FR3038351B1 - Redresseur de soufflante pour turbomachine a double flux - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un redresseur de soufflante (30) pour turbomachine à double flux comprenant : - une pluralité d'aubes (31) démontables comprenant un corps principal allongé (32) aux extrémités duquel sont agencées une première partie d'extrémité (33) et une deuxième partie d'extrémité (34), - une virole (36) annulaire comprenant des ouvertures (39) accueillant chacune la deuxième partie d'extrémité (34) d'une aube (31), une surface extérieure (37) agencée en regard de la première partie d'extrémité (37) des aubes (31) et une surface intérieure (38) disposée à l'opposé de la surface extérieure (37), - un élément d'étanchéité (40) formant une bande (41) placée contre la virole (36), ladite bande (41) étant pourvue d'au moins une ouverture (42) disposée en regard d'une ouverture (39) de la virole (36) et accueillant la deuxième partie d'extrémité (34) d'une aube (31) sans jeu entre l'élément d'étanchéité (40) et l'aubes (31), la bande (41) étant placée contre la surface intérieure (38) de la virole (36), de sorte à limiter les perturbations du flux de gaz s'écoulant le long de la surface extérieure (37) de la virole (36), lorsque le redresseur de soufflante (30) est monté dans la turbomachine.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L’invention concerne le domaine des redresseurs de soufflante de turbomachine. Plus précisément, l’invention concerne un redresseur de soufflante de turbomachine comprenant des aubes démontables.
ETAT DE L’ART
La figure 1 illustre un exemple connu de turbomachine à double flux 1. La turbomachine à double flux 1 comprend une manche d’air 2 par laquelle un flux de gaz pénètre dans la turbomachine et dans laquelle le flux de gaz traverse une soufflante 3. En aval de la soufflante 3, le flux de gaz se sépare en un flux de gaz primaire s’écoulant dans une veine primaire 4 et un flux de gaz secondaire s’écoulant dans une veine secondaire 5 entourant la veine primaire 4. Dans la veine primaire 4, le flux primaire traverse, d’amont en aval, un compresseur basse pression 6, un compresseur haute pression 7, une chambre de combustion 8, une turbine haute pression 9 une turbine basse pression 10, et un carter d’échappement 11 des gaz auquel est reliée une tuyère d’échappement (non représentée). Dans la veine secondaire 5, le flux secondaire traverse un redresseur de soufflante 12, puis vient se mélanger au flux primaire au niveau de la tuyère d’échappement. Le redresseur de soufflante (ou « Outlet Guide Vane » selon la terminologie anglo-saxonne) a pour fonction de redresser le flux tourbillonnaire généré par la soufflante situé en amont, afin de créer un flux axial.
Le redresseur de soufflante 12 est illustré plus en détail à la figure 2. II comprend une pluralité d’aubes 13 démontables individuellement et présentant chacune un corps principal 14 aux extrémités duquel sont agencées une première partie d’extrémité 15 fixée de manière réversible à un carter extérieur (non représenté) et une deuxième partie d’extrémité 16 formant une plateforme.
Le redresseur de soufflante 12 comprend en outre une virole 17 annulaire s’étendant autour de l’axe de la turbomachine et entourée par le carter extérieur. La virole 17 et le carter extérieur définissent la veine secondaire 5. La virole 17 présente des ouvertures 18 ménagées sur toute la circonférence de la virole 17 et configurées pour recevoir la deuxième partie d’extrémité 16 de chacune des aubes 13.
Un joint en matière plastique 19 est généralement interposé entre chacune des aubes 13 et les bords de l’ouverture 18 qui leur est associée, de sorte à éviter l’usure de contact entre les aubes 13 et la virole 17 et à assurer l’étanchéité entre l’intérieur et l’extérieur de la virole 17. Pour cela, des joints 19 sous forme de bande individuelle sont placés contre la surface extérieure 20 de la virole 17, sur toute la circonférence de la virole 17. Les joints 19 présentent chacun une ouverture 21 de forme complémentaire avec la deuxième partie d’extrémité 16 des aubes 13 et une nervure 22 épousant le bord de l’ouverture 21 qui est insérée dans les ouvertures 18 de la virole 17 de sorte à s’interposer entre la deuxième partie d’extrémité 16 des aubes 13 et les ouvertures 18 de la virole 17. Les nervures 22 sont de plus grandes dimensions que les ouvertures 18 de la virole 17, de sorte à permettre un emboîtement élastique des joints 19 dans les ouvertures 18.
