FR3125082A1 - Systeme anti-incendie pour une turbomachine comprenant un diffuseur d’air de refroidissement et turbomachine correspondante - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système anti-incendie (30) pour une turbomachine en particulier d'aéronef, la turbomachine comprenant au moins une turbine et une cavité annulaire qui est agencée en amont d’un premier étage de la turbine et qui est alimentée en air de refroidissement via des moyens d’injection (17). Selon l’invention, le système anti-incendie comprend un diffuseur (52) annulaire destiné à être disposé dans la cavité (16) et à coopérer avec les moyens d’injection, le diffuseur s’étendant entre un bord amont (54) et un bord aval (55) suivant un axe D et étant pourvu de canaux (26) qui sont formés dans l’épaisseur d’une paroi annulaire (23) du diffuseur et qui ont un profil évolutif, les canaux débouchant chacun, d’une part dans le bord amont (54) à travers une pluralité de lumières (58), et d’autre part dans le bord aval dans une ouverture (59) annulaire, les lumières étant disposées autour de l’axe D. Figure 2
Description
Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine général des turbomachines. Elle vise en particulier un système anti-incendie installé dans une cavité alimentée en air de refroidissement et proche d’une zone chaude d’une turbomachine. L’invention concerne également une turbomachine comprenant un tel système anti-incendie.
Arrière-plan technique
Une turbomachine pour un aéronef comprend généralement, d’amont en aval et suivant le sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine, une section de compresseur, une chambre de combustion, une section de turbine. La section de compresseur comprend par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression et la section de turbine comprend par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression. La turbomachine peut comprendre une turbine libre qui est entrainée par les gaz en sortie de la turbine haute pression ou de la turbine basse pression située en amont de celle-ci. Les pièces tournantes de ces compresseurs et/ou turbines telles que des arbres et des roues sont entrainées et/ou guidées en rotation à l’aide de paliers à roulements qui sont logés dans des enceintes de refroidissement et de lubrification. Les enceintes de refroidissement et de lubrification sont agencées à proximité de zones dites chaudes qui sont exposées de manière générale à des températures élevées car ces pièces sont traversées par les gaz de la turbomachine.
A cet effet, les turbomachines sont équipées d’un système de lubrification permettant de lubrifier et/ou de refroidir le ou les palier(s) à roulements nécessaires au guidage des arbres et qui sont montés dans les enceintes de refroidissement et de lubrification. Les turbomachines sont également équipées d’un dispositif de refroidissement permettant le refroidissement des pièces situées dans des zones chaudes de la turbomachine et la pressurisation des enceintes. De manière générale, le système de lubrification et le dispositif de refroidissement sont agencés dans des espaces restreints favorisant la proximité du circuit de lubrification du système de lubrification avec des pièces de rotors situées dans la zone chaude de la turbomachine. En cas de fuite, le lubrifiant peut rencontrer dans ces zones, des conditions de température, de pression, de vitesse d’écoulement de l’air de refroidissement et de niveau de turbulence de l’air de refroidissement qui sont favorables à une auto-inflammation. Ce risque d’auto-inflammation pourrait engendrer des dégradations des pièces de rotors, voire la rupture et/ou libération des pièces tournant à haute vitesse.
L’invention a pour but d’éviter les inconvénients précités.
L’objectif de l’invention est de fournir une solution optimale permettant de limiter, voire d’empêcher une inflammation d’un fluide combustible dans une zone chaude de la turbomachine tout en étant simple et économique.
Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à un système anti-incendie pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'aéronef, la turbomachine comprenant au moins une turbine et une cavité annulaire qui est agencée en amont d’un premier étage de la turbine et qui est alimentée en air de refroidissement via des moyens d’injection, le système comprenant un diffuseur annulaire destiné à être disposé dans la cavité et à coopérer avec les moyens d’injection, le diffuseur s’étendant entre un bord amont et un bord aval suivant un axe D et étant pourvu de canaux qui sont formés dans l’épaisseur d’une paroi annulaire du diffuseur et qui ont un profil évolutif, les canaux débouchant chacun, d’une part dans le bord amont à travers une pluralité de lumières, et d’autre part dans le bord aval dans une ouverture annulaire, les lumières étant disposées autour de l’axe A.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, un tel diffuseur avec une pluralité de canaux, chacun de profil évolutif, permet d’éviter les recirculations d’air en guidant le flux depuis la sortie les moyens d’injection vers l’ouverture annulaire du diffuseur. De la sorte, il n’y a pas de recirculation de l’air en sortie des moyens d’injection et l’air de refroidissement conserve sa vitesse d’écoulement dans le diffuseur et aussi dans la cavité. Par ailleurs, un tel diffuseur est simple et permet de s’adapter à la géométrie de la cavité interne sans modifications substantielles.
Le système anti-incendie comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- les canaux présentent chacun une hauteur radiale qui varie en décroissant entre le bord amont et le bord aval.
- les canaux présentent chacun une largeur circonférentielle mesurée entre un premier flanc et un deuxième flanc et qui varie en croissant entre le bord amont et le bord aval.
- le diffuseur est réalisé par un procédé de fabrication additive, et préférentiellement à base de poudre.
- les canaux présentent chacun une section sensiblement de forme tronconique droit et un angle prédéterminé mesuré entre une première droite passant par un sommet d’une lumière, parallèle à l’axe principal E respectif des canaux, et une deuxième droite tangente à un flanc d’un canal, l’angle étant compris entre 9° et 24°.
- le système comprend des moyens d’étanchéité agencés entre les canaux suivant une direction circonférentielle.
