FR3137940A1 - Treatment of variable timing casing by co-axial multi-discs - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un compresseur axial de turbomachine aéronautique comprenant au moins une roue de rotor adaptée à tourner autour d’un axe de rotation (X) et un carter situé autour de la roue de rotor. Le carter est pourvu intérieurement, de disques (25) en contact avec le fluide, disposés individuellement perpendiculairement à l’axe de rotation et montés rotatifs les uns par rapport aux autres, autour de l’axe de rotation. Via des moyens (37) d’actionnement, des fentes (31) dans les disques peuvent être orientées axialement ou obliquement par rapport à l’axe de rotation (X). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 14] The invention relates to an axial compressor of an aeronautical turbomachine comprising at least one rotor wheel adapted to rotate around an axis of rotation (X) and a casing located around the rotor wheel. The casing is provided internally with discs (25) in contact with the fluid, arranged individually perpendicular to the axis of rotation and rotatably mounted relative to each other, around the axis of rotation. Via actuation means (37), slots (31) in the discs can be oriented axially or obliquely relative to the axis of rotation (X). Figure to be published with the abstract: [Fig. 14]
Description
L’invention concerne un traitement de carter d’une turbomachine aéronautique visant à contrôler l’écoulement fluidique (gazeux) en tête d'aubes d'une roue mobile, ou roue de rotor. Plus particulièrement l'invention a trait à un carter de compresseur de cette turbomachine et à un compresseur de la turbomachine.The invention relates to a casing treatment of an aeronautical turbomachine aimed at controlling the fluid (gas) flow at the tip of blades of a moving wheel, or rotor wheel. More particularly, the invention relates to a compressor casing of this turbomachine and to a compressor of the turbomachine.
En d’autres termes, l’invention se rapporte au contrôle passif de l’écoulement gazeux précité via la technologie des « traitements de carter », appelés aussi traitements de paroi d'extrémité, en anglais « end-wall treatments ».In other words, the invention relates to the passive control of the aforementioned gas flow via the technology of “casing treatments”, also called end-wall treatments.
Le fluide gazeux s’écoulant globalement d’amont vers l’aval dans une turbomachine aéronautique, les « traitements de carter » (sous-entendu carter de stator) consistent en des modifications locales dans la forme de l’enveloppe externe de la veine aérodynamique, limitée par le carter, autour des roues de rotor, et donc autour de l’axe de rotation de la(chaque) roue de rotor.The gaseous fluid flowing generally from upstream to downstream in an aeronautical turbomachine, the "casing treatments" (meaning stator casing) consist of local modifications in the shape of the external envelope of the aerodynamic vein, limited by the casing, around the rotor wheels, and therefore around the axis of rotation of the (each) rotor wheel.
Dans le présent texte, « axial » a pour sens suivant, ou parallèlement, à l’axe (X ci-après) de rotation ou de révolution d’un élément de rotor de la turbomachine, donc de la roue de rotor précitée, et « radial » a pour sens radialement (perpendiculairement) à cet axe de rotation qui est également l’axe du(des) compresseur(s) et de la(des) turbine(s). « Rotation axiale » désigne une rotation autour dudit axe.In this text, “axial” has the meaning following, or parallel to, the axis (X hereinafter) of rotation or revolution of a rotor element of the turbomachine, therefore of the aforementioned rotor wheel, and “radial” has the meaning radially (perpendicular) to this axis of rotation which is also the axis of the compressor(s) and the turbine(s). “Axial rotation” designates a rotation around said axis.
Lors du fonctionnement d'une turbomachine aéronautique, typiquement un compresseur comprenant au moins une roue de rotor munie d'aubes et tournant dans un carter formant l'enveloppe extérieure de la veine fluide à déplacer et à comprimer, une grande fluctuation du débit de fluide dans le compresseur peut survenir, appelé pompage du compresseur.During operation of an aeronautical turbomachine, typically a compressor comprising at least one rotor wheel provided with blades and rotating in a casing forming the outer envelope of the fluid stream to be moved and compressed, a large fluctuation in the fluid flow in the compressor may occur, called compressor surge.
Il est connu qu’utiliser des traitements de carter de type « fentes axiales » permet de modifier localement l’écoulement gazeux dans la veine fluide et ainsi d’influencer l’apparition des mécanismes responsables du départ en pompage du compresseur. Un traitement de carter efficace peut augmenter la plage d’utilisation performante du compresseur, en retardant l’apparition de ces mécanismes, en particulier en diminuant le blocage aérodynamique en tête de roue de rotor.It is known that using “axial slot” type crankcase treatments allows to locally modify the gas flow in the fluid stream and thus influence the appearance of the mechanisms responsible for the compressor starting to surge. An effective crankcase treatment can increase the compressor’s efficient operating range by delaying the appearance of these mechanisms, in particular by reducing aerodynamic blocking at the rotor wheel head.
