Brevet FR3098242A1 — publié le 20210108

Description Titre de l'invention : Ensemble récupérateur de fluide pour tur- bomachine à gaz Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne un ensemble récupérateur de fluide sur une turbomachine, ou ensemble propulsif, à gaz pour aéronef. En effet, sur une telle turbomachine ou turbomoteur, l'évacuation de liquides, dans un carter d'échappement, est à maîtriser. Etat de la technique antérieure [0002] Sur une turbomachine à gaz pour aéronef, il est connu que le carter d'échappement peut comporter une rainure qui est formée en aval et à proximité de la bride de fixation amont de ce carter et qui constitue une zone morte, c'est-à-dire à l'abri du flux primaire. Il est fréquent que des fluides, tels que de l'eau, du carburant et/ou de l'huile, soient retenus dans une zone située à 6 heures, c'est-à-dire vers le bas, dans cette rainure. La stagnation de liquide(s) n'est pas souhaitable. Par ailleurs, une fuite de fluide fonctionnel (kérosène, air chaud, gaz brulés) peut survenir. [0003] Comme dans FR2913725, collecter ces fluides et les évacuer est donc important. [0004] Des tubes, appelés drains, peuvent ainsi être prévus, qui peuvent avoir pour fonction d'évacuer un liquide, tel que du kérosène en cas de démarrage annulé (présence de kérosène liquide en excès), et/ou d'évacuer un fluide, en particulier de l'air chaud (600°C), pendant le fonctionnement de la turbomachine. Un système de canalisation comprenant des drains collecteurs boulonnés peut permettre au fluide (liquide ou gazeux) de s'échapper vers des coupelles fixées par exemple sur la nacelle de la turbomachine et d'empêcher les gaz de se diriger vers celle-ci. [0005] Dans FR2913725, une solution prévoit dans un carter d'échappement une rainure annulaire percée d'un orifice dans lequel est monté un drain d'évacuation de liquides retenus dans cette rainure. Le drain comprend une jupe formée à une extrémité d'un corps cylindrique pour la fixation du drain par sertissage dans l'orifice de la rainure. Le drain peut casser et une fuite se produire. Résumé de l'invention [0006] En cours de fonctionnement de la turbomachine, le système de canalisation/les moyens d'évacuation desdits fluides peu(ven)t entrer en résonance. Des colliers excités peuvent casser ; Des drains ne plus être maintenus, être excités à leur tour et finir par casser. [0007] Des fixations même boulonnées ou serties, par ailleurs longues à mettre en oeuvre, peuvent s'abîmer. [0008] La manière de collecter les fluides est en outre un point important. 2 [0009] En cas de problème de drain, le kérosène à évacuer qui n'est plus guidé peut couler sur la nacelle et de l'air chaud être soufflé sur celle-ci et l'endommager. En outre, on peut avoir à réparer sous une aile équipée de la turbomachine et à modifier le système monté en série. [0010] Pour surmonter une partie au moins de ces points, il est proposé un ensemble récu- pérateur de fluide comprenant : - un récupérateur de fluide à disposer autour d'une ouverture existant dans une paroi de turbomachine à gaz pour aéronef d'où un fluide peut s'échapper, le récupérateur présentant : -- une partie formant une plaque collectrice du fluide adaptée à être à être placée face à une paroi et à ce que le fluide converge vers un goulot du récupérateur raccordé à un conduit d'évacuation du récupérateur par lequel le fluide récupéré peut être évacué, et -- une partie formant une plaque de fixation, et - des moyens de fixation pour fixer le récupérateur à la paroi, par sa plaque de fixation. [0011] On va ainsi favoriser la collecte et l'évacuation du fluide concerné, et assurer un accès pour une mise en oeuvre (fixation / maintenance) facile. [0012] Pour fonctionnaliser au mieux les parties en cause de l'ensemble récupérateur, il est aussi proposé que la partie formant la plaque de fixation prolonge, à l'endroit d'un angle, la partie formant la plaque collectrice présente des orifices pour les moyens de fixation et laisse passer une partie