FR2661947A1 - Procede et structure pour faire fonctionner automatiquement une vanne de dilution dans un turboreacteur a double flux. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne les turboréacteurs à double flux. Une structure de vanne de dilution comprend un corps (56) définissant un premier canal (62) en communication avec des second et troisième canaux (72, 76) qui sont séparés par un diviseur de flux (68). Un ensemble de volets de dilution (88) juxtaposés de façon circulaire sont disposés dans le second canal et peuvent être déplacés entre une position fermée empêchant l'entrée d'air dans le second canal, et une position ouverte permettant l'entrée d'air dans le second canal. Des moyens (100) de positionnement automatique des volets produisent une pression différentielle de part et d'autre des volets dans le second canal, et comportent des ressorts (102) qui appliquent un couple de fermeture aux volets. Application aux turboréacteurs à taux de dilution variable.

Description

La présente invention concerne de façon générale les moteurs à turbine à

gaz, et elle porte plus précisément sur une structure de vanne de dilution perfectionnée et sur

un procédé pour faire fonctionner cette structure.

Un moteur à turbine à gaz à cycle cartab Te classfque òm Eprenduneturdnie à gaz centra entraînant une soufflante,

et un canal de soufflante entourant la turbine à gaz cen-

trale,qui reçoit un flux d'air provenant de la soufflante.

Une vanne de dilution classique est placée à une extrémité d'entrée amont du canal de soufflante, et elle peut être placée dans une position fermée qui bloque pratiquement le

flux d'air dirigé de la soufflante vers le canal de souf-

flante, dans certaines conditions dans l'enveloppe de vol

d'un aéronef qui est propulsé par le moteur, tout en per-

mettant de canaliser vers la turbine à gaz centralele flux d'air qui provient de la soufflante La vanne de dilution peut également être placée dans une position ouverte qui

permet un écoulement pratiquement sans obstacle de la souf-

flante vers le canal de soufflante, pour qu'une partie de l'air de la soufflante contourne la turbine à gaz central, tandis que le reste de l'air de la soufflante est canalisé

à travers la turbine à gaz centralependant le fonctionne-

ment de l'aéronef dans d'autres conditions de l'enveloppe de vol. Les structures de vanne de dilution classiques

sont relativement complexes et elles sont commandées con-

formément à des programmes prédéterminés qui correspondent au fonctionnement dans l'enveloppe de vol de l'aéronef Un

exemple de structure de vanne de dilution classique com-

prend une vanne annulaire qui peut être déplacée pour ou-

vrir et fermer une entrée annulaire du canal de soufflante. On utilise des mécanismes articulés et des servo-vannes classiques pour déplacer la vanne, et ces éléments sont reliés fonctionnellement au système de commande du moteur,

pour fonctionner sous la dépendance des programmes prédé-

terminés qui sont contenus dans le système de commande, de

façon à ouvrir et à fermer la vanne de dilution dans diver-

ses conditions de l'enveloppe de vol. Dans la position ouverte, la vanne de dilution doit permettre un écoulement pratiquement sans obstacle vers le canal de soufflante, pour réduire ou minimiser les pertes de charge dans cet écoulement, qui auraient pour effet de diminuer les performances du moteur et de réduire la capacité de refroidissement de l'air de dilution qui est canalisé dans le canal de soufflante L'air de dilution est

utilisé de façon caractéristique pour améliorer la consom-

mation spécifique de carburant en régime de croisière, et

pour refroidir des structures situées en aval dans le mo-

teur, comme par exemple un dispositif de post-combustion classique et une tuyère d'éjection à section variable, et toute perte de charge due au canal de soufflante devrait

être compensée, de façon caractéristique par une augmenta-

tion de la pression dans le canal de soufflante, diminuant

les performances du moteur.

La vanne de dilution se présentant sous la forme d'une vanne de sélection de mode dans un moteur à double

dilution de type classique, est placée de façon caractéris-

tique soit dans une position complètement ouverte, soit

dans une position complètement fermée, bien que des posi-

tions intermédiaires puissent être souhaitables dans cer-

tains modes de réalisation Cette vanne est également pla-

cée dans le corps de soufflante, dans lequel il y a relati-

vement peu d'espace disponible pour les divers mécanismes

articulés et actionneurs qu'on utilise de façon caractéris-

tique pour le positionnement de la vanne, et par conséquent on doit augmenter les dimensions du corps de la soufflante

pour loger ces éléments.

Un but de l'invention est donc de procurer une structure de vanne de dilution nouvelle et perfectionnée,

ainsi qu'un procédé pour faire fonctionner cette structure.

Un autre but de l'invention est de procurer une structure de vanne de dilution qui est passive et qui peut

fonctionner automatiquement sous la dépendance de l'enve-

loppe de vol qui est associée au moteur à turbine à gaz d'aéronef. Un autre but de l'invention est de procurer une structure de vanne de dilution relativement petite, simple et légère, et qui n'exige pas un actionnement mécanique direct par le système de commande principal du moteur à

turbine à gaz.