Les traitements de carter de type « fentes axiales » comprennent typiquement une série de fentes disposées le long de la circonférence radialement intérieure du carter (dans la direction azimutale) et, radialement, autour d’une roue de rotor de compresseur.“Axial slot” type casing treatments typically comprise a series of slots arranged along the radially inner circumference of the casing (in the azimuthal direction) and, radially, around a compressor rotor wheel.
Ces traitements sont non axisymétriques par rapport à l’axe de rotation du compresseur. Ils sont donc dénommés fréquemment Traitement de Carter Non Axisymétrique (ou TCNA).These treatments are non-axisymmetric with respect to the compressor rotation axis. They are therefore frequently called Non-Axisymmetric Crankcase Treatment (or TCNA).
Ainsi, dans le présent document, une surface intérieure locale, définie par les parties structurelles qui délimitent ces fentes (donc par les disques dont il va être question ci-après), sera non-axisymétrique, dès lors qu’une coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation ne sera pas circulaire. Plus précisément, une telle surface sera localement non-axisymétrique puisque, le long de la circonférence radialement intérieure précitée (de chaque disque), le rayon de ladite surface au niveau de la zone considérée variera en fonction de l'angle que forme ce rayon avec un axe vertical perpendiculaire à l'axe X de révolution.Thus, in this document, a local inner surface, defined by the structural parts that delimit these slots (therefore by the disks which will be discussed below), will be non-axisymmetric, since a section along a plane perpendicular to the axis of rotation will not be circular. More precisely, such a surface will be locally non-axisymmetric since, along the aforementioned radially inner circumference (of each disk), the radius of said surface at the level of the zone considered will vary according to the angle that this radius forms with a vertical axis perpendicular to the X axis of revolution.
L’efficacité d’un traitement de carter de type « fentes axiales » dépend de l’adéquation entre l’orientation des fentes et la forme de l’écoulement à l’approche de la zone de pompage. Suivant le régime de rotation du compresseur, la forme de l’écoulement évolue (classiquement subsonique à régime partiel et supersonique à haut régime) et donc l’orientation optimale des fentes n’est pas la même. Également, l’orientation optimale de la partie « amont » des fentes n’est pas forcément la même que l’orientation optimale de la partie « aval » des fentes. Des formes simple (fentes droites) ne sont donc pas toujours la meilleure solution pour plusieurs points de fonctionnements. Un TCNA avec des fentes « courbées », dite aussi TCNA « à arc », a aussi été proposé où les parties « amont » des fentes n’ont pas le même calage que les parties « aval » des fentes.The effectiveness of an “axial slot” type crankcase treatment depends on the adequacy between the orientation of the slots and the shape of the flow approaching the pumping zone. Depending on the compressor rotation speed, the shape of the flow changes (classically subsonic at partial speed and supersonic at high speed) and therefore the optimal orientation of the slots is not the same. Also, the optimal orientation of the “upstream” part of the slots is not necessarily the same as the optimal orientation of the “downstream” part of the slots. Simple shapes (straight slots) are therefore not always the best solution for several operating points. A TCNA with “curved” slots, also called “arc” TCNA, has also been proposed where the “upstream” parts of the slots do not have the same timing as the “downstream” parts of the slots.
Les calages respectifs de la partie amont et de la partie aval d’une même fente peuvent être adaptés par rapport à l’écoulement de la tête d’aube selon le(un) régime de fonctionnement de la turbomachine. L’orientation relative de l’écoulement par rapport à l'aube en rotation axiale est en effet différente selon le régime. Les angles amont/aval sont toutefois choisis habituellement par rapport à l’écoulement sur un point de fonctionnement. Idéalement, il faudrait pouvoir adapter ces angles de fentes selon chaque régime de fonctionnement. Cependant, les contraintes d’intégration des fentes dans le carter et le pilotage de l’orientation restent des difficultés majeures.The respective settings of the upstream and downstream parts of the same slot can be adapted in relation to the flow of the blade head according to the operating regime of the turbomachine. The relative orientation of the flow in relation to the blade in axial rotation is in fact different depending on the regime. The upstream/downstream angles are however usually chosen in relation to the flow at an operating point. Ideally, it would be possible to adapt these slot angles according to each operating regime. However, the constraints of integrating the slots into the casing and controlling the orientation remain major difficulties.
La divulgation ci-après vise à surmonter de telles difficultés majeures et, à cette fin, s’applique à un compresseur axial d’une turbomachine aéronautique comprenant :
- au moins une roue de rotor adaptée à tourner autour d’un axe de rotation du compresseur, dans une veine où un fluide peut s’écouler, et
- un carter situé autour de la roue de rotor.The following disclosure aims to overcome such major difficulties and, to this end, applies to an axial compressor of an aeronautical turbomachine comprising:
- at least one rotor wheel adapted to rotate about an axis of rotation of the compressor, in a vein where a fluid can flow, and
- a casing located around the rotor wheel.