du conduit d'évacuation du fluide récupéré. [0013] Pour faciliter la fabrication et les manipulations, il est proposé que la partie formant la plaque de fixation, la partie formant la plaque collectrice et le conduit d'évacuation du fluide récupéré soient monoblocs. [0014] Pour favoriser encore la collecte du fluide concerné, il est proposé qu'autour du goulot, la partie formant la plaque collectrice présente une surface concave formant entonnoir en direction du conduit d'évacuation. [0015] Dans le même but, il est proposé, dans un mode de réalisation, que la plaque col- lectrice du fluide se raccorde, en s'incurvant, à une partie formant une embouchure d'entrée du goulot. [0016] On pourra peut-être ainsi mieux imbriquer la collecte de fluides liquide et gazeux, d'autant plus si la plaque collectrice présente une dite surface concave formant une sorte d'entonnoir en corolle autour directement du goulot. [0017] De nouveau dans le même but que ci-avant, mais dans un autre mode de réalisation, il est aussi proposé que la plaque collectrice du fluide se raccorde, en s'incurvant, à une partie du conduit d'évacuation, lequel guide le fluide récupéré vers le goulot. [0018] Ladite partie du conduit d'évacuation guidera surtout les liquides, le reste de la plaque collectrice piégeant les gaz, latéralement. 3 100191 Dans ce cas, on pourra aussi prévoir que le goulot soit situé dans une gouttière et évacue le fluide dans une seconde partie du conduit d'évacuation. [0020] La gouttière absorbera tout trop plein éventuel de liquide. [0021] L'ensemble récupérateur de fluide ci-avant pouvant être installé sur un carter d'échappement de turbomachine, un tel carter constitue aussi un aspect de l'invention en cc qu'il comprend : - un moyeu ; - une couronne externe ; - une pluralité dc bras structurels disposés de manière circonférentielle entre le moyeu et la couronne externe ; et - l'ensemble récupérateur de fluide, avec tout ou partie de ses caractéristiques et dans lequel ladite paroi de fixation de cet ensemble est définie par une partie du moyeu ou de la couronne externe. [0022] Dans ce carter d'échappement, la couronne externe pourra en particulier présenter au moins une partie de circonférence pourvue d'une collerette, laquelle définira alors ladite partie avec laquelle le récupérateur est fixé, d'où une mise en place/maintenance facilitée. [0023] Par ailleurs, ladite collerette du carter pourra utilement présenter des festons dans lesquels des deuxièmes orifices seront situés en face des orifices dc la plaque de fixation, les premiers et deuxièmes orifices recevant des vis ou des goujons appartenant aux moyens de fixation du récupérateur. Brève description des figures [0024] L'invention pourra être comprise de façon encore plus détaillée, et des caracté- ristiques et avantages pourront apparaître encore plus nettement à la lecture dc la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés où : [0025] [fig.1] est une représentation d'un mode dc réalisation de la partie haute d'une portion de turbomachine (angle azimutal de 6Fleures, au point bas) comprenant un carter d'échappement selon l'invention ; [0026] [fig.2] est une représentation tridimensionnelle en vue de l'amont vers l'aval d'un mode de réalisation d'un carter d'échappement selon l'invention, voir zone II de la figure 1; [0027] [fig.3] représente une solution de l'art antérieur à drain situé en zone III des figures 1-2 ; [0028] [fig.4] représente un mode de réalisation d'un ensemble récupérateur de fluide conforme à l'invention, monté par exemple à la place du drain précité, après qu'il se soit cassé ; 100291 Ifie.51 est une vue depuis l'amont du récupérateur de fluide de la figure 4 ; [0030] [fig.6] représente un autre mode de réalisation d'un récupérateur de fluide conforme à l'invention, également vu depuis l'amont ; et [0031] [fig.7] représente le même récupérateur de fluide vu depuis l'aval. Description détaillée de l'invention [0032] On a représenté en Figure 1 une portion de