- la turbomachine comprend un support de palier annulaire qui est destiné à porter au moins en partie un palier de guidage en rotation d’un arbre de la turbine et qui comprend une première bride radiale, et ce que le système comprend un couvercle destiné à être monté sur le support de palier, le couvercle étant muni d’une deuxième bride radiale fixée sur la première bride radiale par des premiers organes de fixation répartis régulièrement autour de l’axe longitudinal X, le système comprenant en outre un capot annulaire destiné à être monté sur le couvercle et à couvrir les premiers organes de fixation, le capot comprenant une paroi de fond annulaire destinée être fixée sur une portée annulaire du couvercle.
- le bord aval du diffuseur est agencé en aval d’une bordure annulaire du capot, la bordure annulaire du capot étant située de manière adjacente à une extrémité aval d’une paroi radialement interne du diffuseur.
- chaque lumière est en communication fluidique avec un injecteur des moyens d’injection.
- le diffuseur scinde la cavité annulaire en une première cavité et en une deuxième cavité.
L’invention concerne également une turbomachine en particulier d’un aéronef, ayant un axe longitudinal X et comprenant une turbine disposée en aval d’une section de turbine reliée par un arbre fournissant une puissance mécanique, une cavité annulaire agencée en amont d’un premier étage de la turbine, un dispositif de refroidissement équipé des moyens d’injection, et un système anti-incendie tel que susmentionné, le système anti-incendie étant agencé dans la cavité annulaire et les moyens d’injection étant en communication fluidique avec les canaux du système de refroidissement.
Selon la turbomachine, la turbine est une turbine liée ou une turbine libre.
Selon une autre caractéristique avantageuse, un premier flasque est agencé en amont du disque de turbine, le bord aval du diffuseur étant placé à proximité d’une extrémité libre du premier flasque avec un jeu.
Suivant encore une autre caractéristique, la turbine est disposée en aval d’une section de turbine.
Suivant encore une autre caractéristique, l’arbre est un arbre de puissance fournissant une puissance mécanique sur un arbre de sortie.
L’invention concerne en outre un aéronef comprenant au moins une turbomachine telle que susmentionnée.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
Claims (10)
- Système anti-incendie (30) pour une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'aéronef, la turbomachine (1) comprenant au moins une turbine (3) et une cavité (16) annulaire qui est agencée en amont d’un premier étage de la turbine et qui est alimentée en air de refroidissement via des moyens d’injection (17), caractérisé en ce que le système anti-incendie (30) comprend un diffuseur (52) annulaire destiné à être disposé dans la cavité (16) et à coopérer avec les moyens d’injection, le diffuseur (52) s’étendant entre un bord amont (54) et un bord aval (55) suivant un axe D et étant pourvu de canaux (26) qui sont formés dans l’épaisseur d’une paroi annulaire (23) du diffuseur (52) et qui ont un profil évolutif, les canaux (56) débouchant chacun, d’une part dans le bord amont (54) à travers une pluralité de lumières (58), et d’autre part dans le bord aval (55) dans une ouverture (59) annulaire, les lumières (58) étant disposées autour de l’axe A.
- Système anti-incendie (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les canaux (56) présentent chacun une hauteur radiale (H) qui varie en décroissant entre le bord amont (54) et le bord aval (55).
- Système anti-incendie (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (56) présentent chacun une largeur circonférentielle (LC) mesurée entre un premier flanc (57a) et un deuxième flanc (57b) et qui varie en croissant entre le bord amont (54) et le bord aval (55).
- Système anti-incendie (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diffuseur (52) est réalisé par un procédé de fabrication additive, et préférentiellement à base de poudre.
- Système anti-incendie (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (56) présentent chacun une section sensiblement de forme tronconique droit et un angle prédéterminé mesuré entre une première droite (D1) passant par un sommet d’une lumière, parallèle à l’axe principal E respectif des canaux, et une deuxième droite (D2) tangente à un flanc (57a, 57b) d’un canal (56), l’angle étant compris entre 9° et 24°.
- Système anti-incendie (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’étanchéité agencés entre les canaux (56) suivant une direction circonférentielle.
- Système anti-incendie (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbomachine (1) comprend un support de palier (21) annulaire qui est destiné à porter au moins en partie un palier (20) de guidage en rotation d’un arbre de la turbine et qui comprend une première bride radiale (22b), et ce que le système comprend un couvercle (31) destiné à être monté sur le support de palier (21), le couvercle (31) étant muni d’une deuxième bride radiale (33) destinée à être fixée sur la première bride radiale (22b) par des premiers organes de fixation (27) répartis régulièrement autour de l’axe longitudinal X, le système (30) comprenant en outre un capot (40) annulaire destiné à être monté sur le couvercle (31) et à couvrir les premiers organes de fixation (27), le capot (40) comprenant une paroi de fond (41) annulaire destinée être fixée sur une portée annulaire (36) du couvercle (31).
- Système anti-incendie (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bord aval (55) du diffuseur (52) est agencé en aval d’une bordure annulaire (44) du capot (40), la bordure annulaire (44) du capot (40) étant située de manière adjacente à une extrémité aval d’une paroi radialement interne (53a) du diffuseur (52).
- Turbomachine (1) en particulier d’un aéronef, ayant un axe longitudinal X et comprenant une turbine (3) disposée en aval d’une section de turbine reliée par un arbre fournissant une puissance mécanique sur un arbre de sortie, une cavité (16) annulaire agencée en amont d’un premier étage de la turbine (3), un dispositif de refroidissement (14) équipé des moyens d’injection, et un système anti-incendie (30) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le système anti-incendie (30) étant agencé dans la cavité (16) annulaire et les moyens d’injection étant en communication fluidique avec les canaux (56) du système de refroidissement (7).
- Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’un premier flasque (12) est agencé en amont du disque de turbine, le bord aval (25) du diffuseur étant placé à proximité d’une extrémité libre (12a) du premier flasque (12) avec un jeu (J).
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