuring probe while respecting the sealing conditions between the two veins.
A cet effet, la sonde de mesure peut être mise en mouvement par un dispositif piloté manuellement ou encore de manière automatique.For this purpose, the measuring probe can be set in motion by a device controlled manually or even automatically.
Le joint d’étanchéité 250 sert de liaison dynamique entre le fourreau 230 et la douille 240 et permet d’assurer une étanchéité dynamique entre ces deux éléments et donc entre la veine externe et la veine interne sur lesquelles le fourreau 230 et la douille 240 sont respectivement solidarisés.The seal 250 serves as a dynamic connection between the sleeve 230 and the sleeve 240 and makes it possible to ensure a dynamic seal between these two elements and therefore between the external vein and the internal vein on which the sleeve 230 and the sleeve 240 are respectively united.
L’ensemble ainsi configuré permet également de rattraper les dilatations différentielles inhérentes au fonctionnement de la turbomachine, et notamment les dilatations différentielles axiales entre le fourreau 230 (et donc le carter externe 120 sur lequel il est solidaire) et le carter interne 130 et les dilatations différentielles radiales entre le carter interne 130 et le fourreau 230.The assembly thus configured also makes it possible to compensate for the differential expansions inherent in the operation of the turbomachine, and in particular the axial differential expansions between the sleeve 230 (and therefore the outer casing 120 on which it is integral) and the internal casing 130 and the expansions radial differentials between the inner casing 130 and the sheath 230.
En outre, la douille 240 présente un logement 243 ménagé entre la portion supérieure 241 de la douille 240 et la portion inférieure 242 de la douille 240. Le logement 243 est orientée de manière à être débouchant au niveau de la partie radialement interne de la douille 240 (i.e. en prenant comme axe de référence l’axe de révolution de la douille). Le logement 243 est configuré pour recevoir et maintenir en position un deuxième moyen d’étanchéité 260 logé à l’intérieur dudit logement 243 assurant en coopération avec la sonde de mesure 210 une étanchéité de part et d’autre du passage 205 ménagé par le fourreau 230 et la douille 240.In addition, the sleeve 240 has a housing 243 formed between the upper portion 241 of the sleeve 240 and the lower portion 242 of the sleeve 240. The housing 243 is oriented so as to open out at the level of the radially internal part of the sleeve 240 (i.e. taking as reference axis the axis of revolution of the sleeve). The housing 243 is configured to receive and hold in position a second sealing means 260 housed inside said housing 243 ensuring, in cooperation with the measurement probe 210, a seal on either side of the passage 205 provided by the sheath. 230 and the socket 240.
Le deuxième moyen d’étanchéité 260 est par exemple une coupelle mobile de forme annulaire logée à l’intérieur dudit logement 243.The second sealing means 260 is for example a mobile cup of annular shape housed inside said housing 243.
La coupelle mobile 260 présente un orifice de passage 261 présentant un diamètre ajusté au diamètre externe de la sonde de mesure 210 destinée à traverser la coupelle mobile 260 comme illustré à la figure 1.The mobile cup 260 has a passage orifice 261 having a diameter adjusted to the external diameter of the measurement probe 210 intended to pass through the mobile cup 260 as illustrated in FIG. 1.
La coupelle mobile 260 permet d’isoler la veine interne 150 de l’intérieur du fourreau 230, l’écoulement de la veine interne 150 étant bloqué dans la portion inférieure 242 de la douille 240. La coupelle mobile 260 permet en outre d’autoriser le déplacement axial de la sonde de mesure 210 du fait des dilatations axiales, par déplacement axial de la coupelle mobile à l’intérieur du logement 243 de la douille 240.The mobile cup 260 makes it possible to isolate the internal vein 150 from the interior of the sheath 230, the flow of the internal vein 150 being blocked in the lower portion 242 of the sleeve 240. The mobile cup 260 also makes it possible to authorize the axial displacement of the measuring probe 210 due to the axial expansions, by axial displacement of the mobile cup inside the housing 243 of the sleeve 240.