Un autre but de l'invention est de procurer une structure de vanne de dilution comportant une vanne qui peut être positionnée automatiquement sous l'effet de la pression différentielle agissant de part et d'autres de la vanne. Un procédé de commande de l'écoulement de l'air à travers un chemin d'écoulement d'air de moteur à turbine à gaz, comprend le positionnement automatique d'une vanne sous la dépendance de la pression différentielle de part et d'autre de la vanne Un exemple de structure de vanne de dilution convenant pour la mise en oeuvre du procédé de commande d'écoulement de fluide dans le moteur à turbine à gaz, comprend un corps ayant un premier canal d'écoulement

de fluide placé en communication avec des second et troi-

sième canaux entre lesquels se trouve un diviseur de flux.

Un ensemble de volets de vanne de dilution, juxtaposés sur

une circonférence, sont disposés dans le corps, chaque vo-

let comportant une extrémité amont qui est fixée de façon

pivotante sur le corps, et comportant également une extré-

mité aval Les volets peuvent être placés dans une position ouverte, permettant l'écoulement du fluide du premier canal vers le second canal et le troisième canal, et dans une position fermée qui bloque pratiquement l'écoulement du

fluide du premier canal vers le second canal, tout en per-

mettant l'écoulement vers le troisième canal Des moyens destinés à positionner automatiquement les volets dans les

positions ouverte et fermée, produisent une pression diffé-

rentielle de part et d'autre des volets, entre le premier

canal et le second canal.

La suite de la description se réfère aux dessins

annexés, qui montrent respectivement: Figure 1: une représentation schématique d'un moteur à turbine à gaz à double flux, avec postcombustion et à cycle variable, destiné à la propulsion d'un aéronef, qui comprend une structure de vanne de dilution conforme à

un mode de réalisation de l'invention.

Figure 2: une représentation schématique en

perspective d'une partie de la structure de vanne de dilu-

tion qui est représentée sur la figure 1.

Figure 3: une coupe selon la ligne 3-3 d'une

partie de la structure de vanne de dilution qui est repré-

sentée sur la figure 2.

Figure 4: une représentation en coupe transver-

sale, selon la ligne 4-4, en regardant vers l'amont, d'une partie des volets de dilution qui sont représentés sur la

figure 3.

Figure 5: une vue de dessus, en perspective et

agrandie, de l'un des volets de dilution qui sont représen-

tés sur les figures 3 et 4.

Figure 6: une représentation schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention, comprenant un volet de dilution associé à un ressort linéaire ayant pour

effet de produire un couple de fermeture.

Figure 7: une représentation schématique d'un

autre mode de réalisation de l'invention, montrant une van-

ne de décharge entre deux canaux d'écoulement. La figure 1 montre une représentation schématique

d'un exemple d'un moteur à turbine à gaz 10, qui est un mo-

teur à double flux et à double dilution, avec post-combus-

tion et à cycle variable, qui est destiné à la propulsion

d'un aéronef dans une enveloppe de vol comprenant des vi-

tesses subsoniques et supersoniques à diverses altitudes.

Le moteur 10 comprend une entrée d'air annulaire 12 qui est destinée à recevoir l'air ambiant 14, et qui est suivie tour à tour par une soufflante avant classique 16, une soufflante arrière 18, ou compresseur basse pression, un compresseur haute pression 20, une chambre de combustion 22, une turbine haute pression 24, et une turbine basse pression 26 La turbine haute pression 24 entraîne à la

fois la soufflante arrière 18 et le compresseur haute pres-

sion 20, par l'intermédiaire d'un premier arbre classique 28 La turbine basse pression 26 entraîne la soufflante avant 16 par l'intermédiaire d'un second arbre classique 30.

Le moteur 10 comprend en outre un carter exté-

rieur 32 qui est espacé par rapport à un carter intérieur 34, de façon à définir entre eux un canal de soufflante 36 de type classique Un dispositif de post-combustion ou de réchauffe, 38, de type classique, s'étend en aval du carter

extérieur 32 et de la turbine basse pression 26, et ce dis-

positif comprend une chemise de combustion 40 de type clas-

sique, entourée par un canal de post-combustion annulaire

42 de type classique.

Le canal de post-combustion 42 est en communica-

tion avec le canal de soufflante 36, et un injecteur de di-

lution arrière à section variable 44, de type classique, est placé entre ces deux canaux, pour mélanger une partie de l'air de dilution 46 qui est canalisé dans le canal de soufflante 36, avec les gaz d'éjection de combustion 48 qui sont éjectés par la turbine basse pression 26, de façon à faire varier le taux de dilution L'air 46 et les gaz 48

qui sont mélangés sont canalisés à l'intérieur de la chemi-

se 40 du dispositif de post-combustion 38, et ils sont

éjectés par une tuyère à section variable 50, de type clas-

sique, qui est placée à l'extrémité aval du dispositif de

post-combustion 38.