Plus précisément, la présente divulgation propose que ce compresseur axial comprenne un TCNA et soit ainsi tel:
- que le carter est pourvu intérieurement, autour de la roue de rotor, d’une pluralité de disques avec lesquels le fluide peut venir en contact et qui :
-- sont coaxiaux à l’axe de rotation,
-- sont disposés individuellement perpendiculairement à l’axe de rotation,
-- sont disposés les uns à la suite des autres suivant l’axe de rotation,
-- sont montés rotatifs les uns par rapport aux autres et par rapport au carter, autour de l’axe de rotation,
chaque disque de la pluralité de disques définissant une circonférence interne, autour de l’axe de rotation, et présentant une pluralité d’encoches réparties sur la circonférence, et
- que le compresseur comprend en outre des moyens d’actionnement des disques, adaptés à entraîner ensemble lesdits (c’est-à-dire certains au moins des) disques autour de l’axe de rotation, la rotation induite d’au moins un disque par rapport aux autres disques de la pluralité de disques permettant de modifier la forme de fentes individuellement crées par une série d’encoches de la pluralité d’encoches situées les unes à la suite des autres le long de l’axe de rotation, de telle sorte que chaque fente peut se présenter comme :
-- une fente axiale, ou
-- une fente orientée obliquement par rapport à l’axe de rotation, dans un plan (P1 ci- après) passant par la fente et parallèle à l’axe de rotation.More specifically, the present disclosure proposes that this axial compressor comprises a TCNA and is thus such:
- that the casing is provided internally, around the rotor wheel, with a plurality of discs with which the fluid can come into contact and which:
-- are coaxial with the axis of rotation,
-- are arranged individually perpendicular to the axis of rotation,
-- are arranged one after the other along the axis of rotation,
-- are mounted to rotate relative to each other and relative to the housing, around the axis of rotation,
each disc of the plurality of discs defining an internal circumference, around the axis of rotation, and having a plurality of notches distributed around the circumference, and
- that the compressor further comprises means for actuating the disks, adapted to drive together said (i.e. at least some of the) disks around the axis of rotation, the induced rotation of at least one disk relative to the other disks of the plurality of disks making it possible to modify the shape of slots individually created by a series of notches of the plurality of notches located one after the other along the axis of rotation, such that each slot can be presented as:
-- an axial slot, or
-- a slot oriented obliquely to the axis of rotation, in a plane (P1 below) passing through the slot and parallel to the axis of rotation.
Ainsi, on va disposer d’un traitement de carter TCNA à fentes à calage variable, ce calage étant obtenu par une solution à multidisques co-axiaux.This will provide a TCNA crankcase treatment with variable timing slots, this timing being obtained by a coaxial multi-disc solution.
Via de tels disques rapportés sur le carter, structurellement indépendants du carter, à leurs encoches, à leur capacité de mouvements relatifs autour de l’axe de rotation, et aux moyens d’actionnement des disques, on dispose :
- d’une solution simple d’intégration fonctionnelle des fentes « dans » le carter,
- d’un carter conservant son intégrité,
- d’une solution modulaire offrant une large possibilité d’adaptation quant à la forme que l’on souhaite voir atteinte par les fentes, et
- d’une solution au pilotage de l’orientation de ces fentes qui peuvent donc être axiales ou obliques.Via such discs attached to the casing, structurally independent of the casing, to their notches, to their capacity for relative movements around the axis of rotation, and to the means of actuating the discs, we have:
- a simple solution for functional integration of the slots “in” the housing,
- a casing that retains its integrity,
- a modular solution offering a wide range of adaptation possibilities with regard to the shape that one wishes to see achieved by the slots, and
- a solution for controlling the orientation of these slots which can therefore be axial or oblique.
Concernant ce pilotage de l’orientation des fentes, il est proposé :
- que les disques de la pluralité de disques étant organisés successivement, le long de l’axe de rotation, depuis un premier disque jusqu’à un dernier disque,
- que les disques et les moyens d’actionnement des disques soient adaptés à entraîner suivant ladite orientation oblique, tous en commun, lesdits disques autour de l’axe de rotation, selon un angle par rapport à une parallèle à l’axe de rotation qui est d’autant plus important que l’on considère lesdits disques, du premier au dernier.Regarding this control of the orientation of the slots, it is proposed:
- that the disks of the plurality of disks are organized successively, along the axis of rotation, from a first disk to a last disk,
- that the disks and the disk actuating means are adapted to drive, in said oblique orientation, all in common, said disks around the axis of rotation, at an angle relative to a parallel to the axis of rotation which is all the more important as one considers said disks, from the first to the last.
Ainsi, on pourra assurer à chaque fente une courbure variable, progressive, dans un sens ou dans l’autre, en fonction du sens de rotation des aubes du compresseur.This will allow each slot to have a variable, progressive curvature, in one direction or the other, depending on the direction of rotation of the compressor blades.
La turbomachine aéronautique à considérer pourra être carénée. Mais elle pourrait aussi être non-carénée ; autrement de type open-rotor : Que le moteur soit caréné ou non ne change rien à l’aérodynamique du compresseur axial précité.The aeronautical turbomachine to be considered may be shrouded. But it could also be unshrouded; otherwise of the open-rotor type: Whether the engine is shrouded or not changes nothing in the aerodynamics of the aforementioned axial compressor.
