INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention propose ainsi une turbomachine d’axe longitudinal X comprenant une hélice non carénée qui est entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X et un redresseur non caréné comportant une rangée annulaire d’aubes de stator configurées pour redresser au moins une partie d’un flux de gaz F traversant ladite hélice, chaque aube de stator comprenant une pale s’étendant longitudinalement entre un bord d’attaque et un bord de fuite, et radialement entre un pied et un sommet, caractérisée en ce que le bord d’attaque de chaque aube de stator présente un angle de dièdre qui est supérieur à 15°, en valeur absolue, au sommet de la pale.
Un tel dimensionnement des aubes de stator se traduit par une inclinaison prononcée des sommets en direction circonférentielle (ou tangentielle).
Un tel dimensionnement permet d’améliorer les performances aérodynamiques de chaque aube de stator, et de manière plus générale du redresseur et de la turbomachine. En effet, une telle inclinaison permet de réduire significativement le sillage (ou le tourbillon) généré par les sommets des aubes de stator.
En outre, un tel dimensionnement permet également de réduire significativement le bruit émis par la turbomachine. En effet, une telle inclinaison permet de réduire les interactions du sillage (ou du tourbillon) généré par les sommets des aubes de rotor avec les aubes de stator (et notamment les interactions au niveau des sommets des aubes de stator).
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 : - l’angle de dièdre du bord d’attaque de chaque aube de stator est compris entre 15° et 45°, en valeur absolue, au sommet de la pale ; - l’angle de dièdre du bord d’attaque de chaque aube de stator est compris entre 45° et 90°, en valeur absolue, au sommet de la pale ; - l’angle de dièdre du bord d’attaque de chaque aube de stator est compris entre -5° et 5°, depuis le pied jusqu’à une hauteur radiale h 50 de la pale correspondant à 50% de la hauteur radiale totale H de la pale ; - l’angle de dièdre du bord d’attaque de chaque aube de stator est continument croissant ou décroissant, depuis une hauteur radiale h 50 -h 70 de la pale située entre 50% et 70% de la hauteur radiale totale H de la pale jusqu’au sommet de la pale ; - l’angle de dièdre du bord d’attaque de chaque aube de stator suit une loi linéaire ou polynomiale depuis une hauteur radiale h 50 -h 70 de la pale située entre 50% et 70% de la hauteur radiale totale H de la pale jusqu’au sommet de la pale ; - le diamètre du redresseur au niveau des sommets des aubes de stator est compris entre 2m et 6m, de préférence entre 3m et 6m ; - la solidité du redresseur est inférieure à 2,5, de préférence inférieure à 0,5, la solidité du redresseur correspondant au rapport C/Pc entre la corde C de la pale d’une aube de stator et le pas circonférentiel Pc entre deux aubes de stator adjacentes ; - l’hélice comprend une rangée annulaire d’aubes de rotor, le rapport S/D étant compris entre 0,005 et 0,5, où S correspond à la distance longitudinale entre un axe radial Y’ d’une aube de rotor et un axe radial Y d’une aube de stator, et D correspond au diamètre de l’hélice au niveau des sommets des aubes de rotor ; - l’hélice comprend une rangée annulaire d’aubes de rotor portées par un moyeu, le rapport de moyeu étant compris entre 0,1 et 0,5, le rapport de moyeu correspondant au rapport entre le rayon du moyeu au niveau d’un axe radial Y’ d’une aube de rotor et le rayon de l’hélice au niveau d’un sommet d’une aube de rotor ; - les aubes de stator sont à calage variable.
À cet effet, l'invention concerne un rotor pour une turbomachine d’aéronef, ce rotor ayant un axe de rotation et comportant un corps.
Selon l’invention, le rotor comporte en outre un dispositif de détection passive d’incendie comportant : - au moins un élément de réaction thermique porté par ledit corps, ledit élément de réaction thermique étant configuré pour se consommer lorsqu’il est soumis à une température prédéterminé correspondant à un incendie de sorte à générer un balourd dudit corps, et - au moins un élément de détection configuré pour détecter l’apparition dudit balourd.
