Brevet FR2481746A1 — publié le 19811106

La présente invention se rapporte à un disposi- tif de séparation de particules et de dégivrage, utilisa- ble dans le conduit d'entrée d'un moteur à turbine à gaz. Le fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz nécessite le passage d'un flux continu de grand débit d' air, à travers les composants du moteur. Puisque ces composants, par exemple le rotor du compresseur, tournent à des vitesses très élevées, tout contaminant dans le flux d'air a un effet destructif sur les caractéristi- ques du moteur. Les particules, par exemple des goutte- lettes d'eau très froides, qui frappent le rotor peuvent provoquer un déséquilibre et un risque d4désintégration, en raison des efforts élevés mis en oeuvre. Il est donc impératif d'utiliser certains moyens pour séparer les contaminants du flux d'air entrant dans la chambre du moteur. Dans le passé, on a utilisé une grande variété de barrières filtrantes. Toutefois, ces filtres présen- tent l'inconvénient de favoriser la formation de glace dans l'entrée du moteur, ce qui peut finir par bloquer cette entrée et empécaer air au moteur, On a également utilisé des séparateurs à iner- tie pour dériver les particules de masse plus lourde dans le flux d'entrée et les éloigner de l'admission du moteur, vers un conduit de contournement. Un exemple-de dispo- sitif de ce type est décrit dans le brevet américain nO 3 329 377 du 4 Juillet 1967. Dans ce dispositif, un volet déflecteur pivotant est placé dans le conduit d' entrée, à l'amont de l'admission vers la chambre du mo- teur. Le volet est disposé dans le conduit de manière à étrangler le passage d'air. Il en résulte une/accéléra- tion du flux d'air et un changement de direction d'un angle notable autour du volet déflecteur. Les particu- les de masse plus lourde ne peuvent pas effectuer ce changement de direction et sont évacuées par un conduit de contournement. Le montage pivotant du volet permet de régler le taux d'air évacué. Puisque le volet déflec- teur est fixé à la paroi avant de l'entrée à la chambre 248 1746 du moteur, il se trouve toujours dans le passage de l'air, même en position de retrait complet. Cela entraîne une chute de pression et empêche le fonctionnement avec admis- sion maximale d'air,ce qui provoque une limitation gê- nante des caractéristiques du moteur. L'invention a pou2*bjet un dispositif de sépara- tion de particules et de dégivrage, pour le conduit d'en- trée d'un moteur à turbine à gaz, qui évite les incon- vénients ci-dessus. Le conduit d'entrée est disposé axialement le long de la nacelle du moteur. Il part d'une entrée orien- tée vers l'avant et se termine par une sortie orientée vers l'arrière. Dans la partie intermédiaire du conduit est formée une ouverture qui communique avec la chambre du moteur. L'entrée est construite de façon à permettre le passage d'un grand volume d'air, pendant les périodes qui nécessitent des caractéristiques élevées. Une porte oscillante est montée dans l'entrée de la chambre, Sur un bras de levier qui est-relié de façon pivotante à la structure du moteur. Un mécanisme de manoeuvre est prévu pour faire pivoter la porte, d'une position dans laquel- le ell e ferme partiellement l'entrée de la chambre à une position dans laquelle elle ferme complètement la sor- tie du conduit. Dans le mode de fonctionnement en sépa- ration de particules, la porte est pivotée dans l'en- trée de la chambre. Cela oblige le flux d'air entrant à changer de direction, suivant un angle accru, avant d' arriver au moteur. Les particules de plus grande iner- tie, la glace par exemple, se séparent du flux et sont évacuées par la sortie du conduit. Lorsqu'on veut obte- nir les caractéristiques maximales du moteur à turbine à gaz, on peut amener la porte pivotante à une position dans laquelle elle ferme la sortie du conduit. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non li- mitatives, représentées sur les dessins annexés. Fig. 1 représente-le nez d'une nacelle de moteur, partiellement coupé pour montrer le moteur à tur- bine à gaz et son conduit d'entrée. Fig. 2 représente schématiquement le dispositif de séparation de particules conforme à l'invention et Fig. 3 représente schématiquement une autre forme de réalisation de l'invention. On voit, sur la figure 1, qu'un moteur à turbi- ne à gaz 1 est monté et enfermé dans le/fiez d'une nacelle 2 de moteur. Le moteur 1 est accouplé de manière à entral- ner une hélice 3 qui engendre la poussée pour le déplace- ment de l'avion. L'air est envoyé au moteur à travers une admission 4 qui communique avec une chambre annulaire 5. Un conduit d'entrée 6 est prévu à la base de la nacelle 2 et il est délimité par une cuillère déflectrice 15. Le conduit 6 s'étend axialement d'une entrée 7 orien- tée vers l'avant à une sortie 8 orientée vers l'arrière, Dans la partie intermédiaire du conduit, une ouverture 16 est formée dans la nacelle 2, pour permettre l'entrée du flux d'air d'admission vers lakhambre 5 du moteur. Cet- te entrée est située entre une paroi courbe 17 et un an- gle 18. Une porte pivotante 9 est montée sur un bras de levier 109 dans l'entrée 16. Le bras de levier 10 est fixé sur un axe 13 qui est monté tournant sur une partie de la structure support du moteur, non représentée. La rotation de l'axe 13 déplace la porte 