Une telle configuration du redresseur de soufflante 12 permet de monter et de démonter les aubes 13 individuellement, lorsque la turbomachine 1 est installée dans un aéronef. Les aubes 13 étant soumises aux impacts de corps étrangers dans le flux de gaz, le fait qu’elles puissent être montées/démontées individuellement est particulièrement avantageux.
Le montage et le démontage des aubes 13 se fait ainsi par l’extérieur de la virole 17. Cela est préférable dans la mesure où de cette manière les aubes 13 peuvent être remplacées sans retour de la turbomachine 1 à l’atelier.
Cependant, dans une telle configuration du redresseur de soufflante 12, les joints 19 ne sont jamais parfaitement alignés entre eux ce qui crée des irrégularités de surface, des ressauts qui perturbent l’écoulement des gaz dans la veine secondaire 5, diminuant de ce fait les performances aérodynamiques de la turbomachine 1.
Il existe donc un besoin d’améliorer la géométrie de surface de la veine secondaire 5.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention répond à ce besoin en proposant un redresseur de soufflante pour turbomachine dans lequel l’élément assurant l’étanchéité entre l’intérieur et l’extérieur de la virole et empêchant le contact entre les aubes et la virole est placé à l’intérieur dé 1a virole, de sorte qu’il ne risque pas de perturber le flux de gaz s’écoulant à l’extérieur de la virole, lorsque le redresseur de soufflante est installé dans la turbomachine.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un redresseur de soufflante pour turbomachine à double flux comprenant : - une pluralité d’aubes démontables comprenant un corps principal allongé aux extrémités duquel sont agencées une première partie d’extrémité et une deuxième partie d’extrémité, - une virole annulaire comprenant des ouvertures accueillant chacune la deuxième partie d’extrémité d’une aube, une surface extérieure agencée en regard de la première partie d’extrémité des aubes et une surface intérieure disposée à l’opposé de la surface extérieure, - au moins une bande formant un élément d’étanchéité, placée contre la virole, ladite bande étant pourvue d’au moins une ouverture disposée en regard d’une ouverture de la virole et accueillant la deuxième partie d’extrémité d’une aube sans jeu entre l’élément d’étanchéité et l’aube, la bande étant placée contre la surface intérieure de la virole, de sorte à limiter les perturbations du flux de gaz s’écoulant le long de la surface extérieure de la virole, lorsque le redresseur de · soufflante est monté dans la turbomachine.
Avantageusement, la deuxième partie d’extrémité d’une aube est accueillie avec un jeu entre elle et le bord de l’ouverturecorrespondante de la virole.
Avantageusement, plusieurs bandes successives forment l’élément d’étanchéité, les bandes étant placées côte à côte de sorte à former un anneau s’étendant sur toute la circonférence de la virole. Préférentiellement, chaque bande est pourvue de plusieurs ouvertures de sorte que chaque bande est associée à plusieurs aubes.
Avantageusement, la surface intérieure de la virole présente une gorge annulaire dans laquelle sont logées la ou les bandes.
Avantageusement, la deuxième partie d’extrémité d’au moins une aube est munie d’un chanfrein facilitant l’insertion de la deuxième partie d’extrémité à travers l’ouverture correspondante de la virole.
Avantageusement, la ou les bandes présentent une face placée contre la surface intérieure de la virole et fixée à celle-ci par l’intermédiaire d’un revêtement adhésif.
Avantageusement, la ou les bandes sont formées par injection d’un matériau plastique contre la surface intérieure de la virole.
Avantageusement, l’élément d’étanchéité comprend un élastomère, de préférence du silicone. L’invention a également pour objet une turbomachine à double flux comprenant un redresseur de soufflante tel que précédemment décrit. L’invention a également pour objet un aéronef comprenant une turbomachine à double flux telle que précédemment décrite.
PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatif et sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, en coupe et partielle, d’un exemple connu de turbomachine à double flux ; - la figure 2 est une vue en perspective, partielle et éclatée, du redresseur de soufflante de la turbomachine illustrée à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective, partielle, d’un redresseur de soufflante selon un mode de réalisation de l’invention ; - la figure 4 est une vue en coupe d’un détail du redresseur de soufflante illustré à la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de perspective d’un élément d’étanchéité selon un mode de réalisation de l’invention ; - la figure 6 est une vue en coupe, partielle, du redresseur de soufflante illustré à la figure 3, lors de son montage ; - les figures 7a et 7b illustrent des vues en coupe, partielle, d’un redresseur de soufflante selon un autre mode de réalisation que celui représenté à la figure 3, lors de son montage.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 3 montre un redresseur de soufflante 30 pour une turbomachine à double flux (non représentée) selon un mode de réalisation de l’invention.
Le redresseur de soufflante 30 comprend une pluralité d’aubes 31 démontables individuellement. Les aubes 31 présentent chacune un corps principal allongé 32 aux extrémités duquel sont agencées une première partie d’extrémité 33 et une deuxième partie d’extrémité 34 (figure 4).
La première partie d’extrémité 33 est destinée à être fixée de manière réversible à un carter extérieur (non représenté) de la turbomachine. Pour cela, la première partie d’extrémité 33 présente la forme d’une plateforme s’étendant globalement perpendiculairement à la direction longitudinale de l’aube 31. Des orifices 35 adaptés pour recevoir des éléments de fixation de type mâle (non représentés), par exemple des vis, sont en outre ménagés dans la première partie d’extrémité 33. De cette manière, les aubes 31 sont démontables par rapport au carter extérieur.
Le redresseur de soufflante 30 comprend en outre une virole 36 annulaire destinée à s’étendre dans l’axe longitudinal de la turbomachine. Lorsque le redresseur de soufflante 30 est installé dans la turbomachine, la virole 36 est entourée par le carter extérieur et ils définissent entre eux la veine secondaire de la turbomachine à double flux. La virole 36 présente une surface extérieure 37 agencée en regard de la première partie d’extrémité 33 des aubes 31 - et du carter extérieur lorsque le redresseur de soufflante 30 est installé dans la turbomachine - et une surface intérieure 38 disposée à l’opposé de la surface extérieure 37.
La virole 36 comprend des ouvertures 39 ménagées à intervalle régulier sur toute sa circonférence. Les ouvertures 39 accueillent la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31. Les ouvertures 39 sont de forme complémentaire avec la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31. Toutefois, les ouvertures 39 sont de plus grandes dimensions que la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31 de sorte à assurer un jeu 40 entre la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31 et le bord des ouvertures 39 de la virole 36 comme cela est illustré à la figure 4.
Le redresseur de soufflante 30 comprend un élément d’étanchéité 41 comprenant une bande 41 placée contre la surface intérieure 38 de la virole 36. La bande 41 est pourvue d’ouvertures 42 disposées en regard des ouvertures 39 de la virole 36 et accueillant la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31 sans jeu entre l’élément d’étanchéité 41 et les aubes 31. Toutefois, les ouvertures 42 sont de forme complémentaire avec la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31. Les ouvertures 42 sont de dimensions sensiblement égales ou inférieures à la section transversale des aubes 31, de sorte à assurer un montage sans jeu entre l’élément d’étanchéité 41 et les aubes 31 comme cela est illustré à la figure 4.
De cette manière, l’élément d’étanchéité 41 assure le maintien de la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31 à l’intérieur de la virole 36, empêche un contact direct entre les aubes 31 et la virole 36 et amortit les vibrations des aubes 31. L’élément d’étanchéité 41 permet en outre de s’assurer de l’étanchéité entre l’extérieur (la veine secondaire) et l’intérieur de la virole 36. Par ailleurs, les aubes 31 sont démontables par rapport à la virole 36.
