Brevet FR2983910A1 — publié le 20130614

Porte de décharge de compresseur de moteur à turbine à gaz formant écope Domaine de l'invention La présente invention porte sur un moteur à turbine à gaz multiflux et vise plus particulièrement les portes de décharge du compresseur à basse pression Etat de la technique antérieure Un moteur multiflux et multi corps, tel qu'un turboréacteur à double flux et double corps, comprend un flux primaire et un flux secondaire en aval de la soufflante, séparés par un capot annulaire inter-veine. Le flux primaire est guidé à travers les étages du compresseur à basse pression, BP et désigné sous le terme booster, puis le compresseur à haute pression, HP. Les deux compresseurs tournent coaxialement indépendamment l'un de l'autre. Entre les deux compresseurs, le flux est guidé par un canal formé de secteurs d'anneau à section longitudinale en col de cygne, à travers le carter intermédiaire. Un système de décharge du compresseur BP met en communication la veine à l'aval du compresseur BP avec le canal du flux secondaire ; il est désigné couramment par son acronyme anglais VBV pour « Variable Bleed Valve ». Ce système permet d'éviter un risque éventuel de pompage du compresseur à basse pression quand il est traversé par un débit d'air supérieur à celui qui peut être absorbé plus en aval par le compresseur à haute pression. Le débit d'air excédentaire est évacué vers la veine secondaire, entre le compresseur basse pression et le compresseur haute pression On utilise également un tel système pour assurer l'évacuation de la grêle ingérée par la veine primaire du moteur, lors par exemple de ralentis descente de l'avion. En effet par sa configuration purement axiale le turboréacteur absorbe par son entrée frontale selon les conditions climatologiques, du sable et/ou de l'eau qui représente plutôt une gêne dans son fonctionnement. C'est notamment le cas lorsqu'un avion affronte un orage ou traverse un nuage de gros volume tel qu'un cumulus ou un cumulonimbus. Des quantités importantes d'eau sous forme de pluie ou de grêle peuvent alors pénétrer dans le compresseur. Si le moteur est en régime de plein gaz l'eau est vaporisée et, même si elle pénètre jusqu'à la chambre de combustion, l'eau est à un état de vapeur suffisamment chaude et pulvérisée pour ne pas causer d'extinction de la chambre de combustion qui est alimentée par un débit important de carburant. Lorsque un avion est en descente, par exemple dans une phase d'approche avant atterrissage, le moteur tourne au ralenti, le taux de compression du compresseur est relativement faible et de l'eau à l'état liquide ou solide, sous forme de grosses gouttes, ou de particules de glace, ou, même "de paquets d'eau" peut arriver jusqu'à la chambre de combustion et éteindre la combustion d'un des brûleurs, voire de tous ou conduire au dévissage du moteur, la quantité de carburant étant relativement faible. Ceci ne peut se produire que dans des cas exceptionnels où les conditions météorologiques excèdent les conditions prises en compte lors de la définition du moteur. Pour éviter de telles situations, le système VBV permet l'évacuation de l'eau sous forme solide vers la veine secondaire, protégeant ainsi la chambre de combustion du risque d'extinction. Un type d'architecture du système comprend une porte ou écope d'angle variable s'ouvrant dans la veine primaire, entre les bras de carter intermédiaire, en aval du compresseur BP. La porte pivote autour d'un axe transversal aval. Une fois ouverte, cette porte est donc intrusive à l'écoulement primaire et suivant sa hauteur d'immersion, elle permet de capter un certain débit de particules de grêle, et de l'évacuer vers le flux secondaire. On connaît deux formes d'écopes. Selon une première forme, les écopes possèdent des bords latéraux fermés, empêchant ainsi les particules de grêle captées de s'échapper au passage de la porte. Selon une seconde forme telle que celle décrite dans le brevet EP 374004 au nom de la demanderesse, les écopes, de structure plus simple, ne possèdent pas de bord latéral. Il se pose le problème du captage des particules issues du compresseur en raison de leur composante de vitesse tangentielle résultant de la centrifugation qu'ils ont subie à travers le rotor du compresseur. Ces deux types d'écopes présentent le même inconvénient au regard de ce mouvement de rotation autour de l'axe moteur ; lorsque les particules de grêle faisant face à l'écope VBV ont une composante de vitesse tangentielle non nulle, une partie de celles-ci va soit rebondir sur l'un des bords