Un synonyme à l’expression précitée « disques » ou « pluralité de disques » est « anneaux » ou « pluralité d’anneaux ». L’orientation possiblement oblique de la fente est à comprendre comme incluant toute forme, courbée ou non, de cette fente.A synonym for the above expression "discs" or "plurality of discs" is "rings" or "plurality of rings". The possibly oblique orientation of the slot is to be understood as including any shape, curved or not, of this slot.
Pour assurer une manœuvre fonctionnelle et pratique à mettre en œuvre, il est proposé que les moyens d’actionnement des disques comprennent une bielle présentant :
- une tige traversant lesdits disques et ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, et
- une première articulation et une deuxième articulation, respectivement à la première extrémité et à la deuxième extrémité de la tige, la première articulation étant en liaison pivot avec le carter, la deuxième articulation étant liée à une tige de piston adaptée pour coulisser dans un cylindre de piston en liaison pivot avec le carter.To ensure a functional and practical maneuver to implement, it is proposed that the means of actuating the disks include a connecting rod having:
- a rod passing through said discs and having a first end and a second end, and
- a first articulation and a second articulation, respectively at the first end and at the second end of the rod, the first articulation being in pivot connection with the housing, the second articulation being linked to a piston rod adapted to slide in a piston cylinder in pivot connection with the housing.
Ainsi :
- on assurera en pleine sécurité et de façon fiable la commande groupée souhaitée des disques,
- hormis à l’endroit de la première articulation, aucune interférence avec le carter n’existera,
- le carter conservera son intégrité.So :
- the desired group ordering of disks will be ensured in complete safety and reliability,
- except at the location of the first joint, there will be no interference with the crankcase,
- the crankcase will retain its integrity.
Pour favoriser une facilité de maintenance, un remplacement de tout ou partie des disques, voire une éventuelle évolution dans la forme que l’on souhaite voir atteinte par les fentes, il est proposé que les disques de la pluralité de disques soient en appui contre le carter, sans être fixés à lui, de sorte que les disques soient amovibles par rapport au carter.To facilitate ease of maintenance, replacement of all or part of the disks, or even a possible change in the shape that one wishes to see achieved by the slots, it is proposed that the disks of the plurality of disks bear against the housing, without being fixed to it, so that the disks are removable relative to the housing.
On pourra en particulier prévoir un appui périphérique, via une surface radialement extérieure, des disques contre une surface radialement intérieure du carter entourant alors circonférentiellement les disques.In particular, it will be possible to provide peripheral support, via a radially external surface, of the discs against a radially internal surface of the casing then circumferentially surrounding the discs.
Pour des considérations comparables, notamment pour favoriser le montage, la maintenance, voir un possible remplacement / retrait des disques, il est aussi proposé :
- que le carter (qui entoure les disques) comprenne deux parties de carter réunies ensemble, et
- que les disques de la pluralité de disques soient disposés entre les deux parties de carter.For comparable considerations, in particular to facilitate assembly, maintenance, and possible replacement/removal of disks, it is also proposed:
- that the housing (which surrounds the discs) comprises two housing parts joined together, and
- that the discs of the plurality of discs are arranged between the two housing parts.
En liaison avec une telle conception du carter en (au moins donc) deux parties, il est par ailleurs proposé, de préférence :
- soit que, circonférentiellement autour de l’axe de rotation, le carter comprenne deux secteurs de carter réunis ensemble, et que les disques de la pluralité de disques soient, autour de l’axe de rotation, entourées par une zone de chacun desdits deux secteurs de carter,
- soit que le carter comprenne axialement deux parties de carter réunies ensemble, et que les disques de la pluralité de disques soient disposés axialement entre les deux parties de carter.In connection with such a design of the housing in (at least therefore) two parts, it is also preferably proposed:
- either that, circumferentially around the axis of rotation, the casing comprises two casing sectors joined together, and that the disks of the plurality of disks are, around the axis of rotation, surrounded by a zone of each of said two casing sectors,
- either the housing comprises axially two housing parts joined together, and the discs of the plurality of discs are arranged axially between the two housing parts.
De cette façon, on poursuivra dans la voie modulaire initiée avec les disques, avec le souci de facilité de montage/maintenance déjà exprimé.In this way, we will continue on the modular path initiated with the disks, with the concern for ease of assembly/maintenance already expressed.
En toute hypothèse, entourer la pluralité de disques par une zone (de paroi) du carter contre laquelle un appui circonférentiel des disques pourra être réalisé permettra de combiner centrage et maintien des disques.In any event, surrounding the plurality of discs with a zone (wall) of the casing against which circumferential support of the discs can be achieved will make it possible to combine centering and holding of the discs.
