Brevet FR3059366A1 — publié le 20180601

Turbomachine à double flux équipée d'un système de décharge DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une turbomachine à double flux équipée d'un système de décharge. ETAT DE L'ART L'état de l'art comprend notamment les documents FR-A1-0 374 004, FR-A1-2 976 022, FR-A1-2 982 904 et FR-A1-3 020 400. Une turbomachine à double flux comprend une veine d'écoulement d'un flux primaire ou flux chaud et une veine d'écoulement d'un flux secondaire ou flux froid. Il est connu d'équiper une telle turbomachine d'un système de décharge ou système VBV (acronyme de Variable Bleed Valve) destiné à réguler le débit d'entrée d'air dans la veine primaire afin notamment de limiter les risques de pompage du compresseur de la turbomachine en permettant l'évacuation ou la décharge d'un flux d'air dans la veine secondaire. De plus, en cas de pénétration accidentelle dans la veine primaire, d'eau, notamment sous forme de pluie ou de grêle, ou encore de débris divers, qui sont susceptibles de nuire au fonctionnement de la turbomachine, ces systèmes permettent de récupérer cette eau ou ces débris qui sont centrifugés et acheminés jusqu'à la veine secondaire. Il existe actuellement plusieurs types de système VBV qu'on peut regrouper dans des systèmes à portes, en particulier écopantes, c'est-à-dire qui constitue une écope à au moins un moment de son ouverture et des systèmes à fente. Les systèmes à portes sont lourds et nécessitent une commande synchronisée pour la mise en fonctionnement des portes. Ils nécessitent donc des moyens de commande qui peuvent être encombrants, avec une cinématique complexe. De plus, pour les systèmes à portes écopantes, l'étanchéité est difficile à assurer. 3059366 2 Les systèmes à fente ne permettent en général pas l'éjection de débris mais permettent la décharge en pression de la veine primaire avec un système plus simple, moins encombrant et plus robuste en pilotage. La figure 1 montre un système de décharge à fente. Le système de 5 décharge comprend au moins un conduit de décharge 10 dont une extrémité interne débouche sur un carter externe 12 de la veine 14 d'écoulement du flux primaire I, en formant une « fente » 22, et dont une extrémité externe débouche sur un carter interne 16 de la veine 18 d'écoulement du flux secondaire II. Le système comprend en outre au 10 moins un actionneur de déplacement d'au moins un élément 20 mobile entre une première position de fermeture du conduit et une position d'ouverture du conduit qui est une position de décharge. L'élément mobile 20 est ici un anneau guillotine déplaçable en direction axiale entre les deux positions précitées. Cependant, dans le cas général et comme illustré ici, le 15 système à fente proposé implique l'existence d'une zone Z dite morte au niveau de la fente 22. Cette zone Z perturbe lourdement l'écoulement du flux primaire et provoque des pertes de charges gênantes. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. 20 EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose une turbomachine à double flux, comprenant une première veine annulaire d'écoulement d'un flux primaire et une deuxième veine annulaire coaxiale d'écoulement d'un flux secondaire s'étendant autour de cette première veine, la turbomachine comprenant en 25 outre un système de décharge de gaz du flux primaire vers le flux secondaire, ledit système comprenant au moins un conduit de décharge dont une extrémité interne débouche sur un carter externe de la première veine et dont une extrémité externe débouche sur un carter interne de la seconde veine, ledit système comprenant en outre au moins un actionneur de déplacement d'au moins un élément mobile entre une première position 3059366 3 de fermeture du conduit et une seconde position de décharge et d'ouverture du conduit, caractérisée en ce que le système comprend au moins une porte comportant des première et seconde faces opposées, ladite porte étant 5 mobile depuis la première position dans laquelle la porte obture l'extrémité interne du conduit et sa première face s'étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe, jusqu'à la seconde position dans laquelle la porte laisse libre l'extrémité interne du conduit et sa seconde face s'étend sensiblement le long et en regard d'une paroi dudit conduit, 10 ledit actionneur étant situé entre lesdits carters interne et externe en dehors de la veine de décharge définie par ledit conduit. L'invention permet de résoudre le problème de la technique antérieure lié aux pertes de charges d'un système de décharge du type à « fente ». La porte et ses faces sont conformées pour éviter les pertes de 15 charge au niveau de la « fente » de la technique antérieure. La première face de la porte reproduit une partie du carter en position de fermeture, et sa seconde face fait face à une paroi du conduit en position d'ouverture, ce qui limite les perturbations dans le flux d'air de décharge ainsi que dans les flux primaire et secondaire. 