latéraux dans le premier cas et donc ne pas être captée, soit passer de biais au travers de l'écope sans être captée, Ces deux écopes ne permettent donc pas de maximiser l'efficacité d'écopage VBV, c a d. la quantité de grêle captée. Exposé de l'invention Le présent déposant s'est fixé l'objectif de trouver une solution de système VBV à écopes intrusives permettant de capter un plus grand nombre de particules de grêle, quelle que soit la composante de vitesse tangentielle des particules le long de leur trajectoire en sortie du compresseur BP. On parvient à cet objectif avec un moteur à turbine à gaz multiflux comprenant un compresseur et au moins une porte de décharge associée à une ouverture en aval du compresseur, pivotant autour d'un axe aval transversal par rapport à l'axe du moteur, caractérisé par le fait que la porte de décharge comprend latéralement sur un seul côté, sur au moins une partie de la longueur, une portion de paroi, radiale, ledit côté étant aval par rapport à la direction de la composante tangentielle de l'écoulement sortant du compresseur. Le bord latéral par les rebonds sur son côté interne par rapport à l'ouverture ménagée dans la paroi de la veine assure ainsi un guidage plus efficace des particules. Le bord est choisi en fonction du sens de rotation des particules, et donc du sens de rotation des roues mobiles du compresseur BP. Vue de face, l'écope a une portion de paroi latérale côté droit dans le cas d'un compresseur BP axial tournant dans le sens horaire. A l'inverse, l'écope a une paroi latérale côté gauche dans le cas d'un compresseur tournant dans le sens antihoraire. Plus particulièrement, la paroi latérale forme un angle avec l'axe du moteur. Avantageusement cet angle est compris entre 0°, la paroi est alors parallèle à l'axe, et 20° ; la porte formant écope est ménagée sur la paroi externe de la veine en aval du compresseur. Une pluralité de portes de décharge est répartie dans un plan transversal sur le pourtour de l'axe du moteur. Conformément à une autre caractéristique, le moteur comprenant un canal de flux secondaire la porte de décharge met en communication la veine de flux primaire avec le canal de flux secondaire. Plus particulièrement, la porte de décharge met en communication la veine de flux primaire avec le canal de flux secondaire à travers le capot inter veine L'invention concerne en particulier un moteur comprenant un carter intermédiaire avec des bras radiaux traversant le flux primaire en aval dudit compresseur, et dont ladite porte est ménagée entre les bras radiaux du carter intermédiaire. Brève présentation des figures D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 représente un moteur à turbine à gaz à double flux, vu en coupe axiale. La figure 2 montre en coupe axiale une partie de la veine de flux primaire entre le compresseur BP et le compresseur HP, avec la porte de décharge de l'invention ; La figure 3 montre, vue en coupe selon la direction la porte de décharge de la figure 2. Le moteur de la figure 1, conventionnel, est à double flux et à double corps. De l'amont à gauche vers l'aval à droite dans le sens de l'écoulement de l'air qui le traverse, il comprend une soufflante 2 à l'intérieur du carter de soufflante. En aval de la soufflante, la veine est divisée en deux canaux annulaires concentriques, un canal de flux primaire ou veine de flux primaire VP et un canal de flux secondaire ou veine de flux secondaire VS qui se séparent au niveau d'un carter inter veine 3. L'air du canal de flux secondaire est redressé puis est guidé dans le canal secondaire vers la tuyère d'échappement. Le flux primaire est comprimé par le compresseur à basse pression BP 4, dit aussi booster. Il est guidé à travers le carter intermédiaire 5 entre les bras radiaux de ce dernier qui relient le moyeu à la virole externe. Le flux primaire est comprimé par le compresseur à haute pression HP 6 pour alimenter la chambre de combustion 7 dont les gaz sont détendus dans les turbines, respectivement HP 8 et BP 9. Les rotors du fan et du booster sont reliés à la turbine BP et forment le corps rotatif à basse pression, tandis que le compresseur HP et le rotor de turbine HP sont liés mécaniquement entre eux. Les gaz primaires sont éjectés par la tuyère après avoir été mélangé le cas échéant avec le flux froid. Sur la figure 2 on a une vue partielle de la partie du moteur située entre les deux compresseurs BP et HP. La veine de flux primaire est délimitée par la paroi interne 21 et la paroi radialement externe 22 par rapport à la paroi interne. A ce niveau