FR2672943A1

FR2672943A1 - Compresseur de turbomachine equipe d'un dispositif de prelevement d'air.

Info

Publication number: FR2672943A1
Application number: FR9102008A
Authority: FR
Inventors: Glowacki Pierre; Antoine; Jourdain Gerard; Ernest; Andre; Payen Jean-Michel
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-08-21
Anticipated expiration: 2011-02-20
Also published as: FR2672943B1

Abstract

Compresseur de turbomachine équipé d'un dispositif de prélèvement d'air par écoulement centripète. Un espace annulaire (21) limité par deux disques (104 et 105) est occupé par des pièces séparées (23) comprenant chacune une aube et deux jambages (24 et 25) s'étendant sur un secteur angulaire et qui s'appuient sur des saillies (35, 36) des disques. Cette disposition permet de ne pas provoquer de contraintes excessives dans les pièces pendant l'échauffement du fonctionnement et de pouvoir construire ces pièces en matériau composite entre des disques de métal.

Description

COMPRESSEUR DE TURBOMACHINE EQUIPE D'UN DISPOSITIF
DE PRELEVEMENT D'AIR
DESCRIPTION
L'invention concerne un compresseur de turbomachine équipé d'un dispositif de prélèvement d'air.

Il est souvent nécessaire de prélever de l'air des compresseurs de turbomachines d'avions afin de refroidir d'autres parties de ces machines, telles que les turbines, qui sont portées à des températures plus élevées.

Les dispositifs construits pour assurer cette fonction permettent de soutirer une partie de la veine d'air qui circule dans un compresseur en la soumettant à un écoulement centripète provoqué par un moyen d'accélération qui crée une pression dynamique. On aboutit à la disposition représentée à la figure 1, où les références 1 et 2 désignent un compresseur et une turbine qui est située en aval de celui-là. L'air pénètre longitudinalement dans le compresseur 1 par les flèches F.La plus grande partie continue de circuler longitudinalement et aboutit directement à la turbine 2, mais une partie est soumise à un écoulement de prélèvement en une zone de prélèvement 3 et circule désormais suivant la flèche
F' : l'écoulement est tout d'abord centripète, puis à nouveau longitudinal dans une conduite percée suivant l'axe de la turbomachine, et enfin centrifuge pour rejoindre l'écoulement principal dans la turbine 2.

Un exemple déjà fabriqué de dispositif de prélèvement d'air 3 est représenté sur la figure 2.

Il comprend un disque arrière 4 et un disque avant 5 sensiblement plans et parallèles, reliés par une virole 6 circonférentielle qui est en fait d'une pièce avec le disque arrière 4. La virole 6 présente un
perçage de prélèvement d'air 7 dirigé radialement et une couronne de bridage 8 qui s'étend dans un plan transversal et porte des perçages de boulonnage 9.

D'autres perçages de boulonnage 10 sont situés suivant la même disposition à travers le disque avant 5, et des boulons non représentés sont enfilés dans les perçages de boulonnages 9 et 10 pour réaliser l'assem- blage des disques 4 et 5. La virole 6 et le disque avant 5 possèdent par ailleurs des surfaces circulaires Il qui permettent de les centrer mutuellement.

L'assemblage des disques 4, 5 et des viroles 6 forme en fait le rotor 12 du compresseur 1, autour duquel s'étend le stator 13. Le rotor et le stator 12 et 13 délimitent une veine annulaire 14 dans laquelle l'air comprimé s'écoule, et ils portent des ailettes de compression et de redressement 15.

Une partie de l'air passe dans les perçages de prélèvement d'air 7 et subit l'effet d'une pièce d'accélération de l'air 16. Cette pièce 16 comporte deux jambages 17 et 19 reliés par des aubes 18. Les jambages 17 et 19 consistent en des flasques ou des couronnes planes sensiblement parallèles aux disques 4 et 5, et les aubes 18 sont, comme leur nom l'indique, des parois d'orientation radiale perpendiculaires aux jambages 17 et 19.