Dans cet exemple de réalisation, le moteur 10 est un moteur à double dilution, comprenant un injecteur de dilution classique et facultatif, 52, qui est placé dans une ouverture annulaire de forme complémentaire dans le carter intérieur 34, entre la soufflante arrière 18 et le

compresseur haute pression 20, dans une partie intermédiai-

re du canal de soufflante 36, dans le but de canaliser vers le canal de soufflante 36, pendant certaines conditions de fonctionnement du moteur 10, une partie de l'air 14 qui est comprimé dans la soufflante arrière 18 L'injecteur 52 peut être ouvert ou fermé de façon classique comme on le désire, ou bien, dans un autre mode de réalisation, l'injecteur 52 peut être supprimé, permettant ainsi un écoulement continu d'une partie de l'air 14, vers le canal de soufflante 36, à partir d'un emplacement situé entre la soufflante arrière

18 et le compresseur haute pression 20.

Le moteur 10 est classique à l'exception d'une structure de vanne de dilution 54, conforme à un exemple de réalisation préféré de l'invention, qui est disposée entre la soufflante avant 16 et la soufflante arrière 18 Les

figures 2 et 3 représentent plus particulièrement la struc-

ture de Vanne de dilution 54 La structure 54 comprend

un corps de soufflante annulaire 56 ayant un carter exté-

rieur 58 et un carter intérieur 60 qui est espacé radiale-

ment vers l'intérieur par rapport au carter extérieur 58, de façon à définir un premier canal 62 pour canaliser l'air 14 La soufflante avant 16 comprend un ensemble d'aubes de

soufflante classiques 64, qui sont fixées de façon classi-

que sur le second arbre 30, et un ensemble d'aubes direc-

trices de sortie de soufflante 66, de type classique, qui sont disposées dans le premier canal 62 pour canaliser l'air 14 Un diviseur de flux annulaire classique est fixé de façon classique entre les carters extérieur et intérieur 58 et 60, au moyen d'un ensemble de bras 70, espacés en

direction périphérique, qui s'étendent entre le carter ex-

térieur 58 et le diviseur 68, et ce carter et le diviseur définissent un second canal d'écoulement 72, qui est une entrée du canal de soufflante 36 Le diviseur 68 est fixé de façon classique au carter intérieur 60 par un ensemble

d'aubes directrices d'entrée classiques 74, espacéesen di-

rection périphérique, de façon à définir entre le diviseur et le carter intérieur un troisième canal d'écoulement 76,

qui est une entrée de la turbine à gaz centrale La souf-

flante arrière 18 de la turbine à gaz centralecomprend les

aubes directrices d'entrée 74 et un ensemble d'aubes clas-

siques 78 qui sont espacées en direction périphérique, et qui sont fixées fonctionnellement de façon classique sur le premier arbre 28 Le diviseur 68 comprend un bord d'attaque qui divise l'air 14 en un flux de dilution 82 qui est canalisé vers le second canal 72, et un flux principal 84

qui est canalisé vers le troisième canal 76.

La structure 54 comprend en outre une ouverture annulaire 86 dans le carter extérieur 58, face au diviseur

68 Un ensemble de volets de vanne de dilution 88, juxtapo-

sés en direction périphérique, sont disposés dans l'ouver-

ture annulaire 86 Dans un exemple de réalisation,il ya 12

volets 88 disposés sur la circonférence de 3600 de l'ouver-

ture 86.

Comme le montrent les figures 3-5, chacun des vo-

lets 88 comprend une surface intérieure 90 qui fait face au diviseur 68 et au flux d'air de dilution 82, et qui forme une partie de la paroi du second canal 72 Les volets 88 comprennent également une surface extérieure 92 qui est

opposée à la surface intérieure 90 Les volets 88 sont re-

lativement minces pour réduire leur poids et ils compren- nent un ensemble de nervures de raidissement classiques 94 sur la surface extérieure 92 Chacun des volets 88 est

monté de façon pivotante sur le carter extérieur 58, au ni-

veau d'une extrémité amont 96 du volet 88, comme on le dé-

crira ci-après de façon plus détaillée Le volet 88 com-

prend également une extrémité aval 98.

Chacun des volets 88 peut être placé dans une po-

sition ouverte, représentée par exemple sur la figure 2, et représentée en pointillés sur la figure 3, dans laquelle le

volet 88 est disposé dans une orientation générale parallè-

le au carter extérieur 58 dans l'ouverture annulaire 86, pour permettre au flux d'air de dilution 82 de s'écouler pratiquement sans obstruction du premier canal 62 vers le

second canal 72 Les volets 88 peuvent également être pla-

cés dans une position fermée, comme représenté en traits continus sur la figure 3, dans laquelle ils sont inclinés

par rapport au carter extérieur 58, pour bloquer pratique-

ment l'écoulement du flux d'air de dilution 82 du premier canal 62 vers le second canal 72, et pour canaliser ainsi

la totalité de l'air 14 sous la forme d'un flux d'air prin-

cipal 84 qui entre dans le troisième canal 76 du compres-

seur haute pression 20 Pendant le fonctionnement du moteur

, le flux d'air de dilution 82 rencontre la surface inté-

rieure 90 du volet 88 et il produit une force de pression résultante Fp agissant sur le volet 88, qui est une force aérodynamique qui a pour effet d'ouvrir le volet 88, ou de

fermer le volet 88, comme décrit ci-après.