Ainsi, grâce à l’invention, la présence d’incendie est détectée de manière passive et à proximité immédiate des pièces tournantes. En effet, l’élément de réaction thermique est directement agencé sur le rotor de façon non invasive. De plus, la consommation de l’élément de réaction thermique permet la détection d’un incendie en générant simplement un balourd du corps du rotor en rotation. Ce balourd est alors détecté par des éléments de détection qui peuvent être déjà présent dans la turbomachine pour d’autres fonctions.
Le rotor pour turbomachine d’aéronef peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres : - le corps du rotor comprend un disque et des aubes situées à la périphérie externe du disque, l’élément de réaction thermique étant situé à la périphérie interne du disque, - l’élément de réaction thermique est fixé ou formé sur une face annulaire dudit disque, - ladite face annuaire dudit disque forme un bras le long dudit axe de rotation comportant une face périphérique interne, l’élément de réaction thermique étant agencé contre ladite face périphérique du bras, - des orifices, orientés par exemple radialement par rapport audit axe de rotation, sont formés dans le disque et débouchent sur ladite face annulaire pour permettre l’évacuation de résidus issus de la consommation de l’élément de réaction thermique, - l’élément de réaction thermique comporte un matériau fusible et/ou un matériau combustible, - le matériau combustible comprend du magnésium et/ou le matériau fusible comprend du cuivre, - l’élément de réaction thermique a une forme annulaire ou se présente sous la forme d’un ou plusieurs secteur(s) angulaire(s) disposé(s) autour dudit axe de rotation, - l’élément de réaction thermique présente une masse comprise entre 1 et 100 grammes, de préférence entre 1 et 10 grammes, et plus préférentiellement entre 1 grammes et 3 grammes, -- l’élément de détection est un accéléromètre, -- l’élément de détection est configuré pour détecter la présence du balourd à partir d’une valeur seuil prédéterminée de vibrations mécaniques du corps ; -- l’élément de réaction thermique est fixé sur le corps par soudure ou par fabrication additive, -- l’élément de réaction thermique est pincé sur le disque.
L’invention concerne, en outre, une turbomachine comportant au moins un rotor selon l’une des caractéristiques précédentes.
La est une vue en coupe axiale d’un exemple de chambre de combustion et de turbines de turbomachine d’aéronef;
La est une vue en coupe axiale d’une turbine haute pression comprenant un rotor selon un mode de réalisation de l’invention ;
La illustre un dispositif de détection passive d’incendie agencé sur le disque d’un rotor selon un mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l'invention Par convention dans la présente demande, les termes « intérieur » et « extérieur », et « interne » et « externe » sont définis radialement par rapport à un axe X-X de la turbomachine. Ainsi, un cylindre s'étendant selon l'axe X-X comporte une face intérieure tournée vers l'axe de la turbomachine et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure. On entend par « axial » ou « axialement » toute direction parallèle à l’axe X et par « radialement » ou « radial » toute direction perpendiculaire à l’axe X-X. De même, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine.
La montre une chambre de combustion 1 à flux inversé débouchant sur, d’amont en aval, une turbine haute pression 2HP puis une turbine basse pression 2BP. Chacune des turbines 2BP et 2HP comprend une succession de rotor 3 et de stator 4. Les rotors 3 de la turbine basse pression 2BP sont mis en rotation par un arbre de transmission basse pression 5 ; les rotors 3 de la turbine haute pression 2HP sont mis en rotation par un arbre haute pression 7.