Le jambage avant 19 est relié à une collerette 20 qui est comprimée entre le disque avant 5 et la couronne de bridage 8 par les boulons. Si on excepte ce moyen de fixation, la pièce d'accélération de l'air prélevé 16 est entièrement dégagée des autres pièces à l'intérieur de l'espace annulaire 21 limité par les disques 4 et 5 et la virole 6.

Cette conception présente deux inconvénients principaux. Tout d'abord, une bonne partie de l'air prélevé contourne la pièce d'accélération 16 et ne subit donc pas d'accélération. On souhaite d'autre part pouvoir construire la pièce d'accélération 16 en matériau composite afin notamment d'alléger le rotor 12, mais la collerette de bridage 20 comprimée par un boulon entre deux pièces métalliques subirait des contraintes inadmissibles à la température plus élevée de fonctionnement, car le coefficient de dilatation des matériaux métalliques est environ trois à quatre fois supérieur à celui des composites.

C'est pour éviter ces inconvénients que la présente invention a été élaborée. Elle consiste en ce que, dans un compresseur de turbomachine équipé d'un dispositif de prélèvement d'air par écoulement centripète comprenant deux disques assemblés par une virole circonférentielle extérieure munie de perçages, de manière à délimiter un intervalle annulaire occupé par un moyen d'accélération de l'air prélevé formé de deux parois sensiblement parallèles aux disques et d'aubes reliant les parois, le moyen d'accélération de l'air prélevé est divisé en plusieurs pièces comprenant une ou plusieurs aubes et une portion des parois, les portions des parois occupant chacune un secteur angulaire de l'intervalle annulaire, les disques comportant des saillies entre lesquelles les portions des parois sont au moins partiellement Logées.

Les pièces du moyen d'accélération sont donc soutenues de manière relativement souple par les disques, sans qu'il faille recourir à un moyen de fixation rigide tel qu'un boulonnage.

Les disques et la virole sont avantageusement assemblés par des boulons dirigés longitudinalement.

Des pièces d'absorption de jeux peuvent être insérées dans les creux entre les parois et les disques.

On va maintenant décrire L'invention plus en détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif :
- la figure 1 dejà décrite représente la constitution générale d'une turbomachine ;
- la figure 2 déjà décrite représente une conception de l'art antérieur ;
- la figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention ; et
- les figures 4 et 5 représentent deux variantes de réalisation concrètes conformément à la figure 3, les pièces du moyen d'accélération de l'air prélevé étant données en perspective.

On se reporte aux figures 3, 4 et 5. De nombreux éléments sont les mêmes que dans l'art antérieur décrit auparavant et portent les mêmes références. Ils ne seront pas mentionnés davantage ici. On retrouve en particulier la virole 6, les perçages de prélèvement d'air 7 et la couronne de bridage 8 ainsi que deux disques, mais qui sont ici référencés 104 et 105 car ils diffèrent des disques 4 et 5 par quelques détails sur lesquels on reviendra. Les boulons sont cette fois représentés et portent la référence 22. Toutefois, ils compriment ici directement la couronne de bridage 8 sur Le disque avant 5.

Le moyen d'accélération de l'air prélevé est ici divisé en plusieurs pièces 23 comprenant chacune deux jambages 24 et 25 et une aube 26 qui les relie. Outre que les jambages 24 et 25 ne s'étendent plus sur une circonférence complète comme les jambages 17 et 19, ils présentent une forme irrégulière : leur extension angulaire s'amincit en direction radiale, de l'extérieur vers l'intérieur : ils portent un bord externe 27 ou 28 en arc de cercle et assez étendu, mais le jambage avant 25 ne s'étend que jusqu'aux deux tiers environ de l'aube 26, à un emplacement 29 où sa largeur devient égale à l'épaisseur de l'aube 26. Le jambage arrière 24 s'étend sur toute la hauteur de l'aube 26 mais s'achève par une partie interne 30 de faible largeur qui est terminée par un bord interne 31.