La structure 54 comprend en outre des moyens 100

pour positionner automatiquement les volets 88 dans les po-

sitions ouvertes et fermées, en créant une pression diffé-

rentielle de part et d'autre des volets 88 dans le second canal 72, pour exercer un couple sur les volets 88 Plus précisément, on peut définir la pression différentielle de part et d'autre des volets 88 comme étant la différence entre une pression Pl de l'air 14 dans le premier canal 62, en amont des volets 88, et une pression P 2 dans le canal de soufflante 36, que l'on peut représenter en une position dans le second canal 72 située immédiatement en aval des

volets 88 Pendant le fonctionnement du moteur 10, la pres-

sion différentielle P 1-P 2, que l'on peut représenter par

une pression statique, présente des valeurs allant de va-

leurs positives jusqu'à des valeurs négatives, et des va-

leurs positives créent des valeurs positives de la force de pression Fp qui produit un couple pour faire tourner les

volets en sens inverse d'horloge, et ouvrir ainsi les vo-

lets 88, tandis que la pression différentielle négative P 1-

P 2 produit des valeurs négatives de la force de pression Fp qui font tourner les volets en sens d'horloge, vers leur

position fermée.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé de commande du flux d'air de dilution 82 traversant le second canal 72, comprend le positionnement automatique

des volets de vanne 88 sous l'effet de la pression diffé-

rentielle P 1-P 2 de part et d'autre des volets de vanne 88.

On obtient la pression différentielle P 1-P 2 de part et d'autre des volets 88 à l'aide des moyens de positionnement

, en générant une pression différentielle entre la souf-

flante avant 16 et le canal de soufflante 36 On peut faire varier cette pression en ouvrant et en fermant l'injecteur de dilution arrière à section variable 44, pour canaliser sélectivement des parties du flux d'air de dilution 46 à partir du canal de soufflante 36, vers l'intérieur de la

chemise 40.

Plus précisément, le moteur 10 qui est représenté sur la figure 1 comprend en outre un système de commande de moteur classique, 104, qui est relié fonctionnellement à

l'injecteur de dilution arrière à section variable 44, com-

me il est habituel Dans une forme du procédé de l'inven-

tion, le système de commande de moteur 104 ouvre l'injec-

teur de dilution arrière à section variable 44 pour canali- ser le flux d'air de dilution 46 vers l'intérieur de la

chemise de post-combustion 40, de façon à créer une pres-

sion différentielle positive P 1-P 2, pour ouvrir les volets 88 pour permettre le fonctionnement du moteur 10 avec une

double dilution, à la fois par le second canal 72 et l'in-

jecteur de dilution 52.

Le système de commande 104 est également capable

de fermer l'injecteur de dilution arrière à section varia-

ble 44, de façon que le flux d'air de dilution 46 s'écoule du canal de soufflante 36 vers le canal de dilution de post-combustion 42, dans une condition dans laquelle le flux d'air de dilution 46 qui est canalisé à l'intérieur de

la chemise 40 est faible ou nul Lorsque l'injecteur de di-

lution arrière à section variable 44 est fermé, une pres-

sion différentielle P 1-P 2 négative est produite de part et

d'autre des volets 88, ce qui ferme les volets 88 pour ob-

tenir le fonctionnement du moteur 10 dans une condition de dilution simple, dans laquelle le flux d'air de dilution est canalisé seulement à partir de la soufflante arrière 18 vers le canal de soufflante 36, par l'intermédiaire de

l'injecteur de dilution 52.

Un test de composant portant sur les volets 88 a

montré que ces derniers pouvaient être positionnés correc-

tement de façon automatique entre les positions ouverte et

fermée, exclusivement par les forces de pression aérodyna-

miques agissant sur les volets 88 à cause de la pression différentielle P 1-P 2 Par conséquent, des actionneurs classiques ne sont pas nécessaires pour le positionnement des volets 88, qu'on laisse simplement flotter librement en prenant diverses positions angulaires, exclusivement sous il

la dépendance de la pression différentielle P 1-P 2.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on utilise efficacement la pression différentielle P 1-P 2 en dotant les moyens de positionnement 100 d'un ressort de torsion classique 102 qui est associé à chacun des volets 88 et qui relie un volet 88 respectif au corps 56, pour

exercer un couple de rappel de fermeture Tci comme repré-

senté sur les figures 3 et 5, qui agit sur le volet 88 dans

une direction opposée à celle de la force de pression d'ou-

verture Fp Le ressort de torsion 102 est de préférence réalisé à partir d'un matériau 17-7 PH, disponible dans le commerce, qui convient pour des applications à température

élevée, jusqu'à environ 380 'C.