9 d'une position avant, comme représenté sur la figure 2, à une position arrière représentée par les pointillés 19 sur la figure La porte 9 est profilée pour former un prolon- gement de la surface courbe 17 dans l'entrée 16 de la chambrede manière à obliger le--flux d'air entrant à changer de direction suivant un angle plus grand, avant de pénétrer dans la chambre. Cet angle accru crée un effet de séparation par inertie, qui dérive les parti- cules plus lourdes du flux d'air vers l'extérieur de la courbe. La plus grande inertie de ces particules les empêche de changer de direction et les entraîne au-delà de l'angle 18, vers la sortie 8 du conduit 6. De cette fa- çon, l'introduction de glace et autres contaminants dans 1' admission du moteur est empêchée. Dans certaines conditions, un enrobage de glace peut s'accumuler sur l'angle 18. Afin d'empêcher ce phénomène, un réchauffeur 14 peut être prévu sur la surface 18, comme représenté. Le réchauffeur 14 peut être alimenté par prélèvement d'air chaud d'échappe- ment du moteur. Pendant les périodes de fonctionnement o la sé- paration de particules n'est pas nécessaire et o on re- cherche une performance maximale, la porte pivotante 9 peut être amenée à une position arrière, dans/aquelle elle vient en contact avec la paroi d'angle 18 et est disposée trans- versalement au conduit 6 pour bloquer la sortie 8. Dans cette position, on envoie à l'admission du moteur la tota- lité de l'air. On peut commander la rotation de l'axe 13 au moyen d'un vérin pneumatique 11 qui peut être alimenté par de l'air prélevé sur le moteur. Une tige de piston 20 est accouplée à un levier de commande 12 qui est lui-même fixé à l'axe 13. La manoeuvre du vérin 11 entratne le déplace- ment de la porte pivotante 9 entre ses positions avant et arrière. La porte pivotante 9 est conçue pour se confor- mer au profil du conduit 6 sans réduire le passage d'air. Cela évite toute diminution de caractéristique qui pour- rait résulter du fonctionnement du séparateur de particu- les. Dans une autre forme de réalisation, représen- tée sur la figure 3, la porte pivotante 9 peut être réa- lisée sous forme d'une plaque plane. Cette porte, dans le mode de fonctionnement en séparation de particules, est amenée à une position fixe dans laquelle elle s'étend dans le conduit de manière à dévier le flux d'air d'un angle encore plus grand,ce qui augmente l'efficacité de l'effet de séparation. Par pivotement de la porte à sa position arrière, on peut envoyer à la chambre du moteur la totalité de l'air, d'une façon semblable à ce qui a été décrit à propos de la figure 20 Comme décrit précédemment, on obtient un dispo- sitif efficace de séparation de particules et de dégivra- ge, tout en permettant d'utiliser la totalité de l'air dans certains cas de fonctionnement. La forme préférée de réalisation minimise tout risque de diminution de per- formance. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation de particules et de dégi- vrage, utilisable dans l'entrée d'un moteur à turbine à gaz qui est enfermé dans une nacelle d'un avion, caracté- risé en ce qu'il comprend: un capot (15) dirigé vers I' extérieur à partir de l'extérieur de la nacelle et compor- tant un conduit longitudinal (6) disposé axialement, ce conduit ayant une entrée (7) orientée vers l'avant et une sortie (8) orientée vers l'arrière, pour permettre le pas- sage de l'air, une ouverture (16) étant prévue dans une paroi intérieure du capot près de la nacelle, cette ouver- ture communiquant avec la chambre d'admission (5) du mo- teur à turbine à gaz et avec le conduit de manière à for- mer une entrée pour le passage de l'air dans la chambre; une porte (9) placée dans l'entrée de la chambre et pou- vant se déplacer entre une première position et une deu- xième position, la porte dans la première position s'é- tendant partiellement à travers l'entrée de la chambre pour forcer le flux d'air pénétrant dans la chambre à changer de direction suivant un angle notable, la porte dans la deuxième position obturant la sortie orientée vers l'arrière de manière à obliger sensiblement tout l'air qui pénètre dans le conduit à passer dans la cham- bre du moteur; et des moyens de commande associés à la porte pour déplacer cette dernière entre les première et deuxième positions. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la porte est conçue pour se conformer à la forme du conduit, sans provoquer de réduction de la sec- tion d'écoulement dans le conduit. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la porte est conçue sous forme d'une pla- que plane et est construite pour se placer dans le con- duit de manière à réduire le passage d'air dans ce der- nier immédiatement à l'amont de l'entrée de la chambre lorsque la porte se trouve en position de séparation de particules. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de com- mande comprennent: un axe (13) monté tournant au voisi- nage de l'entrée de la chambre; au moins un bras de le- vier (10) fixé à l'axe et placé dans l'entrée de la cham- bre pour recevoir la porte; un vérin pneumatique (11) dont le piston (20) est accouplé à l'axe pour provoquer la rotation de ce dernier lorsque le vérin pneumatique est actionné; et une source d'air comprimé envoyé au vérin pneumatique pour commander le fonctionnement de ce dernier.