Le diamètre de l’orifice 261 de la coupelle mobile 260 est ajusté à celui de la sonde de mesure 210, pour assurer l’étanchéité à ce niveau coupelle/sonde. Par ailleurs, la coupelle mobile 260 est emprisonnée dans une cavité, dont l’épaisseur est légèrement supérieure à celle de la coupelle mobile 260, laquelle coupelle est, donc mobile en translation dans son logement. De ce fait, la sonde de mesure 210 est mobile radialement (dans l’orifice 261 de la coupelle mobile 260) et l’ensemble sonde + coupelle peut de déplacer en translation par rapport à la douille 241, pour encaisser les dilatations différentielles qui existent entre les deux carters 120 et 130, qu’ils soient axiaux ou azimutaux (si l’un "tourne" par rapport à l’autre, ou toute combinaison de ses deux mouvements).The diameter of the orifice 261 of the mobile cup 260 is adjusted to that of the measuring probe 210, to ensure sealing at this cup/probe level. Furthermore, the mobile cup 260 is imprisoned in a cavity, the thickness of which is slightly greater than that of the mobile cup 260, which cup is, therefore, mobile in translation in its housing. As a result, the measuring probe 210 is radially mobile (in the orifice 261 of the mobile cup 260) and the probe + cup assembly can move in translation relative to the sleeve 241, to accommodate the differential expansions that exist. between the two housings 120 and 130, whether axial or azimuth (if one "rotates" relative to the other, or any combination of its two movements).
La coupelle mobile 260 permet également d’autoriser le déplacement radial de la sonde de mesure 210 dans la turbomachine afin de réaliser des explorations radiales de la veine interne d’écoulement. La coupelle est métallique pour résister à l’environnement à la fois d’un point de vue thermique, chimique, … et est choisi compatible avec celui de la sonde, c’est-à-dire que sa dureté est plus faible que celle constituant la sonde afin de ne pas endommager ladite sonde.The mobile cup 260 also makes it possible to authorize the radial displacement of the measuring probe 210 in the turbomachine in order to carry out radial explorations of the internal flow stream. The cup is metallic to withstand the environment both from a thermal and chemical point of view, etc. and is chosen to be compatible with that of the probe, i.e. its hardness is lower than that constituting the probe so as not to damage the said probe.
Ainsi, la solution technique exposée ci-dessus permet de réaliser deux degrés d’étanchéité complémentaires : une première étanchéité réalisée par la coupelle mobile 260 et une deuxième étanchéité réalisée par le joint d’étanchéité 250 assurant une étanchéité dynamique entre le fourreau 230 et la douille 240.Thus, the technical solution described above makes it possible to achieve two complementary degrees of sealing: a first sealing achieved by the movable cup 260 and a second sealing achieved by the seal 250 ensuring a dynamic sealing between the sheath 230 and the socket 240.
Comme mentionné précédemment, le joint d’étanchéité 250 assure une étanchéité dynamique entre les veines externe 140 et interne 150 tout en assurant un rattrapage des dilatations différentielles (axiales et radiales) entre les carters 120, 130.As mentioned previously, the seal 250 provides dynamic sealing between the external 140 and internal 150 veins while ensuring compensation for differential expansion (axial and radial) between the casings 120, 130.
La coupelle mobile 260 assure une étanchéité dynamique entre l’intérieur du fourreau 230 et la veine interne 150 tout en autorisant le déplacement axial de la sonde du fait des dilatations différentielles, ainsi que le déplacement radial de la sonde de mesure 210 permettant de modifier la position radiale dans la veine de la sonde de mesure 210.The mobile cup 260 provides a dynamic seal between the interior of the sheath 230 and the internal vein 150 while allowing the axial displacement of the probe due to the differential expansions, as well as the radial displacement of the measuring probe 210 making it possible to modify the radial position in the vein of the measuring probe 210.