Le couple de fermeture Tc a une première valeur minimale T 1 qui est obtenue en positionnant le ressort 102 de façon classique, pour produire la première valeur de couple de fermeture T 1 dans la position fermée des volets 88, qui est au moins suffisamment élevée pour fermer le volet 88 contre la force de pesanteur agissant sur le volet 88, lorsque la force de pression Fp est égale à zéro, ce qui peut être le cas par exemple lorsque le moteur 10 ne

fonctionne pas Il faut noter que les volets 88 sont dispo-

sés de façon périphérique autour de l'ouverture 86 et que si on n'utilisait pas le ressort 102, certains au moins des volets 88 resteraient simplement dans la position ouverte à

cause de le pesanteur (dans le cas des volets qui sont pla-

cés au bas de l'ouverture 86 et dont la position est ren-

versée par rapport à celle qui est représentée sur la fi-

gure 3) Par conséquent, le ressort 102 est dimensionné et

positionné de façon classique pour vaincre au moins la for-

ce de pesanteur s'exerçant sur le volet 88, afin de placer initialement le volet 88 dans la position fermée Lorsque le volet 88 est ouvert, le ressort 102 est tendu de façon correspondante, ce qui augmente le couple de fermeture Tc jusqu'à une seconde valeur T 2 dans la position ouverte du volet, qui est supérieure à la première valeur Ti du couple

de fermeture.

Cependant, dans le premier mode de réalisation décrit ci-dessus, qui ne comporte pas les ressorts 102, le test de composant a indiqué que bien que les volets infé-

rieurs 88, en position renversée, soient initialement ou-

verts au moment du démarrage du moteur, les forces de pres-

sion aérodynamiques Fp ont néanmoins pour action de fermer automatiquement les volets 88 comme il est nécessaire,

ainsi que d'ouvrir les volets 88 comme il est nécessaire.

En considérant à nouveau le second mode de réali-

sation décrit ci-dessus, on note que le ressort de torsion classique 102 est dimensionné et positionné par rapport au volet 88 de façon à produire un couple de fermeture T qui c augmente au fur et à mesure que le volet est déplacé de la

position fermée vers la position ouverte Des ressorts pro-

duisent habituellement une augmentation de la force de rap-

pel lorsqu'ils sont comprimés ou allongés, ce qui exige une force Fp continuellement croissante pour ouvrir le volet 88 Par conséquent, la position angulaire réelle du volet 88 est automatiquement commandée par la valeur de la force de pression résultante Fp qui est produite par la pression

différentielle P 1-P 2.

Dans ce mode de réalisation préféré de l'inven-

tion, chacun des volets 88 qui est représenté sur la figure 4 comprend une paire de liaisons articulées, ou de simples charnières, 106, espacées en direction périphérique, qui relient de façon pivotante l'extrémité amont 96 du volet 88 au carter extérieur 58 Chaque charnière 106 comprend un

support allongé 108 qui s'étend à partir du carter exté-

rieur 58 et qui comprend une ouverture 110 à son extrémité distale Une paire d'ouvertures complémentaires 112 est

formée dans une paire respective des nervures 94 entre les-

quelles le support 108 est intercalé, et un boulon 114 constituant un axe de charnière classique est positionné de façon appropriée à travers les ouvertures 110 et 112, pour permettre aux volets 88 de pivoter par rapport au carter extérieur 58 Une douille classique (non représentée) peut être placée entre le boulon 114 et les ouvertures 110 et 112 pour réduire la friction entre ces éléments.

Dans le mode de réalisation préféré qui est re-

présenté sur les figures 4 et 5, le boulon de charnière 114 de l'une des charnières 106 a une longueur suffisante pour supporter un ensemble de spires classiques 116 du ressort de torsion 102 qui est disposé en position coaxiale sur le boulon A titre d'exemple, on peut utiliser au moins quatre spires 116 Le ressort 102 comprend en outre une première extrémité fixe 118 d'un côté des spires 116, qui est reliée

de façon fixe au carter extérieur 58 Par exemple, la pre-

mière extrémité 118 peut simplement reposer contre une bu-

tée 58 a du carter extérieur 58, pour éviter que le ressort 102 ne se déroule, afin de maintenir des forces de torsion

dans ce ressort Le ressort 102 comprend également une se-

conde extrémité fixe 120 du côté opposé des spires 116, qui

est fixée au volet 88 A titre d'exemple, la seconde extré-

mité 120 peut simplement être emprisonnée entre une paire de pattes 122 s'étendant à partir de l'une des nervures 94, pour empêcher que le ressort 102 ne se déroule, afin de

maintenir des forces de torsion dans ce ressort Les pre-

mière et seconde extrémités 118 et 120 peuvent glisser par rapport à la butée 58 a et aux pattes 122, en procurant

néanmoins des surfaces de réaction de torsion pour permet-

tre au ressort de torsion 102 de fonctionner de façon clas-

sique. Une douille classique 124 est placée entre les spires 116 et le boulon 114, pour éviter l'usure du boulon 114 sous l'effet de l'abrasion par les spires 116 La douille peut être en A 286, qui est un matériau disponible

dans le commerce.