Les jambages 24 et 25 sont gauches car ils s'appuient pratiquement sur les faces des disques 104 et 105 qui donnent sur l'intervalle annulaire 21. Or, les disques 104 et 105 s'épaississent en direction de l'axe de la turbomachine. Les aubes 26 s'élargissent donc vers les orifices de prélèvement d'air 7 et ne sont plus rectangulaires comme dans la réalisation antérieure.

Le disque arrière 104 comporte un redan externe 35 et un redan interne 36 devant lesquels les bords externe 27 et interne 31 des jambages arrière 24 viennent en face.

Le disque avant 105 comporte des tenons 37 non loin de la couronne de bridage 8 et des boulons 22, qui s'élargissent vers l'intérieur pour former des ajustements en queue d'aronde délimitant des logements dans lesquels les parties des jambages 25 avant qui sont adjacentes au bord externe 28 sont emprisonnées.

On a représenté sur la figure 4 des feuilles de clinquant 38 qui recouvrent les jambabes 24 et 25 près de leurs bords externes 27 et 28 de manière à combler les jeux dans les ajustements en queue d'aronde et contre le redan externe 35. L'usure due aux frottements par vibration est ainsi empêchée.

La figure 5 est semblable à la figure 4 si ce n'est que les feuilles de clinquant 38 sont remplacées par des pièces métalliques de renfort qui jouent le même rôle et comportent une partie externe 40 qui vient coiffer les bords externes 27 et 28 et une partie d'appui 41 qui est appliquée contre les faces internes des jambages 24 et 25.

Ces dispositions permettent un montage relativement souple des pièces 23 d'accélération dans l'espace annulaire 21, qui évite des concentrations de contraintes excessives dues aux dilatations différentielles et permet de construire les pièces 23 en matériau composite. Par ailleurs, les boulons 22 n'ont plus aucun rôle dans la fixation de ces pièces.

Le montage de l'ensemble consiste tout d'abord, après avoir disposé le moyen pour absorber les jeux, à insérer les jambages avant 25 entre les queues d'aronde du disque avant 105. Le disque arrière 104 est ensuite approché des jambages arrière 24, puis les boulons 22 sont serrés jusqu'à bloquer la couronne de bridage 8 contre le disque avant 105.

L'invention peut être mise en oeuvre d'autres manières, en modifiant notamment la forme des redans, des saillies ou des logements qu'elles délimitent.

Un matériau dans lequel on peut construire les pièces 23 est une matrice en verre renforcée de fibres de verre.

Claims

REVENDICATIONS

1. Compresseur de turbomachine équipé d'un dispositif de prélèvement d'air par écoulement centripète (3) comprenant deux disques (104, 105) assemblés par une virole (6) circonférentielle extérieure, munie de perçages (7), de manière à délimiter un intervalle annulaire (21), l'intervalle étant occupé par un moyen d'accélération de l'air prélevé formé de deux parois sensiblement parallèles aux disques et d'aubes (26) reliant les parois, caractérisé en ce que le moyen d'accélération de l'air prélevé est divisé en plusieurs pièces (33) comprenant une ou plusieurs aubes et une portion (24, 25) des parois, les portions des parois occupant chacune un secteur angulaire de l'intervalle annulaire, les disques comportant des saillies (35, 36, 37) entre lesquelles les portions des parois sont au moins partiellement logées.

2. Compresseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les disques et la virole sont assemblés par des boulons (22) dirigés longitu di na lement.

3. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des pièces d'absorption de jeux (37, 38) insérées entre les portions des parois et les saillies.

4. Comprcsseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces (23) du moyen d'accélération de l'air prélevé sont en matériau composite.

5. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une des portions de paroi de chaque pièces (23) est logée entre des saillies (35, 36) d'un des disques (104) qui viennent en face de bords radiaux externe et interne (27, 31) de ladite portion de paroi, et en ce que l'autre portion de paroi est partiellement logée dans l'autre disque par des saillies (37) en queue d'aronde.