Comme représenté sur la , la turbine haute pression 2HP est traversée par des flux d’air illustrés par les flèches S permettant de refroidir les pièces chaudes tournantes, telles que les rotors 3. Par ailleurs, les flux d’air passent à proximité voire directement dans des zones de lubrification des paliers et des roulements. Ces zones constituent donc des zones à risque d’incendie. Un exemple de zone à risque d’incendie est représenté par le signe ZF sur la . Dans le cadre de l’invention, on entend par « zone à risque d’incendie », une zone dans laquelle les systèmes de lubrification de certaines pièces tournantes et les systèmes de refroidissement de certaines pièces chaudes cohabitent ou se trouvent à proximité les uns des autres. Dans ces zones, l’huile utilisée pour la lubrification des pièces pourrait se propager vers les pièces chaudes risquant de déclencher un incendie.
Le rotor 3, représenté schématiquement sur les figures 1 à 3, pour une turbomachine comporte un axe de rotation X-X et un corps 8 qui tourne autour de cet axe X-X. Ce corps 8 comprend un disque 9 qui s’étend dans un plan radial à l’axe de rotation X-X. Le disque 9 comprend notamment une face annulaire amont 9A et une face annulaire aval 9B. Comme représenté sur les figures 2 et 3, la face annulaire amont 9A peut former un bras 17 qui s’étend le long de l’axe de rotation X-X. Ce bras 17 comprend une face périphérique externe qui supporte une pluralité de léchettes d’étanchéité 16 et une face périphérique interne agencée du côté opposé à cette face périphérie externe. Par ailleurs, le disque 9 comporte également une périphérie externe 11A sur laquelle sont agencées régulièrement et radialement des aubes 12. Chacune des aubes 12 comprend un pied 12A par lequel elle est fixée à la périphérie externe 11A du disque 9 et une extrémité libre 12B qui est radialement opposée au pied 12A.
Dans un mode de réalisation préféré, le rotor 3 comporte, en outre, un dispositif de détection passive d’incendie 13 (ci-après « dispositif de détection 13 »). Ce dispositif de détection 13 est de préférence agencé à proximité des zones à risque d’incendie ZF, sur le trajet d’écoulement du système d’air secondaire (S.A.S. ou Secondary Air System en anglais). Par ailleurs, ce dispositif de détection 13 peut être agencé sur un rotor 3 de turbine basse pression 2BP.
Le dispositif de détection 13 comporte au moins un élément de réaction thermique 14 qui est porté par le corps 8 du rotor 3. Dans un mode de réalisation particulier, le ou les éléments de réaction thermique 14 sont situés sur une périphérie interne 11B du disque 9, du côté opposé aux pieds 12A des aubes 12. Comme représenté sur la , le ou les éléments de réaction thermique 14 sont fixés ou formés sur la face annulaire amont 9A du disque 9 de sorte qu’ils font face à la ou les zones à risque d’incendie ZF. Le ou les éléments de réaction chimique 14 sont agencés contre une face périphérique interne du bras 17 de la face annulaire amont 9A, la face périphérique interne du bras 17 étant opposée à la face périphérique externe du bras 17 qui porte les léchettes d’étanchéité 16.
Dans un mode de réalisation préféré, chacun des éléments de réaction thermique 14 se consomme dès qu’il est soumis à une température prédéterminé correspondant à un incendie. Chacun des éléments de réaction thermique 14 se consomme avant le corps 8 du rotor 3. Dans la présente invention, on entend par « se consommer » l’action de se transformer en réaction à une hausse de température prédéterminée considérée comme représentative de la présence d’un incendie dans la turbomachine. La transformation peut correspondre à une fonte, une évaporation ou une consumation qui génère une perte de la masse de l’élément de réaction thermique 14 et la création de résidus. En présence de flammes ou sous l’effet de la température de l’incendie, la perte de masse correspondant à la consommation de l’élément de réaction thermique 14 génère un balourd du corps 8. Au cours du fonctionnement de la turbomachine et de la rotation du corps 8 du rotor 3 autour de l’axe de rotation X-X, le balourd induit des vibrations mécaniques notamment du disque 8 sur lequel est initialement fixé l’élément de réaction thermique 14.