turbomachine à gaz pour aéronef comprenant un carter 1 d'échappement. Le carter d'échappement 1 est mieux visible en Figure 2. Le carter 1 d'échappement est en général disposé en sortie d'une turbine 25, le plus souvent la turbine basse-pression, et avant une tuyère d'éjection (non représentée) où les gaz sortent de la turbomachine, vers l'aval. [0033] L'amont (AM) et l'aval (AV) sont définis par rapport au sens d'écoulement du flux gazeux dans la turbomachine 10, parallèlement à l'axe X qui est donc l'axe d'écoulement des flux gazeux dans la turbomachine, d'amont en aval, et autour duquel les éléments tournants (dc rotor) tournent lorsque la turbomachine fonctionne. Le sens du flux gazeux d'amont vers l'aval dans la turbomachine est représenté par la flèche F de la figure 1. [0034] Le carter 1 d'échappement est classiquement désigné par l'expression anglo-saxonne « Turbine Rcar Framc ». Il s'agit d'une pièce structurale, qui sert notamment à maintenir la structure de la turbomachine. [0035] De façon conventionnelle, le carter 1 d'échappement est entouré par une dite nacelle symbolisée en 4 figure 1 par laquelle d'une part la turbomachine à gaz 10 est reliée/ fixée à l'aéronef concerné et qui d'autre part optimise les flux d'air (en particulier l'air secondaire) de la turbomachine et la protège contre toute agression. Il s'agit d'un système qui gère plusieurs fonctions fondamentales, qui peuvent comprendre l'atténuation acoustique, le dégivrage et la gestion des écarts de températures internes et externes, la protection anti-incendie et anti-foudre, la reprise des efforts entre le moteur et l'aéronef, le freinage (avec l'inverseur de poussée). [0036] Le carter 1 d'échappement comprend un moyeu 2, en forme de couronne interne du carter 1, et une couronne 3 externe, également appelée virole. Entre le moyeu 2 et la couronne 3 externe sont disposés une pluralité de bras 10 structurels. Ces bras structurels, qui peuvent notamment être radiaux ou tangentiels, sont disposés de manière circonférentielle (donc autour de l'axe X) et lient le moyeu 2 et la couronne 3 externe. [0037] Est radial (axe Z) tout élément s'étendant perpendiculairement à l'axe X et à l'axe Y (voir figure 2). Un bras tangentiel (tendant vers l'axe Y) est un bras disposé sensiblement tangentiellement par rapport au moyeu 2, c'est-à-dire avec une inclinaison prononcée par rapport à un bras purement radial comme le sont les bras 10 figures 1-2. [0038] Les espaces entre les bras 10 structurels définissent des ouvertures 5 d'échappement, dans lesquelles circule le flux de la turbomachine (veine). Afin de renforcer la couronne 3, celle-ci présente, notamment en extrémité amont, au moins un raidisseur 11. Le raidisseur 11 s'étend sur tout ou partie de la circonférence externe de la couronne 3. TI s'agit en général d'une collerette radiale s'étendant vers l'extérieur à partir de la circonférence de la couronne 3. [0039] Comme mentionné précédemment, il est nécessaire de disposer d'un dispositif ou aménagement permettant d'évacuer un fluide susceptible de s'accumuler dans le carter et qui peut être du kérosène, le flux d'air alors présent devant être pris en compte, car « s'engouffrant » alors dans ce dispositif ou aménagement, en même temps que le fluide précité. [0040] A cet effet, la couronne 3 comprend, vers son extrémité amont, au moins un orifice 15 d'évacuation de fluide, qui peut être situé, possiblement au-delà d'une inflexion 13 vers l'extérieur de la couronne 3, à l'endroit du raidisseur 11, appelé aussi collerette (voir notamment figure 1). [0041] L'orifice 15 est muni d'un drain 17 creux (cf. figure 3). Le drain 17 peut comporter un corps cylindrique tubulaire fixé au rebord de l'orifice 15 par une soudure annulaire. [0042] Par exemple si la soudure lâche du fluide peut s'échapper. [0043] L'invention évite notamment cela et sécurise la collecte et l'évacuation de fluide dans cette zone. [0044] Différents modes de réalisation parmi ceux possibles et conformes à l'invention