En outre, la veine secondaire est formée par la virole 36 elle-même, notamment par sa surface extérieure 37, qui est usinée suivant une forme de révolution régulière. Le flux de gaz s’écoulant dans la veine secondaire n’est donc plus perturbé par les irrégularités de surface causés par les joints qui étaient présentent dans l’art antérieur et les performances aérodynamiques de la turbomachine s’en trouvent améliorées. L’élément d’étanchéité comprend par exemple une unique bande 41 annulaire s’étendant sur toute la circonférence de la virole 36. Alternativement, l’élément d’étanchéité comprend plusieurs bandes 41 successives placées côté à côte de sorte à former un anneau s’étendant sur toute la circonférence de la virole 36 (figure 5). Cela permet notamment de limiter les écarts de centrage entre les ouvertures 42 de l’élément d’étanchéité et les ouvertures 39 de la virole 36. Préférentiellement, chaque bande 41 est pourvue de plusieurs ouvertures 42 de sorte que chaque bande 41 est associée à plusieurs aubes 31. Cela permet de faciliter et d’accélérer le montage de l’élément d’étanchéité 41.
Avantageusement, la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31 est munie d’un chanfrein 43 de sorte à éviter que la deuxième partie d’extrémité 34 des aubes 31 ne détériore l’élément d’étanchéité 41 lors de son insertion dans une ouverture 42 de l’élément d’étanchéité 41.
Avantageusement, la surface intérieure 38 de la virole 36 comprend une gorge annulaire 44 dans laquelle sont logés la ou les bandes 41.
Dans l’exemple illustré à la figure 3, la ou les bandes 41 de l’élément d’étanchéité présentent une face 45 placée contre la surface intérieure 38 de la virole 36 et fixée à celle-ci par l’intermédiaire d’un revêtement adhésif 46. Le matériau de la ou les bandes 41 peut comprendre un élastomère. L’élément d’étanchéité est par exemple monté comme suit : - un poignard de centrage 50 est placé dans chacune des ouvertures 39 de la virole 36 en regard desquelles on souhaite placer la bande 41 ; - les ouvertures 42 de la bande 41 sont enfilées sur les poignards de centrage 50 de sorte que la face 45 sur laquelle le revêtement adhésif 46 a été préalablement appliqué soit disposée en regard de la surface intérieure 38 de la virole 36. Les poignards de centrage 50 permettent ainsi d’assurer le centrage des ouvertures 39 et 42 l’une par rapport à l’autre ; - la face 45 est plaquée contre la surface intérieure 38 de la virole 36, de sorte à coller la bande 41 à la surface intérieure 38 de la virole 36 comme cela est illustré à la figure 6 ; - les poignards de centrage 50 sont retirés ; et - les aubes 31 sont insérées dans les ouvertures 39, 42 correspondantes de la virole 36 et de la bande 41.
Dans la variante illustrée aux figures 7a et 7b, la ou les bandes 41 sont formées par injection d’un matériau élastomère contre la surface intérieure 38 de la virole 36. Pour cela, la virole 36 comprend un évidement en forme de gorge annulaire 44, l’évidement étant ouvert du côté de la surface intérieure 38. Dans ce mode de réalisation, la ou les bandes 41 sont formées à partir de silicone, par exemple à partir de silicone RTV (de la terminologie anglo-saxonne « Room Température Vulcanization ») ou vulcanisable à froid. De préférence, une bande 41 unique est formée par injection sur toute la circonférence de la virole 36. L’élément d’étanchéité est par exemple appliqué comme suit : - un outil 60 est positionné contre la surface intérieure 38 de la virole 36 de sorte que des ouvertures 61 ménagées dans l’outil 60 soient positionnées en regard des ouvertures 39 de la virole 36. L’outil 60 permet ainsi d’isoler la gorge annulaire 44 de la surface intérieure 38 de la virole 36 ; - un poignard de centrage 50 est placé dans les ouvertures 39 de la virole 36 en regard desquelles on souhaite placer la bande 41 et dans les ouvertures 61 correspondantes de l’outil 60. La gorge annulaire 44, les poignards de centrage 50 et l’outil 60 délimitent ainsi un espace d’injection 62 comme cela est illustré à la figure 7a ; - la bande 41 est formée par injection d’un matériau élastomère dans l’espace d’injection 62, le poignard de centrage 50 assurant la formation des ouvertures 42 dans la bande 41 (figure 7b) ; - les poignards de centrage 50 et l’outil 60 sont retirés ; - les aubes 31 sont insérées dans les ouvertures 39, 42 correspondantes de la virole 36 et de la bande 41.