Un gaz de dilution GD est injecté dans l’atomiseur 17 du dispositif de projection 13 selon un débit volumique donné de sorte qu’il est mélangé au composé précurseur CP et au gaz d’entrainement GE au sein de l’atomiseur 17. Le gaz de dilution GD permet d’ajuster la quantité de gouttelettes dans un volume donné en ajustant un débit volumique de l’alimentation de gaz de dilution GD. En d’autres termes, la concentration en composé précurseur CP est ajustée au sein de l’atomiseur 17. Le gaz de dilution GD permet aussi de propulser les gouttelettes à travers l’orifice de projection de l’atomiseur de sorte à envoyer l’aérosol dans le plasma 25 via le canal 21 de l’électrode interne 7.
Le gaz de dilution GD est choisi parmi le dioxyde de carbone (CO 2 ), le dioxygène (O 2 ), le diazote (N 2 ), l’argon et un de leurs mélanges. Le gaz de dilution GD est injecté dans l’atomiseur 17 avec un débit volumique compris entre 2 ls/min et 8 ls/min, préférentiellement entre 4 ls/min et 6 ls/min, plus préférentiellement le débit volumique du gaz de dilution est sensiblement égal à 5 ls/min.
Le dispositif de dépôt 1 comprend une alimentation en air comprimé 23. L’alimentation en air comprimé 23 sert à refroidir le dispositif à plasma 3, en particulier l’électrode interne 7 et l’électrode externe 5.
Le dispositif de dépôt 1 comprend un socle 27 mobile sur lequel est disposé un support utilisé en tant que première couche 53. Suite à l’injection des gouttelettes de composé précurseur CP dans le plasma 25, la réaction de polymérisation se produit grâce à l’énergie apportée par le plasma 25 obtenu par décharge électrique silencieuse. Le polymère obtenu est alors déposé sur la première couche 53. La première couche 53 est déplacée à une vitesse v par le socle 27 pour assurer une répartition uniforme de la deuxième couche sur la première couche 53. Cela peut aussi permettre d’appliquer plusieurs deuxièmes couches empilées les unes sur les autres. Entre 5 et 20 passages sont effectués sur la première couche 53 afin de déposer la deuxième couche de manière uniforme.
La ou les deuxièmes couches présentent chacune une épaisseur inférieure à 1 micromètre. Une face de la première couche 53 sur laquelle est déposée la deuxième couche est à une distance d d’une extrémité inférieure du dispositif à plasma 3. La distance d est mesurée le long d’un axe perpendiculaire au plan général d’extension de la première couche 53.
Deux échantillons A, B sont fabriqués dans le but d’obtenir un élément optique transparent ayant une tenue chimique, une protection contre la corrosion et une résistance mécanique améliorées.
Les supports utilisés en tant que première couche sont préparés à partir de polycarbonate (PC) transparent commercialisé par la société Covestro sous la référence Makrolon AL 2447 et sous la référence Makrolon 2405 BK. Le support préparé à partir de Makrolon 2405 BK présente, sur une face, une couche mince d’aluminium déposée par un procédé PVD (Physical Vapor Deposition) sur laquelle la deuxième couche est déposée par plasma atmosphérique à décharge électrique silencieuse.
Le composé précurseur CP est un composé organosilicié. Plus précisément le composé précurseur CP est le (3 -glycidyloxypropyl) triméthylsilane (CAS n° 2530-83-8) commercialisé par la société Sigma Aldrich sous la référence 440167.
Le diazote utilisé comme gaz porteur, gaz de dilution et gaz ionisable est commercialisé par la société Air Liquide sous la référence Alphagaz 1 Azote (CAS No. 7727-37-9).
L’air utilisé comme gaz comprimé est commercialisé par la société Air Liquide sous la référence Alphagaz 2 Air.