20 La turbomachine selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la porte, et en particulier sa première face, a une forme générale incurvée ; 25 - la concavité de la porte ou de sa première face est orientée radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine ; - la concavité de la porte ou de sa première face est orientée radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal de la 30 turbomachine ; 3059366 4 - l'actionneur comprend un élément tournant, tel qu'un vérin rotatif, entraînant directement la porte ; - l'actionneur est relié à la porte par un dispositif à glissière ; - le dispositif à glissière comprend un rail solidaire du conduit et un 5 organe mobile le long de la glissière et relié par au moins une bielle à la porte ; - la porte est déplaçable dans une position intermédiaire dans laquelle elle est configurée pour écoper une partie du flux primaire ; et - lesdites première et seconde faces sont respectivement des faces 10 radialement interne et externe par rapport à un axe longitudinal de la turbomachine. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la 15 description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi vue schématique partielle en coupe axiale d'une turbomachine à double flux équipée d'un système de décharge selon l'art antérieur, 20 - les figures 2 à 4 sont des demi vues très schématiques partielles en coupe axiale d'une turbomachine à double flux équipée d'un mode de réalisation d'un système de décharge selon l'invention, et - les figures 5 à 7 sont des demi vues très schématiques partielles en coupe axiale d'une turbomachine à double flux équipée d'une variante de 25 réalisation d'un système de décharge selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 a été décrite dans ce qui précède et illustre l'art antérieur. Elle représente partiellement une turbomachine 30 à double flux. Une telle turbomachine comporte en général, de l'amont vers l'aval selon la direction 30 d'écoulement des gaz, un compresseur basse pression 32, un compresseur haute pression 34, une chambre de combustion (non visible), 3059366 5 une turbine haute pression (non visible) et une turbine basse pression (non visible), qui définissent la veine 14 d'écoulement d'un flux primaire de gaz I. Le rotor de la turbine haute pression est solidaire du rotor du compresseur haute pression 34 de manière à former un corps haute 5 pression, tandis que le rotor de la turbine basse pression est solidaire du rotor du compresseur basse pression 32 de manière à former un corps basse pression, de sorte que chaque turbine entraîne le compresseur associé en rotation autour d'un axe longitudinal de la turbomachine sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion. 10 Un carter intermédiaire 37 est habituellement interposé entre les compresseurs basse pression 32 et haute pression 34. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, qui comprennent une soufflante carénée par une nacelle 38 pour générer un flux secondaire II, le carter intermédiaire 37 comporte en général des bras 40 traversant la veine 15 18 d'écoulement de ce flux secondaire II. Les bras 40 s'étendent entre la nacelle 38 et le carter annulaire interne 16 délimitant la veine 18 par sa face radialement externe (vis-à-vis de l'axe longitudinal de la turbomachine). Ce carter 16 fait ici partie du carter intermédiaire 37. 20 La turbomachine 30 comprend un système de décharge de gaz du flux primaire I vers le flux secondaire II. Le système comprend au moins un conduit de décharge 10 dont une extrémité radialement interne débouche sur le carter externe 12 délimitant la veine 14 du flux primaire I par sa face radialement interne, et dont une extrémité radialement externe débouche 25 sur le carter 16. Les figures 2 à 4 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel le système de décharge comprend au moins un actionneur 50 de déplacement d'au moins une porte 52 entre une première position de fermeture du conduit 10 (figure 2) et une seconde position de 30 décharge et d'ouverture du conduit (figure 4). 