En fonction des conditions de pression dans les veines d’écoulement externe et interne, et du différentiel de pression entre les deux veines d’écoulement, il est également envisagé de ménager un flux de ventilation au travers du fourreau afin d’y garantir des conditions aérothermiques maîtrisées compatibles avec l’environnement de la sonde. Ainsi si la pression dans le flux 140 est supérieure à celle dans le flux 150, il est possible de ménager quelques orifices de petites dimensions dans le fourreau 232 au travers desquels un petit débit de fluide s’écoulera naturellement. Ainsi la cavité 205 sera ventilée, contribuant d’une part au refroidissement de la sonde 210 et à la ventilation de la zone d’eau morte au niveau du pied de la douille, là où elle est soudée à la paroi 130 (zone 132).Depending on the pressure conditions in the external and internal flow paths, and the pressure differential between the two flow paths, it is also envisaged to provide a ventilation flow through the sheath in order to guarantee conditions there. controlled aerothermal temperatures compatible with the environment of the probe. Thus, if the pressure in the stream 140 is greater than that in the stream 150, it is possible to provide a few small-sized orifices in the sheath 232 through which a small flow of fluid will flow naturally. Thus the cavity 205 will be ventilated, contributing on the one hand to the cooling of the probe 210 and to the ventilation of the dead water zone at the level of the foot of the sleeve, where it is welded to the wall 130 (zone 132) .
Claims (10)
- un premier corps (230) configuré pour être positionné à l’intérieur dudit premier compartiment moteur (140) et solidarisé au carter externe (120),
- un deuxième corps (240) configuré pour être positionné à l’intérieur dudit premier compartiment moteur (140) et solidarisé au carter interne (130), le premier corps (230) et le deuxième corps (240) délimitant un passage (205) à l’intérieur du premier compartiment moteur (130) pour l’introduction de ladite sonde de mesure (210) ;
- un premier moyen d’étanchéité (250) configuré pour assurer une liaison mobile et étanche entre le premier corps (230) et le deuxième corps (240) ;
- un deuxième moyen d’étanchéité (260) ménagé à l’intérieur dudit passage (205) configuré pour coopérer avec ladite sonde de mesure (210) et pour assurer une étanchéité entre les deux extrémités dudit passage (205) ménagé par ledit premier corps (230) et ledit deuxième corps (240).
- a first body (230) configured to be positioned inside said first engine compartment (140) and secured to the outer casing (120),
- a second body (240) configured to be positioned inside said first engine compartment (140) and secured to the internal casing (130), the first body (230) and the second body (240) delimiting a passage (205) to inside the first engine compartment (130) for the introduction of said measuring probe (210);
- a first sealing means (250) configured to ensure a movable and sealed connection between the first body (230) and the second body (240);
- a second sealing means (260) made inside said passage (205) configured to cooperate with said measuring probe (210) and to ensure a seal between the two ends of said passage (205) made by said first body ( 230) and said second body (240).
- ménagé au niveau dudit premier corps (230), ledit premier moyen d’étanchéité assurant un contact étanche avec ledit deuxième corps (240), ou
- ménagé au niveau dudit deuxième corps (240), ledit premier moyen d’étanchéité assurant un contact étanche avec ledit premier corps (230).
- formed at said first body (230), said first sealing means providing sealing contact with said second body (240), or
- provided at said second body (240), said first sealing means providing sealing contact with said first body (230).
- une sonde de mesure (210) destinée à traverser un premier compartiment moteur (140) d’une turbomachine et à mesurer une grandeur physique dans un deuxième compartiment moteur (150) ;
- un dispositif d’étanchéité dynamique (220) selon l’une des revendications précédentes.
- a measurement probe (210) intended to pass through a first engine compartment (140) of a turbomachine and to measure a physical quantity in a second engine compartment (150);
- a dynamic sealing device (220) according to one of the preceding claims.
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