On choisit les dimensions et la configuration du

* ressort 102 de façon qu'une pression différentielle positi-

ve égale à P 1-P 2, de part et d'autre du volet 88, dans le

second canal 72, ouvre le volet 88 contre le couple de fer-

meture Tci et qu'une pression différentielle négative égale à P 1-P 2 de part et d'autre du volet 88, dans le second ca-

nal 72, ferme le volet 88 Dans un mode de réalisation pré-

féré, la pression différentielle positive qui est nécessai-

re pour ouvrir le volet 88 doit être aussi faible que pos-

sible, pour réduire les pertes de charge A titre d'exem-

ple, la pression différentielle positive peut ne pas être supérieure à environ 3,5 k Pa, pour faire en sorte que le volet 88 s'ouvre relativement rapidement sous l'effet de

l'application d'une pression différentielle positive P 1-P 2.

Il faut noter que la pression différentielle P 1-P 2 a une plage de valeurs pendant le fonctionnement du moteur 10, et que les moyens de positionnement 100 ouvrent les volets dans des positions d'ouverture intermédiaires lorsque la

pression différentielle augmente dans la plage, pour procu-

rer un positionnement automatique des volets 88 sur une

plage de positions ouvertes intermédiaires.

Comme le montrent par exemple les figures 3 et 5, chacun des volets 88 comprend à son extrémité aval 98 un joint d'étanchéité élastique allongé 126, qui est fixé de façon appropriée à l'extrémité aval 98, par exemple en

étant fixé dans une rainure formée dans l'extrémité aval.

Le joint d'étanchéité vient en contact avec le diviseur de flux 68 lorsque le volet 88 est placé dans la position

fermée, pour assurer une bonne étanchéité du volet 88 con- tre le diviseur 68 Le joint d'étanchéité 126 a également pour effet

d'amortir les vibrations du volet 88, en cas de vibration de ce dernier sous l'effet de la projection du flux d'air de dilution 82 contre le volet 88 Dans le mode de réalisation préféré, le joint d'étanchéité est fabriqué à partir du matériau KALREZ, commercialisé par E I Du Pont

Company, qui est utilisable à des températures allant jus-

qu'à environ 400 'C Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, on peut éliminer le joint d'étanchéité 126

lorsqu'une fuite autour de l'extrémité aval 98 est accepta-

ble. Comme le montrent les figures 2, 3 et 5, l'extré- mité aval 98 du volet coîncide de façon générale avec le carter extérieur 58 lorsque le volet est dans la position ouverte, pour établir une transition de chemin d'écoulement progressive entre l'extrémité aval 98 du volet et le carter

extérieur 58 qui définit une partie du second canal 72 Ce-

pendant, dans des positions ouvertes intermédiaires, l'ex-

trémité aval 98 du volet se trouve dans des positions d'équilibre correspondantes dans le second canal 72, pour lesquelles la force de pression de fluide résultante, Fpi produit un couple correspondant qui équilibre le couple de

fermeture Tc qu'exerce le ressort 102.

La figure 6 représente un autre mode de réalisa-

tion de la présente invention, dans lequel les moyens de positionnement 100 comprennent un doigt rectiligne 128 qui s'étend dans une direction générale perpendiculaire à la surface extérieure 92 du volet, et vers l'extérieur de ce dernier Le doigt 128 comprend une première extrémité 130 qui est fixée au volet au niveau de la charnière 106, et une seconde extrémité 132 qui est disposée à l'opposé de la première extrémité 130 Dans ce mode de réalisation, le ressort se présente sous la forme d'un ressort rectiligne classique 134, qui comporte une première extrémité 136 fixée à la seconde extrémité 132 du doigt, et une seconde extrémité 138 qui est reliée de façon appropriée au corps 56 Les dimensions et la configuration du doigt 128 et du ressort 130 sont choisies de façon que ce ressort produise

le couple de fermeture Tc exigé.

La figure 7 représente un autre mode de réalisa-

tion de l'invention, dans lequel les volets de dilution 88 se présentent sous la forme de volets de décharge 140 Dans ce mode de réalisation de l'invention, les volets 140 sont

initialement disposés dans une position fermée dans la-

quelle ils affleurent un carter intermédiaire 142 A une certaine distance du carter intermédiaire 142 se trouvent un carter extérieur 144 et un carter intérieur 146, qui définissent respectivement avec le carter intermédiaire 142 un premier canal 148 et un second canal 150 Exactement comme dans le mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 5, le volet 140 est articulé à son extrémité amont 152 sur le carter intermédiaire 142, et il

comprend un ressort de torsion classique 154 qui est dimen-

sionné et placé pour positionner initialement le volet 140 dans la position fermée, dans laquelle il affleure de façon générale le carter intermédiaire 142 A titre d'exemple, le volet 140 peut également comporter à son extrémité aval un épaulement 156 qui est initialement appliqué contre une languette complémentaire 158 du carter intermédiaire 142,

sous l'effet du ressort de torsion 154.