3059366 6 La porte 52 comporte des première et seconde faces opposées, ici respectivement radialement interne 54 et externe 56, vis-à-vis de l'axe longitudinal de la turbomachine. La porte 52 est mobile depuis la première position précitée dans 5 laquelle elle obture l'extrémité interne du conduit 10 et sa face interne 54 s'étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe 12 (figure 2), jusqu'à la seconde position précitée dans laquelle la porte laisse libre l'extrémité interne du conduit 10 et sa face externe 56 s'étend sensiblement le long et en regard d'une paroi 58 du conduit 10. La 10 porte 52 est déplacée par l'actionneur 50 de l'amont vers l'aval dans l'exemple représenté. L'actionneur est situé entre les carters 12, 16 et en dehors de la veine de décharge D définie par le conduit 10. Dans l'exemple représenté, l'actionneur comprend un élément tournant, tel qu'un vérin rotatif, 15 entraînant directement la porte. L'axe de rotation de l'élément ou du vérin est ici sensiblement tangent à une circonférence s'étendant autour de l'axe longitudinal de la turbomachine 30. La porte 52 a une forme générale incurvée dont la concavité est orientée radialement vers l'extérieur lorsqu'elle est dans la première 20 position, et sensiblement vers l'amont de la turbomachine, lorsqu'elle est dans sa seconde position. L'épaisseur de la porte est sensiblement constante. Ses faces interne 54 et externe 56 ont également une forme générale incurvée dont la concavité est orientée radialement vers l'extérieur. Cette forme est sensiblement complémentaire de la paroi (ici 25 aval) du conduit 10 le long de laquelle la porte peut coulisser pour atteindre sa position de fermeture. Cette forme peut provoquer un léger bombement à l'intérieur de la veine 14, comme cela est visible à la figure 2. La figure 3 illustre une position intermédiaire de la porte, dans laquelle elle est partiellement ouverte (ou fermée). Dans cette position, elle 30 peut être configurée pour avoir une fonction d'écope du fait de sa portion d'extrémité amont qui peut plonger légèrement radialement vers l'intérieur 3059366 7 dans la veine 14 afin de forcer une partie du flux d'air primaire I à être acheminée dans le conduit de décharge 10. Les figures 5 à 7 illustrent une variante de réalisation de l'invention, dans lequel le système de décharge comprend au moins un actionneur 50 5 de déplacement d'au moins une porte entre une première position de fermeture du conduit 10 (figure 5) et une seconde position de décharge et d'ouverture du conduit (figure 7). La porte 152 comporte des première et seconde faces opposées, ici respectivement radialement interne 154 et externe 156, vis-à-vis de l'axe 10 longitudinal de la turbomachine (en position de fermeture comme dans le cas précédent). La porte 152 est mobile depuis la première position précitée dans laquelle elle obture l'extrémité interne du conduit 10 et sa face interne 154 s'étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter 15 externe 12 (figure 2), jusqu'à la seconde position précitée dans laquelle la porte laisse libre l'extrémité interne du conduit 10 et sa face externe 156 s'étend sensiblement le long et en regard d'une paroi 58 du conduit 10. La porte 152 est déplacée par l'actionneur 50 de l'amont vers l'aval dans l'exemple représenté. 20 L'actionneur 50 est situé entre les carters 12, 16 et en dehors de la veine de décharge D définie par le conduit 10. Dans l'exemple représenté, l'actionneur comprend un dispositif à glissière, qui comprend un rail 160 solidaire du conduit 10, et en particulier de sa paroi 58, et un organe 162 mobile le long de la glissière et relié par au moins une bielle 164 à la porte 25 152. La porte 152 a une forme générale incurvée dont la concavité est orientée radialement vers l'intérieur lorsqu'elle est dans la première position, et sensiblement vers l'aval de la turbomachine, lorsqu'elle est dans sa seconde position. L'épaisseur de la porte n'est pas constante. Sa 30 face interne 154 a également une forme générale incurvée dont la concavité est orientée radialement vers l'intérieur. Cette forme permet à la 3059366 8 porte 154 de limiter le risque de pertes de charge dans la veine 14. La face externe 156 de la porte présente, sur au moins une portion d'extrémité amont, une forme générale incurvée dont la concavité est orientée