A cette fin, le carter pourra présenter, en surface radialement intérieure, une rainure circonférentielle (en une ou plusieurs parties) dans laquelle les disques seront alors engagés, de préférence jusqu’en fond de rainure (radialement parlant).For this purpose, the casing may have, on the radially inner surface, a circumferential groove (in one or more parts) in which the discs will then be engaged, preferably up to the bottom of the groove (radially speaking).
S’ils ne débordent pas de la rainure, radialement vers l’intérieur (donc vers l’axe de rotation), les disques ne nécessiteront pas de modifier les conditions d’étanchéité par ailleurs prévues dans leur environnement entre les (têtes des) aubes de rotor et le carter qui les entoure.If they do not protrude from the groove, radially inwards (i.e. towards the axis of rotation), the discs will not require modification of the sealing conditions otherwise provided in their environment between the (heads of the) rotor blades and the casing which surrounds them.
Et si les encoches des disques sont formées en circonférence radialement intérieure de ces disques, les fentes résultantes seront alors situées dans la rainure, tout en étant ouvertes, de façon radialement intérieure, directement sur l’écoulement gazeux concerné, favorisant ainsi les conditions de (re)circulation recherchées. En effet, réinjecter, grâce aux fentes, du fluide gazeux de l’aval vers l’amont, jusqu’en amont du rotor concerné, permet de réénergiser l’écoulement avant le rotor, et ainsi mieux maîtriser le pompage.And if the notches of the disks are formed in the radially inner circumference of these disks, the resulting slots will then be located in the groove, while being open, radially inward, directly on the gas flow concerned, thus promoting the desired (re)circulation conditions. Indeed, reinjecting, thanks to the slots, gaseous fluid from downstream to upstream, up to upstream of the rotor concerned, makes it possible to re-energize the flow before the rotor, and thus better control the pumping.
Une autre considération, compatible avec ce qui précède, a aussi été de favoriser la cohésion des disques, l’efficacité des fentes vis-à-vis de l’écoulement gazeux à obtenir, la persistance dans la recherche de solutions simples et fiables, avec des interférences limitées avec le carter.Another consideration, compatible with the above, was also to promote the cohesion of the discs, the efficiency of the slots with respect to the gas flow to be obtained, the persistence in the search for simple and reliable solutions, with limited interference with the casing.
Il est ainsi proposé que le compresseur axial concerné comprenne en outre des moyens à effet ressort de sollicitation axiale des disques, qui sollicitent élastiquement les disques les uns en direction des autres, parallèlement à l’axe de rotation.It is thus proposed that the axial compressor concerned further comprises spring-effect means for axially stressing the disks, which elastically stress the disks towards each other, parallel to the axis of rotation.
De façon pratique, on pourra privilégier une version dans laquelle les moyens à effet ressort de sollicitation axiale des disques seront en appui entre le carter et la pluralité de disques et disposés pour solliciter les disques parallèlement à l’axe de rotation.In practice, it will be possible to favor a version in which the spring-effect means for axially stressing the discs will be supported between the casing and the plurality of discs and arranged to stress the discs parallel to the axis of rotation.
Est aussi concernée par présente divulgation une turbomachine aéronautique carénée comprenant le compresseur qui vient d’être présenté, dans tout ou partie de ses caractéristiques.Also covered by this disclosure is a shrouded aeronautical turbomachine comprising the compressor which has just been presented, in all or part of its characteristics.
Avant de cibler l’invention, présentons son environnement, qui est celui d’une turbomachine aéronautique carénée, laquelle peut être celle de la
Les termes amont (AM) et aval (AV) sont ici définis par rapport au sens de circulation du flux d’air ou de gaz F. Ainsi, le flux d’air ou de gaz F circulant au travers de la turbomachine 1 est dirigé de l’amont vers l’aval, c’est-à-dire de gauche à droite à la
La turbomachine 1 comporte classiquement, et sensiblement en extrémité amont, une soufflante 2 en aval de laquelle s'étend, le long de l’axe X :
- une veine primaire 90, annulaire, dans laquelle s'écoule un flux primaire F1, ladite veine primaire traversant notamment, dans le sens d'écoulement du flux primaire, un compresseur basse-pression 3, un compresseur haute-pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute-pression 6 et une turbine basse-pression 7, la veine primaire étant délimitée extérieurement et le long de l’axe X par un ensemble de carters 8 fixes (stator); et
- une veine secondaire référencée 9, dans laquelle s'écoule un flux secondaire distinct du flux primaire, la veine secondaire 9 entourant annulairement la veine primaire 90.The turbomachine 1 conventionally comprises, and substantially at the upstream end, a fan 2 downstream of which extends, along the X axis:
- a primary vein 90, annular, in which a primary flow F1 flows, said primary vein passing in particular, in the direction of flow of the primary flow, a low-pressure compressor 3, a high-pressure compressor 4, a combustion chamber 5, a high-pressure turbine 6 and a low-pressure turbine 7, the primary vein being delimited externally and along the axis X by a set of fixed casings 8 (stator); and
- a secondary vein referenced 9, in which a secondary flow separate from the primary flow flows, the secondary vein 9 annularly surrounding the primary vein 90.