sont illustrés figures 4-7, à titre d'exemples non limitatifs. [0045] Ainsi, voit-on illustré un ensemble 20 récupérateur de fluide comprenant : - un récupérateur 22 de fluide disposé autour de l'ouverture qui existe dans la paroi de la turbomachine et d'où du fluide peut s'échapper, et - des moyens 24 de fixation pour fixer le récupérateur à la collerette 13. [0046] L'ouverture d'où du fluide peut s'échapper peut être l'orifice 15 dont le drain 17 (appelé aussi mamelon) s'est cassé. [0047] Le récupérateur 22 présente : - une partie 22a formant une plaque collectrice dudit fluide, et - une partie 22b formant une plaque de fixation à la paroi 11/13. [0048] Le récupérateur 22 est fixé à la couronne 3 externe (typiquement à la collerette 11) par sa partie formant plaque de fixation 22b. [0049] La partie 22a est adaptée à être disposé en face (a priori à distance) de ladite paroi 13 et à ce que le fluide qui a pu s'échapper converge vers un goulot 26 du récupérateur 22 placé en face du trou 15. Raccordé à un conduit d'évacuation 28 du récupérateur 22, le goulot 26 guide vers lui le fluide récupéré, pour l'évacuer. [0050] A l'endroit d'un angle 30 la partie 22b, ici traversée par des orifices 32 pour y 6 engager les moyens 24 de fixation, vient prolonger la partie 22a formant la plaque collectrice. [0051] Les moyens 24 de fixation peuvent être des boulons, comme montré figure 4. [0052] En outre, la partie 22b formant la plaque de fixation laisse passer une partie (repérée 28a dans le premier mode de réalisation) du conduit 28 d'évacuation du fluide récupéré. [0053] Typiquement en vue d'une réalisation par fabrication additive, la partie 22b formant la plaque de fixation, la partie 22a formant la plaque collectrice et le conduit 28 d'évacuation du fluide récupéré sont monoblocs. Tel est le cas dans les deux modes de réalisation illustrés. [0054] En outre, dans le premier mode de réalisation, la plaque 22a collectrice du fluide peut, comme illustré figure 5, se raccorder, en s'incurvant, à la partie 28a du conduit d'évacuation, lequel conduit guide ici le fluide récupéré vers le goulot 26. [0055] Dans ce premier mode de réalisation, la plaque 22a, comme d'ailleurs la partie 22b, se présente à la manière de deux oreilles latérales s'étendant transversalement à la partie 28a du conduit d'évacuation, dc part et d'autre de la partie 28a. [0056] Pour éviter des fuites du fluide collecté, la partie 22a présente périphériquement un rebord 221 qui permet à cette partie 22a de former une sorte de cuvette. En limite inférieure, c'est le bord anguleux 30 établi entre les parties 22a, 22b, qui remplace un côté du rebord 221. [0057] La partie 22b est plane. La partie 22a est concave sur sa face amont dirigée vers ladite paroi 11/13, afin de guider vers la partie 28a du conduit d'évacuation le fluide récupéré. [0058] Par rapport à l'orifice 15, la partie 28a du conduit d'évacuation est montée face à lui, à l'aval, avec, de part et d'autre, la partie 22a formant la plaque collectrice. Dans l'exemple retenu, la partie 22b est plaquée contre un des festons 34a que peut présenter la collerette 11 (cf. figure 4). Verticalement sous la partie 22b, le récupérateur 22 présente une gouttière 36 qui évacue le fluide dans la seconde partie 28b du conduit d'évacuation. [0059] Le goulot 26 est situé dans la gouttière 36 ; a priori dans son fond. [0060] La gouttière 36 est ouverte à l'air en partie haute. Elle permet d'absorber un trop plein de liquide s'étant échappé de l'orifice 15. [0061] Dans le second mode de réalisation, figures 6-7, autour du goulot 28, la partie 22a formant la plaque collectrice présente une surface 220 concave formant une cuvette et/ ou un entonnoir en direction du goulot 26, et donc du conduit 28 d'évacuation qui le prolonge. [0062] La surface 220 concave est définie par la face amont dirigée vers ladite paroi 11/13, afin de guider donc vers le conduit 28 le fluide récupéré. 