Le procédé de dépôt par plasma atmosphérique à décharge électrique silencieuse est mis en œuvre pour déposer la deuxième couche sur la première couche 53. La puissance du générateur électrique est de 450W et génère un courant continu pulsé à 40 kHz. La pression de l’air comprimé est de 5 bars. Le débit volumique du gaz ionisable est de 80 ls/min. Le débit volumique du composé précurseur est de 1 ls/min. Le débit volumique du gaz de dilution est de 5 ls/min. La distance entre une extrémité inférieure du dispositif à plasma 3 et la première couche est de 4 mm. La vitesse v du socle 27 est de 20 mm/sec. 15 passages sont effectués sur la première couche 53.
Différents tests ont été utilisés sur les pièces ainsi traitées : un test de tenue chimique ou un test de corrosion. Les résultats sont regroupés dans le tableau de la .
Pour le test de tenue chimique, les échantillons sont immergés dans une solution aqueuse de triéthanolamine à 65°C pendant 24h. Les échantillons sont rincés à l’eau déminéralisée. Les échantillons sont ensuite inspectés visuellement pour détecter la présence de fissures et/ou de cracks et/ou au moins une portion dépolie de la surface.
Pour le test de corrosion, les échantillons sont placés durant 48 heures à 40°C dans une atmosphère dont l’humidité relative est de 100%. Les échantillons sont ensuite inspectés visuellement pour observer un ou des points de corrosion.
Sur la , ---- indique que le test n’a pas été réalisé ; +++ indique qu’il n’y a pas de changements visibles de l’échantillon suite au test de tenue chimique ou qu’il n’y pas de points de corrosion observés suite au test de corrosion.
Selon un mode de réalisation, le plasma est créé et entretenu par un gaz ionisable introduit entre deux électrodes séparées par un diélectrique, les électrodes étant alimentées en courant électrique par un générateur électrique configuré pour fournir une puissance électrique comprise entre 50 W et 500 W, préférentiellement entre 80 W et 450 W.
Selon un mode de réalisation, le gaz ionisable est non polymérisable.
Selon un mode de réalisation, le gaz ionisable est neutre.
Selon un mode de réalisation, le gaz ionisable est choisi parmi le diazote, l’air, l’hélium, l’argon et un de leurs mélanges. Le gaz ionisable est préférentiellement choisi parmi le diazote, l’argon et un de leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, le débit volumique du gaz ionisable est compris entre 60 ls/min et 100 ls/min, préférentiellement entre 70 ls/min et 90 ls/min, plus préférentiellement le débit volumique du gaz ionisable est sensiblement égal à 80 ls/min.
L’unité ls/min signifie « litre standard par minute », les conditions standards correspondant à une pression de 1013 mbar et à une température de 20°C.
Selon un mode de réalisation, un gaz de dilution est utilisé pour ajuster la concentration du composé précurseur injecté dans le plasma atmosphérique à décharge à barrière diélectrique volumique.
Selon un mode de réalisation, le gaz de dilution est choisi parmi le dioxyde de carbone, le dioxygène, le diazote, l’argon et un de leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, un débit volumique du gaz de dilution est compris entre 2ls/min et 8ls/min, préférentiellement entre 4 ls/min et 6 ls/min, plus préférentiellement le débit volumique du gaz de dilution est sensiblement égal à 5 ls/min.
Selon un mode de réalisation, le gaz ionisable et le gaz de dilution sont identiques.
Selon un mode de réalisation, le matériau polymère de la première couche transparente comprend au moins un polymère P choisi parmi le polycarbonate (PC), le polycarbonate modifié haute température (PC-HT), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le poly metacryl méthyl imide (PMMI), le cyclo olefine polymer (COP), le cyclo olefine copolymer (COC), le polysulfone (PSU), le polyarylate (PAR), le polyamide (PA), et un de leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, le matériau polymère peut comprendre uniquement un ou plusieurs polymères P.
Selon un mode de réalisation, le matériau polymère est activé par un gaz d’activation.