La veine secondaire 9 est elle-même entourée par une nacelle 10 formant un carénage pour la turbomachine 1.The secondary vein 9 is itself surrounded by a nacelle 10 forming a fairing for the turbomachine 1.
La
La
Le compresseur basse-pression 3 schématisé comporte trois étages de compression axiale E1, E2, E3 successifs, dans l’exemple. L’illustration aurait aussi pu schématiser un compresseur haute-pression, tel que le compresseur 4, dès lors que ce qui suit peut aussi s’y appliquer.The low-pressure compressor 3 shown schematically comprises three successive axial compression stages E1, E2, E3, in the example. The illustration could also have shown a high-pressure compressor, such as compressor 4, since the following can also be applied to it.
Chaque rotor, appelé aussi roue de rotor, comporte une rangée circonférentielle d’aubes 11 s’étendant annulairement autour de l’axe X et chacune radialement à lui. Les aubes 11 de rotor sont liées à un disque (appelé aussi moyeu) 15 de rotor par l’intermédiaire duquel elles tournent autour de l’axe X. Chaque aube 11 de rotor comporte une pale 12, formant la partie profilée s’étendant dans la veine primaire 90.Each rotor, also called a rotor wheel, comprises a circumferential row of blades 11 extending annularly around the axis X and each radially to it. The rotor blades 11 are connected to a rotor disk (also called a hub) 15 by means of which they rotate around the axis X. Each rotor blade 11 comprises a blade 12, forming the profiled part extending in the primary vein 90.
La partie formant le stator de chaque étage de compression comporte une rangée d’aubes 17 s’étendant annulairement autour de l’axe X et chacune radialement à lui.The stator forming part of each compression stage comprises a row of blades 17 extending annularly around the axis X and each radially to it.
Forment donc un étage de compression une rangée d’aubes 17 de stator et la rangée d’aubes 11 de rotor qui lui est adjacente, axialement, juste en aval.A compression stage is therefore formed by a row of stator blades 17 and the row of rotor blades 11 which is adjacent to it, axially, just downstream.
Les aubes (typiquement appelées « vanes » en anglais) de chaque rangée d’aubes 17 de stator sont fixées, en extrémité radialement externe 19, à une virole externe fixe 20 appartenant à l’ensemble de carters 8 et, extrémité radialement interne 18, à une virole interne fixe 21. Les viroles externe 20 et interne 21 sont concentriques autour de l’axe X.The blades (typically called “vanes” in English) of each row of stator blades 17 are fixed, at the radially external end 19, to a fixed external shroud 20 belonging to the set of casings 8 and, at the radially internal end 18, to a fixed internal shroud 21. The external shroud 20 and internal shroud 21 are concentric around the axis X.
Les viroles externes 20 peuvent être définies par une série de carters 80 de l’ensemble de carters 8.The external ferrules 20 may be defined by a series of casings 80 of the casing assembly 8.
Les aubes 11 de chaque rangée d’aubes de rotor présentent chacune une extrémité radialement interne 13 et une extrémité radialement externe libre 16, appelée tête. Lesdites têtes 16 tournent en face de la zone concernée d’un carter 80.The blades 11 of each row of rotor blades each have a radially internal end 13 and a free radially external end 16, called a head. Said heads 16 rotate opposite the relevant area of a casing 80.
Ainsi, le compresseur considéré comprend :
- au moins une roue de rotor 23 adaptée à tourner autour de l’axe de rotation X, ici dans la veine 90, etThus, the compressor considered includes:
- at least one rotor wheel 23 adapted to rotate around the axis of rotation X, here in the vein 90, and
- un carter 80 de l’ensemble de carters 8 situé autour de la roue de rotor.- a casing 80 of the set of casings 8 located around the rotor wheel.
A son extrémité radialement interne 13, chaque aube 11 de rotor :
- soit présente un pied 14 par lequel l’aube 11 est fixée à un disque de rotor, par engagement dans des fentes de ce disque réparties sur sa circonférence,
- soit est monobloc avec un disque, dans le cas d’un rotor connu sous la dénomination « DAM », disque aubagé monobloc, également appelé « Blisk » (Bladed Disc/disque aubagé) ou roue aubagée.At its radially internal end 13, each rotor blade 11:
- either has a foot 14 by which the blade 11 is fixed to a rotor disk, by engagement in slots of this disk distributed around its circumference,
- either is monobloc with a disc, in the case of a rotor known under the name “DAM”, monobloc bladed disc, also called “Blisk” (Bladed Disc) or bladed wheel.