Selon cette variante, les poignards de centrage 50 présentent des dimensions transversales adaptées pour former les ouvertures 42 de la ou des bandes 41 et assurer un contact sans jeu entre la ou les bandes 41 et les aubes 31.
La présente invention est aussi bien applicable à des aubes 31 formées à partir d’un matériau métallique que d’un matériau composite.
Le redresseur de soufflante 30 proposé a pour avantage de présenter un élément d’étanchéité 41 placé à l’intérieur de la virole 36, ce qui évite de perturber le flux de gaz s’écoulant dans la veine secondaire formée entre la surface extérieure 37 de la virole 36 et le carter extérieur, lorsque le redresseur de soufflante 30 est installé dans la turbomachine. Les performances aérodynamiques de la turbomachine sont améliorées.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Redresseur de soufflante (30) pour turbomachine à double flux comprenant : - une pluralité d’aubes (31) démontables comprenant un corps principal allongé (32) aux extrémités duquel sont agencées une première partie d’extrémité (33) et une deuxième partie d’extrémité (34), - une virole (36) annulaire comprenant des ouvertures (39) accueillant chacune la deuxième partie d’extrémité (34) d’une aube (31), une surface extérieure (37) agencée en regard de la première partie d’extrémité (33) des aubes (31) et une surface intérieure (38) disposée à l’opposé de la surface extérieure (37), - au moins une bande (41) formant un élément d’étanchéité, placée contre la virole (36), ladite bande (41) étant pourvue d’au moins une ouverture (42) disposée en regard d’une ouverture (39) de la virole (36) et accueillant la deuxième partie d’extrémité (34) d’une aube (31) sans jeu entre l’élément d’étanchéité (41) et l’aube (31), le redresseur de soufflante (30) étant caractérisé en ce que la bande (41) est placée contre la surface intérieure (38) de la virole (36), de sorte à limiter les perturbations du flux de gaz s’écoulant le long de la surface extérieure (37) de la virole (36), lorsque le redresseur de soufflante (30) est monté dans la turbomachine et en ce que la surface intérieure (38) de la virole (36) présente une gorge annulaire (44) dans laquelle sont logées la ou les bandes (41).
  2. 2. Redresseur de soufflante selon la revendication 1, dans lequel la deuxième partie d’extrémité (34) d’une aube (31) est accueillie avec un jeu (40) entre elle et le bord de l’ouverture (39) correspondante de la virole (36).
  3. 3. Redresseur de soufflante selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel plusieurs bandes (41) successives forment l’élément d’étanchéité, les bandes étant placées côte à côte de sorte à former un anneau s’étendant sur toute la circonférence de la virole (36).
  4. 4. Redresseur de soufflante selon la revendication 3, dans lequel chaque bande (41) est pourvue de plusieurs ouvertures (42) de sorte que chaque bande (41) est associée à plusieurs aubes (31).
  5. 5. Redresseur de soufflante (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la deuxième partie d’extrémité (34) d’au moins une aube (31) est munie d’un chanfrein (43) facilitant l’insertion de la deuxième partie d’extrémité (34) à travers l’ouverture (39) correspondante de la virole (36).
  6. 6. Redresseur de soufflante (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la ou les bandes (41) présentent une face (45) placée contre la surface intérieure (38) de la virole (36) et fixée à celle-ci par l’intermédiaire d’un revêtement adhésif (46).
  7. 7. Redresseur de soufflante (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la ou les bandes (41) sont formées par injection d’un matériau plastique contre la surface intérieure (38) de la virole (36).
  8. 8. Redresseur de soufflante (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’élément d’étanchéité (41) comprend un élastomère, de préférence du silicone.
  9. 9. Turbomachine à double flux comprenant un redresseur de soufflante (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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