7 [0063] Et, pour favoriser encore une possible collecte mélangée fluide/liquide, dans ce second mode de réalisation la plaque 22a collectrice du fluide se raccorde (directement), en s'incurvant, à une partie 280 formant une embouchure d'entrée du goulot 28. [0064] Dans les deux modes de réalisation, il peut être prévu que le conduit 28 finisse en sortie 282 dans une coupelle de récupération (non représentée) qui peut être fixée à la nacelle 4. [0065] Dans tous les cas, il est aussi possible que la collerette 11 présente donc des festons 34 dans l'un desquels des deuxièmes orifices 38 auront été situés en face des orifices 32 de la plaque 22b de fixation, les premiers et deuxièmes orifices recevant des vis ou des goujons appartenant aux moyens 24 de fixation du récupérateur, comme schématisé figure 4. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Ensemble (20) récupérateur dc fluide comprenant : - un récupérateur (22) de fluide à disposer autour d'une ouverture (15) existant dans une paroi (11,13) de turbomachine à gaz pour aéronef d'où un fluide peut s'échapper, le récupérateur (22) présentant : -- une partie (22a) formant une plaque collectrice du fluide adaptée à être disposée en face de ladite paroi et à cc que le fluide converge vers un goulot (26) du récupérateur raccordé à un conduit (28) d'évacuation du récupérateur (22) par lequel le fluide récupéré peut être évacué, et -- une partie (22b) formant une plaque de fixation, et - des moyens (24) de fixation pour fixer le récupérateur (22) à la paroi, par sa plaque (22b) de fixation. [Revendication 2] Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la partie formant la plaque de fixation (22b) prolonge, à l'endroit d'un angle (30), la partie formant la plaque collechice (22a), présente des orifices (32) pour les moyens de fixation et laisse passer une partie (28a) du conduit (28) d'évacuation du fluide. [Revendication 3] Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie (22b) formant la plaque de fixation, la partie (22a) formant la plaque collechice et le conduit (28) d'évacuation du fluide récupéré sont monoblocs. [Revendication 4] Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, autour du goulot, la partie (22a) formant la plaque collectrice présente une surface concave formant entonnoir en direction du conduit (28) d'évacuation. [Revendication 5] Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie (22a) formant la plaque collectrice du fluide se raccorde, en s'incurvant, à une partie (280) formant une embouchure d'entrée du goulot (26). [Revendication 6] Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la partie (22a) formant la plaque collectrice du fluide se raccorde, en s'incurvant, à une partie du (28) conduit d'évacuation, lequel guide le fluide récupéré vers le goulot (26). [Revendication 7] Ensemble selon la revendication 6, dans lequel le goulot (26) est situé dans une gouttière (36) et évacue le fluide dans une seconde partie (28b) du conduit (28) d'évacuation. [Revendication 8] Carter (1) d'échappement de turbomachine, comprenant : 9 [Revendication 9] - un moyeu (2) ; [Revendication 10] - une couronne (3) externe ; - une pluralité de bras (10) structurels disposés de manière circonférentielle entre le moyeu (2) et la couronne (3) externe ; et - l'ensemble (20) récupérateur de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite paroi (11,13) est définie par une partie du moyeu (2) ou de la couronne (3) externe. Carter (1) d'échappement selon la revendication 8, dans lequel la couronne (3) externe présente au moins une partie de circonférence pourvue d'une collerette (11), laquelle définit ladite partie avec laquelle le récupérateur (22) de fluide est fixé. Carter (1) d'échappement selon la revendication 9, dans lequel la collerette (11) présente des festons (34) dans lesquels des deuxièmes orifices (38) sont situés en face des orifices (32) de la plaque (22b) de fixation, les premiers et deuxièmes orifices recevant des vis ou des goujons appartenant aux moyens (24) de fixation du récupérateur (22) de fluide.