Ce qui précède n’exclut pas qu’il puisse en outre exister un système de calage variable des aubes autour de leurs axes radiaux d’allongement respectifs, tel en particulier qu’un système de calage variable des aubes 17 de redresseur (« vanes ») connu sous la dénomination « Variable Stator Vane (VSV) / aube de stator à calage variable ». Autrement dit, Indépendamment de la manière de lier les aubes 11 de rotor à leur disque 15/15’ d’entrainement en rotation, les figures 3 et suivantes permettent de visualiser la solution au problème que la présente divulgation cherche à résoudre.The foregoing does not exclude that there may also be a system for variable timing of the blades around their respective radial axes of elongation, such as in particular a system for variable timing of the rectifier vanes 17 (“vanes”) known under the name “Variable Stator Vane (VSV)”. In other words, independently of the manner of connecting the rotor blades 11 to their rotation drive disk 15/15’, FIGS. 3 et seq. make it possible to visualize the solution to the problem that the present disclosure seeks to solve.
Ainsi est-il illustré à partir de la
- au moins une partie du carter 80, ou des pièces qui l’équipent, et face auquel doivent tourner les têtes16 des aubes 11 de rotor, et
- un compresseur à traitement de carter TCNA de type « fentes axiales ».So it is illustrated from the
- at least part of the casing 80, or of the parts which equip it, and facing which the heads 16 of the rotor blades 11 must turn, and
- a compressor with TCNA crankcase treatment of the “axial slots” type.
Comme expliqué, la solution de l’invention va permettre d’adapter les angles de fente en fonction des régimes de fonctionnement de la turbomachine, et ainsi d’obtenir des calages entre les parties amont et aval des fentes adaptés à l’écoulement en tête 16 d’aube, selon le régime de fonctionnement de la turbomachine. Ainsi, ces angles amont/aval seront choisis par rapport à l’écoulement sur un point de fonctionnement de la turbomachine.As explained, the solution of the invention will make it possible to adapt the slot angles according to the operating regimes of the turbomachine, and thus to obtain settings between the upstream and downstream parts of the slots adapted to the flow at the blade head 16, according to the operating regime of the turbomachine. Thus, these upstream/downstream angles will be chosen relative to the flow at an operating point of the turbomachine.
Pour cela, une solution de l’invention propose que, sur la partie compresseur de la turbomachine aéronautique considérée, tel donc qu’au niveau du compresseur 3 ou 4 de la turbomachine 1, le carter situé autour de la (chaque) roue de rotor, carter 80 dans l’exemple, soit pourvu intérieurement, autour de la roue de rotor, telle que la roue de rotor 23, d’une pluralité de disques, pouvant aussi être appelés anneaux, 25 avec lesquels le fluide, flux d’air primaire F1 en l’espèce, peut venir en contact.For this, a solution of the invention proposes that, on the compressor part of the aeronautical turbomachine considered, such as therefore at the level of the compressor 3 or 4 of the turbomachine 1, the casing located around the (each) rotor wheel, casing 80 in the example, is provided internally, around the rotor wheel, such as the rotor wheel 23, with a plurality of disks, which can also be called rings, 25 with which the fluid, primary air flow F1 in this case, can come into contact.
Tous les disques, tels que 25a, 25b, de la pluralité de disques 25 :
- sont coaxiaux à l’axe de rotation X,
- sont disposés individuellement perpendiculairement à l’axe de rotation X,
- sont disposés -regroupés- les uns à la suite des autres suivant l’axe de rotation X, et
- sont montés rotatifs les uns par rapport aux autres et par rapport au carter, carter 80 dans l’exemple, autour de l’axe de rotation X.All disks, such as 25a, 25b, of the plurality of disks 25:
- are coaxial to the axis of rotation X,
- are arranged individually perpendicular to the axis of rotation X,
- are arranged - grouped - one after the other along the axis of rotation X, and
- are rotatably mounted relative to each other and relative to the casing, casing 80 in the example, around the axis of rotation X.
Par rapport au carter, carter 80 dans l’exemple, et à la rangée d’aubes de rotor qu’ils équipent, les disques ci-dessus, tels que 25a, 25b, de la pluralité de disques 25 sont disposés autour des têtes des aubes 11 de cette rangée d’aubes de rotor.With respect to the casing, casing 80 in the example, and to the row of rotor blades which they equip, the above disks, such as 25a, 25b, of the plurality of disks 25 are arranged around the heads of the blades 11 of this row of rotor blades.
Ci-après, c’est à une même série de tels disques que l’on se réfère. Plusieurs étages de compression, ou plusieurs rangées rangée d’aubes de rotor du compresseur peuvent être équipé(e)s d’une telle même série de disques 25.Hereinafter, reference is made to the same series of such disks. Several compression stages, or several rows of compressor rotor blades may be equipped with the same series of disks 25.
Une même pluralité de disques 25, et donc leurs fentes 31, seront avantageusement situés :
- autour du bord d’attaque 110, et de la partie amont 111, des aubes 11 à considérer,
- et même autour de l’espace 900 de la veine - veine primaire 90 ici - situé juste en amont desdites aubes 11 à considérer.The same plurality of disks 25, and therefore their slots 31, will be advantageously located:
- around the leading edge 110, and the upstream part 111, of the blades 11 to be considered,
- and even around the space 900 of the vein - primary vein 90 here - located just upstream of said blades 11 to be considered.