Lorsqu'une pression différentielle P 1-P 2 est

établie de part et d'autre du volet 140, par exemple lors-

que la pression Pl dans le canal 150 est supérieure à la

pression P 2 dans le canal 148, une force de pression résul-

tante Fp agit sur le volet 140 Les dimensions et la confi-

guration du ressort de torsion 154 sont choisies pour que le volet 140 s'ouvre dans le canal 148, par rotation autour

de son extrémité amont 152, pour laisser passer vers le ca-

nal 148 une fraction du flux d'air 160 qui provient du ca-

nal 150 On peut utiliser cette structure pour laisser échapper un flux d'air provenant d'un compresseur classique associé au canal 150, lorsque la pression différentielle P 1-P 2 atteint une valeur prédéterminée Pour des valeurs

inférieures à la valeur prédéterminée, le couple de ferme-

ture Tc, que le ressort 154 applique au volet 140, ferme le

volet 140 contre la languette 158.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Procédé applicable à un moteur à turbine à gaz ( 10) comportant un chemin d'écoulement de fluide ( 62, 72) et un volet de vanne articulé ( 88) pouvant être déplacé entre des positions ouverte et fermée dans le chemin d'écoulement de fluide ( 72, 62), ce procédé ayant pour but

de commander l'écoulement de l'air dans le chemin d'écoule-

ment, et étant caractérisé en ce qu'il comprend le posi-

tionnement automatique du volet de vanne ( 88) sous la dé-

pendance de la pression différentielle de part et d'autre

de ce volet de vanne ( 88).

2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel le moteur à turbine à gaz consiste en un turboréacteur à double flux et à dilution variable ( 10) dans lequel le chemin d'écoulement se présente sous la forme d'un canal de soufflante ( 36) entourant une turbine à gaz centrale,et dans lequel une soufflante ( 16) est placée en communication

avec le canal de soufflante ( 36) et la turbine à gaz cen-

trale, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opéra-

tion consistant à produire la pression différentielle entre

la soufflante ( 16) et le canal de soufflante ( 36).

3 Procédé selon la revendication 2, dans lequel

le moteur comprend en outre un dispositif de post-combus-

tion ( 38) comportant une chemise de combustion ( 40) dispo-

sée en communication avec le canal de soufflante ( 36) et la turbine à gaz centrale et un injecteur de dilution arrière

à section variable ( 44), placé entre la turbine à gaz cen-

traleet la chemise de post-combustion ( 40); caractérisé en

ce qu'il comprend en outre les opérations consistant à ou-

vrir et à fermer l'injecteur de dilution arrière à section variable ( 44) pour canaliser sélectivement des parties du flux d'air ( 46) provenant du canal de soufflante ( 36) vers l'intérieur de la chemise ( 40), pour produire la pression

différentielle précitée.

4 Procédé selon la revendication 3, dans lequel le moteur est un turboréacteur à double flux et à double dilution ( 10) qui comprend un ensemble des volets de vanne articulés ( 88) disposés de façon circulaire sous la forme

d'une première dérivation entre une extrémité amont du ca-

nal de soufflante ( 36) et la soufflante ( 16), et ce moteur comprend en outre une seconde dérivation qui est définie par une ouverture annulaire et par un injecteur de dilution

( 52) qui est disposé fonctionnellement dans cette ouvertu-

re, en aval de la première dérivation, dans une partie in-

termédiaire de canal de soufflante ( 36), pour dériver une partie du flux d'air comprimé de la turbine à gaz centrale vers le canal de soufflante ( 36); caractérisé en ce qu'il

comprend en outre l'opération qui consiste à ouvrir l'in-

jecteur de dilution arrière à section variable ( 44) pour canaliser le flux d'air de dilution vers l'intérieur de la chemise de post-combustion ( 40), dans le but de produire une pression différentielle positive, afin d'ouvrir les volets de vanne articulés ( 88) pour faire fonctionner le

moteur dans le mode de double dilution.

5 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération qui consiste à fermer l'injecteur de dilution arrière à section variable ( 44), dans le but de produire une pression différentielle négative, pour fermer les volets de vanne articulés ( 88), pour faire fonctionner le moteur dans le mode de dilution simple.