Selon un mode de réalisation, le gaz d’activation est choisi parmi l’argon, le dioxygène, l’hexafluorure de soufre et un de leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, le matériau polymère est recouvert au moins en partie par un dépôt de métal choisi parmi l’aluminium, le fer, le nickel, le cuivre, l’indium, le chrome, le zinc, l’étain et d’un de leurs mélanges. On comprend que dans ce contexte que le matériau polymère forme une première sous-couche de la première couche transparente et le dépôt de métal forme une deuxième sous-couche de la première couche transparente, la deuxième sous-couche en contact direct avec la première sous-couche de la première couche transparente.
L’invention a aussi trait à un dispositif d’émission électromagnétique de véhicule, notamment automobile, comprenant au moins un élément optique transparent présentant au moins une des caractéristiques précédemment décrites.
L’électrode externe 5 et l’électrode interne 7 sont concentriques, l’électrode externe 5 entourant l’électrode interne 7. Le diélectrique 6 est intercalé entre les deux électrodes 5, 7.
Dans un mode de réalisation non représenté, l’électrode externe et l’électrode interne s’étendent dans des plans distincts et parallèles entre eux. Les électrodes du dispositif à plasma sont donc planes. La face de l’électrode externe en regard de l’électrode interne est recouverte du diélectrique. Optionnellement, la face de l’électrode interne en regard de l’électrode externe peut aussi être recouverte du diélectrique.
L’électrode externe 5 et l’électrode interne 7 peuvent être en acier inoxydable. La distance inter-électrode séparant l’électrode externe 5 de l’électrode interne 7 peut varier de 1 millimètre à quelques centimètres.
En référence à la , le dispositif de dépôt 1 comprend un générateur électrique 9 configuré pour porter les électrodes 5, 7 du dispositif à plasma 3 à une tension haute fréquence. La tension haute fréquence est créée par le générateur électrique 9 en portant l’électrode interne 7 à un potentiel haute fréquence, l’électrode externe 5 étant reliée à une masse du générateur électrique 9.
Le générateur électrique 9 peut fonctionner selon différents modes choisis parmi un courant continu, un courant continu pulsé, des microondes ou des radiofréquences.
Le générateur électrique 9 est configuré pour fournir une puissance électrique comprise entre 50 W et 500 W, préférentiellement entre 80 W et 450 W.
Lorsque les électrodes 5, 7 du dispositif à plasma 3 sont portées à une haute tension, un gaz ionisable GI non polymérisable est introduit entre l’électrode externe 5 et l’électrode interne 7 par un premier conduit 11 afin de créer le plasma. Le plasma créé présente une forme de couronne.
La tension haute fréquence est ajustée pour respecter la loi de Paschen et ainsi permettre à la fois d’initier et de maintenir le plasma avec le gaz ionisable GI en fonction de la distance inter-électrodes qui est donnée par la géométrie du dispositif à plasma 3.
Le gaz ionisable GI non polymérisable est généralement neutre. Il peut être choisi parmi le diazote, l’air, l’hélium, l’argon et un de leurs mélanges. Le débit volumique du gaz ionisable est compris entre 60 ls/min et 100 ls/min, préférentiellement entre 70 ls/min et 90 ls/min, plus préférentiellement le débit volumique du gaz ionisable est sensiblement égal à 80 ls/min.
Il faut entendre ici, ainsi que dans tout ce qui suit, par « sensiblement », que les tolérances de mesure, ainsi que d’éventuelles tolérances de calibration, doivent être prises en compte.
Le dispositif de dépôt 1 comprend au moins un dispositif de projection 13 configuré pour former un aérosol d’au moins un composé précurseur CP qui sera ensuite injecté dans le plasma formé par le dispositif à plasma 3. Le dispositif de projection 13 comprend un récipient de stockage 15 du composé précurseur CP relié à un atomiseur 17 par une deuxième conduite 19.