radialement vers l'extérieur (en position de fermeture). Cette forme est 5 sensiblement complémentaire de la paroi aval du conduit 10 le long de laquelle la porte peut coulisser pour atteindre sa position d'ouverture. La figure 6 illustre une position intermédiaire de la porte, dans laquelle elle est partiellement ouverte (ou fermée). Dans cette position, elle peut être configurée pour avoir une fonction d'écope du fait de sa portion 10 d'extrémité amont qui peut plonger légèrement radialement vers l'intérieur dans la veine 14 afin de forcer une partie du flux d'air primaire I à être acheminée dans le conduit de décharge 10. L'invention peut permettre de : - diminuer les pertes aérodynamiques en position de fermeture (la 15 zone morte précitée est supprimée ou limitée au maximum), - diminuer la masse du système de décharge par rapport à ceux de la technique antérieure, - accroître la robustesse de commande (système d'actionnement simplifié au maximum) : a minima, un seul actionneur peut être 20 nécessaire pour ouvrir ou fermer le système, et - guider plus efficacement le flux prélevé en direction du conduit 10 (dans les deux variantes, la porte écopante et la forme intérieure des portes permet ce guidage, même en position mi-ouverte : ce qui n'est pas le cas des systèmes existants). 25 REVENDICATIONS1. Turbomachine (30) à double flux, comprenant une première veine annulaire (14) d'écoulement d'un flux primaire (I) et une deuxième veine annulaire (18) coaxiale d'écoulement d'un flux secondaire (II) s'étendant autour de cette première veine, la turbomachine comprenant en outre un système de décharge de gaz du flux primaire vers le flux secondaire, ledit système comprenant au moins un conduit de décharge (10) dont une extrémité interne débouche sur un carter externe (12) de la première veine et dont une extrémité externe débouche sur un carter interne (16) de la seconde veine, ledit système comprenant en outre au moins un actionneur (50) de déplacement d'au moins un élément mobile entre une première position de fermeture du conduit et une seconde position de décharge et d'ouverture du conduit, caractérisée en ce que le système comprend au moins une porte (52, 152) comportant des première et seconde faces (54, 56, 154, 156) opposées, ladite porte étant mobile depuis la première position dans laquelle la porte obture l'extrémité interne du conduit et sa première face s'étend sensiblement au niveau et dans le prolongement dudit carter externe, jusqu'à la seconde position dans laquelle la porte laisse libre l'extrémité interne du conduit et sa seconde face s'étend sensiblement le long et en regard d'une paroi (58, 158) dudit conduit, ledit actionneur étant situé entre lesdites carters interne et externe en dehors de la veine de décharge (D) définie par ledit conduit. 2. Turbomachine (30) selon la revendication précédente, dans laquelle la porte (52, 152), et en particulier sa première face (54, 154), a une forme générale incurvée. 3. Turbomachine (30) selon la revendication précédente, dans laquelle la concavité de la porte (152) ou de sa première face (154) est orientée radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine. 3059366 10 4. Turbomachine (30) selon la revendication 2, dans laquelle la concavité de la porte (52) ou de sa première face (54) est orientée radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal de la turbomachine. 5 5. Turbomachine (30) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'actionneur (50) comprend un élément tournant, tel qu'un vérin rotatif, entraînant directement la porte (52). 6. Turbomachine (30) selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle l'actionneur (50) est relié à la porte (152) par un dispositif à 10 glissière. 7. Turbomachine (30) selon la revendication précédente, dans laquelle le dispositif à glissière comprend un rail (160) solidaire du conduit (10) et un organe (162) mobile le long de la glissière et relié par au moins une bielle (164) à la porte (152). 15 8. Turbomachine (30) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la porte (52, 152) est déplaçable dans une position intermédiaire dans laquelle elle est configurée pour écoper une partie du flux primaire (I). 9. Turbomachine (30) selon l'une des revendications précédentes, 20 dans laquelle lesdites première et seconde faces (54, 56, 154, 156) sont respectivement des faces radialement interne et externe par rapport à un axe longitudinal de la turbomachine.