entre le compresseur BP dont on voit le dernier étage de redresseur 4R et l'entrée du compresseur HP, le diamètre se réduit de telle façon qu'elle présente la forme d'un col de cygne. La veine est délimitée aussi en secteurs par les bras 51 du carter intermédiaire 5. Ceux-ci sont radiaux et relient le moyeu, non représenté, sur le lequel sont montés les paliers à la paroi interne de la veine de flux secondaire, froid, VS et au-delà à la virole externe non représentée du carter intermédiaire. Des ouvertures 23 sont ménagées dans la paroi 22 entre les bras 51 du carter intermédiaire pour permettre l'évacuation de débris solides et en particulier de particules de glace qui se forment dans certaines phases de vol ; les ouvertures communiquent dans ce but par un conduit dans le carter inter veine avec la veine de flux secondaire, froid, VS. Le changement de direction vers l'axe du moteur favorise la séparation des particules et leur entraînement au travers des ouvertures 23. A chaque ouverture 23 est associée une porte de décharge 30 ou écope qui est articulée sur un axe 31 transversal par rapport à l'axe moteur situé en aval. Le bord libre de la porte de décharge 30 est donc en amont par rapport à l'axe d'articulation de la porte. En pivotant autour de l'axe 31, la porte forme une écope intrusive pour l'air circulant dans la veine VP et assure son guidage à l'intérieur du carter inter veine vers la veine de flux froid VS. Lorsque la porte est fermée elle recouvre l'ouverture 23 et reconstitue la paroi 22 de la veine VP. L'ouverture de la porte est commandée par un vérin ou autre actionneur, non 2 0 représenté. Conformément à l'invention, la porte 30 est pourvue d'une paroi latérale 30L à sa base 30B, représentée sur la figure 3. Cette paroi est radiale et s'étend sur une hauteur suffisante pour former un obstacle aux particules qui sont centrifugées par le compresseur BP à l'amont de 2 5 l'ouverture et qui ont conservé une composante de vitesse tangentielle. Cette paroi 30L est disposée du côté de la porte qui se situe à l'aval par rapport à cette composante tangentielle. Dans l'exemple représenté la paroi latérale étant à droite, quand on regarde la porte vers l'arrière du moteur, le rotor du compresseur BP du moteur tourne dans le sens horaire. 3 0 La paroi latérale 30L forme ici une oreille pour la liaison à un organe de commande de la porte, tel que la tige d'un vérin, et comprend un alésage 30L1 pour la fixation de l'oreille 30L à l'organe de commande. Ici on a représenté aussi un alésage 311 pour recevoir l'axe formant pivot autour duquel la porte bascule en position d'ouverture. La représentation de la porte de décharge est donnée ici à titre d'exemple d'autres configurations sont possibles. Par exemple la portion de paroi radiale est ici représentée avec une orientation axiale. Elle peut aussi être orientée différemment, notamment former un angle jusqu'à 20° par rapport à l'axe du moteur. REVENDICATIONS1. Moteur à turbine à gaz multiflux comprenant un compresseur et au moins une porte de décharge (30) associée à une ouverture en aval du compresseur, pivotant autour d'un axe aval (31), transversal par rapport à l'axe du moteur, caractérisé par le fait que la porte de décharge (30) comprend latéralement sur un seul côté et sur au moins une partie de la longueur de celui-ci, une portion de paroi radiale (30L), ledit côté étant aval par rapport à la composante tangentielle de l'écoulement sortant du compresseur. 2. Moteur selon la revendication 1 dont la portion de paroi radiale forme un angle compris entre 0° et 20° par rapport à l'axe du moteur. 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2 dont la porte de décharge (30) est ménagée sur la paroi (23) externe de la veine en aval du compresseur. 4. Moteur selon la revendication 1 comprenant une pluralité de portes de décharge, réparties dans un plan transversal sur le pourtour de l'axe du moteur. 5. Moteur selon la revendication 1 comprenant un canal de flux secondaire dont la porte 2 0 de décharge met en communication la veine de flux primaire avec le canal de flux secondaire. 6. Moteur selon la revendication précédente dont la porte de décharge met en communication la veine de flux primaire avec le canal de flux secondaire à travers le 2 5 carter inter veine 7. Moteur selon l'une de revendications 1 à 6 comprenant un carter intermédiaire (5) avec des bras radiaux (51) traversant la veine de flux primaire en aval dudit compresseur, dont ladite porte de décharge (30) est ménagée entre les bras radiaux (51) du carter 3 0 intermédiaire.