6 Structure de vanne de dilution pour la comman-

de d'un flux de fluide dans un moteur à turbine à gaz ( 10), caractérisée en ce qu'elle comprend: un corps annulaire

( 56) comportant un carter extérieur ( 58) et un carter inté-

rieur ( 60), placé à distance du carter extérieur, pour dé-

finir un canal ( 62) pour canaliser le flux de fluide, et le carter extérieur ( 58) comportant une ouverture annulaire

( 86); un ensemble de volets de vanne de dilution ( 88) jux-

taposés de façon circulaire et disposés dans l'ouverture annulaire précitée ( 86), chacun de ces volets de vanne ( 88) ayant une surface intérieure ( 90) qui fait face au fluide pouvant s'écouler dans le canal, une surface extérieure ( 92), une première extrémité ( 96) montée de façon pivotante sur le corps ( 56), et une seconde extrémité ( 98), ces vo-

lets ( 88) pouvant être positionnés dans une première posi-

tion dans laquelle ils sont de façon générale parallèles au carter extérieur ( 58), et dans une seconde position dans laquelle ils sont inclinés par rapport au carter extérieur

( 58), le flux de fluide qui peut s'écouler contre la surfa-

ce intérieure ( 90) du volet ayant pour effet de produire une force de fluide sur ce volet ( 88); et des moyens ( 100) pour positionner automatiquement les volets ( 88) dans les première et seconde positions, en produisant une pression

différentielle de part et d'autre du volet ( 88), pour exer-

cer la force de fluide sur le volet ( 88).

7 Structure de vanne de dilution selon la reven-

dication 6, caractérisée en ce que: le carter intérieur ( 60) du corps annulaire est espacé par rapport au carter extérieur ( 58) de façon à définir un premier canal ( 62) pour canaliser le flux de fluide, et un diviseur de flux

( 68) est placé entre les carters extérieur ( 58) et inté-

rieur ( 60) pour définir un second canal ( 72) et un troisiè-

me canal ( 76), qui est séparé du second canal par le divi-

seur de flux ( 68), les second et troisième canaux ( 72, 76)

étant en communication avec le premier canal ( 62), et l'ou-

verture annulaire ( 86) du carter extérieur faisant face au diviseur de flux ( 68); et les surfaces intérieures ( 90) des volets de vanne sont disposées de façon à faire face au fluide qui peut s'écouler dans le second canal ( 72), la première extrémité étant une extrémité amont ( 96) qui est montée de façon pivotante sur le corps ( 56), et la seconde

extrémité étant une extrémité aval ( 98), la première posi-

tion étant une position ouverte qui permet au flux de flui-

de provenant du premier canal ( 62) de passer dans le second ( 72), et la seconde position étant une position fermée qui bloque pratiquement le passage du fluide du premier canal

( 62) vers le second canal ( 72).

8 Structure de vanne de dilution selon la re-

vendication 7, caractérisée en ce que les moyens de posi- tionnement ( 100) produisent une pression différentielle positive de part et d'autre du volet ( 88) dans le second canal ( 72), pour produire une valeur positive de la force

de fluide pour ouvrir le volet ( 88), et une pression diffé-

rentielle négative de part et d'autre du volet ( 88) dans le second canal ( 72), pour produire une valeur négative de la

force de fluide pour fermer le volet ( 88).

9 Structure de vanne de dilution selon la re-

vendication 8, caractérisée en ce que les moyens de posi-

tionnement ( 100) comprennent en outre un ressort ( 102) qui est associé à chacun des volets ( 88) et qui s'étend entre le volet et le corps ( 56), pour exercer sur le volet ( 88) un couple de fermeture qui agit dans une direction opposée à celle de la force d'ouverture exercée par le fluide, ce

ressort ( 102) étant positionné de façon à produire une pre-

mière valeur du couple de fermeture dans la position ouver-

te du volet ( 88) qui est au moins suffisamment élevée pour fermer le volet, contre la force de pesanteur qui agit sur

le volet ( 88) lorsque la force de fluide est égale à zéro.

10 Une structure de vanne de dilution selon la

revendication 9, caractérisée en ce que la pression diffé-

rentielle positive ne dépasse pas environ 3,5 k Pa.

11 Structure de vanne de dilution selon la reven-

dication 10, caractérisée en ce que la pression différen-

tielle est comprise dans une plage de variation pendant le fonctionnement du moteur à turbine à gaz ( 10), et les moyens de positionnement ( 100) ouvrent les volets ( 88) dans

des positions intermédiaires lorsque la pression différen-

tielle augmente dans la plage précitée.

12 Structure de vanne de dilution selon la reven-

dication 10, caractérisée en ce que le ressort consiste en un ressort de torsion ( 102) ayant une première extrémité fixée au corps( 56), un ensemble de spires ( 106) qui sont placées à l'extrémité amont ( 96) du volet, et une seconde extrémité qui est fixée au volet ( 88).

13 Structure de vanne de dilution selon la re-

vendication 8, caractérisée en ce que l'extrémité aval ( 98) du volet comprend un joint d'étanchéité élastique allongé ( 126) qui vient en contact avec le diviseur de flux ( 68) lorsque le volet ( 88) est dans la position fermée, pour établir une jonction étanche avec le diviseur, et pour

amortir les vibrations du volet ( 88).

14 Structure de vanne de dilution selon la re-

vendication 8, caractérisée en ce que l'extrémité aval ( 98)

du volet coïncide de façon générale avec le carter exté-

rieur ( 58) lorsque le volet ( 88) est dans la position ou-

verte.