Chaque disque, tel que 25a, 25b, présente une pluralité d’encoches 27 réparties sur la circonférence C qu’il définit, autour de l’axe de rotation X.Each disk, such as 25a, 25b, has a plurality of notches 27 distributed over the circumference C which it defines, around the axis of rotation X.
Pour une facilité de manœuvre, chaque disque, tel que 25a, 25b, sera de préférence en une seule pièce.For ease of handling, each disc, such as 25a, 25b, will preferably be in one piece.
Si les disques 25 sont manœuvrés ensemble en rotation, autour de l’axe de rotation X, par l’intermédiaire de moyens 29 d’actionnement des disques, la rotation de chaque disque, tel que 25a ou 25b, par rapport aux autres disques va permettre de modifier la forme de fentes 31 individuellement crées par une série d’encoches, tel que 27a ou 27b, de la pluralité d’encoches situées les unes à la suite des autres le long de l’axe de rotation, de telle sorte que chaque fente 31 peut se présenter comme :
- une fente axiale, comme illustré
- une fente oblique par rapport à l’axe de rotation X, comme illustré
- an axial slot, as shown
- a slot oblique to the axis of rotation X, as shown
Autrement dit, circonférentiellement autour de l’axe de rotation X, chacun des disques 25 présente une succession d’encoches 27 qui se laisse chacune traversée par le fluide considéré. Et chacune de ces encoches 27 est disposée de façon à être :
- alignée axialement, parallèlement, à l’axe X, avec une des encoches 27 de chacun des autres disques de la pluralité de disques 25 (comme illustré
- décalée angulairement, autour de l’axe X, par rapport à une des encoches de certains au moins des autres disques de la pluralité de disques 25 (comme illustré figures 7 à 9),
de telle sorte que, dans tous les cas, le flux puisse traverser toutes les fentes 31 créées ; voir les flèches F1 sur les figures 6-8, 11 pour les fentes illustrées.In other words, circumferentially around the axis of rotation X, each of the disks 25 has a succession of notches 27 which each allow the fluid in question to pass through. And each of these notches 27 is arranged so as to be:
- axially aligned, parallel, to the X axis, with one of the notches 27 of each of the other disks of the plurality of disks 25 (as illustrated
- angularly offset, around the X axis, relative to one of the notches of at least some of the other disks of the plurality of disks 25 (as illustrated in FIGS. 7 to 9),
such that in any case the flow can pass through all the slots 31 created; see arrows F1 in Figures 6-8, 11 for the slots illustrated.
Dans le second cas, on pourra en particulier ainsi, par fente 31, dévier le flux de fluide d’un angle α non nul tel que la fente 31 prise en compte s’étende, par rapport à une parallèle à l’axe X, suivant une direction de biais, considérée rectiligne comme celle 31a
On pourrait aussi prévoir que, d’un disque 25 à un autre, cet angle α évolue de façon que la fente 31 considérée soit arquée, ou présente encore une autre forme.We could also predict that, from one disk 25 to another, this angle α evolves so that the slot 31 considered is arched, or has another shape.
Ainsi, on pourra réaliser une forme de fente non linéaire, mais courbée, voire en plusieurs tronçons, successifs, chacun linéaire ou non.This will allow us to create a non-linear, but curved, slot shape, or even in several successive sections, each linear or not.
Quoi qu’il en soit, on aura ainsi résolu le problème précité d’un manque d’adaptabilité de la forme des traitements de carter non axisymétriques de type arc selon le régime de fonctionnement de la turbomachine. La zone de prélèvement de l’écoulement, dans le flux F1, du fluide et la zone de réinjection pourront être optimisés pour rendre, vis-à-vis de l’écoulement, le traitement de carter plus efficace, et ainsi mieux prévenir le pompage.In any case, the aforementioned problem of a lack of adaptability of the shape of non-axisymmetric arc-type crankcase treatments according to the operating regime of the turbomachine will thus have been solved. The flow sampling zone, in the F1 flow, of the fluid and the reinjection zone can be optimized to make the crankcase treatment more efficient with respect to the flow, and thus better prevent surges.
Autour de l’axe de rotation X, toutes les fentes 31 du traitement de carter peuvent présenter, au même moment, le même angle α.Around the axis of rotation X, all the slots 31 of the casing treatment can have, at the same time, the same angle α.
L’angle α pourra typiquement être compris entre -30° et 30° par rapport à l’axe X, couvrant ainsi les deux sens possibles de rotation d’un rotor autour de l’axe X.The angle α can typically be between -30° and 30° relative to the X axis, thus covering the two possible directions of rotation of a rotor around the X axis.
L’invention permet d’adapter la forme des fentes 31 sur toute la circonférence. Les angles respectivement amont et aval des fentes peuvent être pilotés indépendamment grâce aux disques.The invention makes it possible to adapt the shape of the slots 31 over the entire circumference. The upstream and downstream angles of the slots can be controlled independently using the disks.
La rotation de chaque disque, en le considérant par rapport aux autres, permet de modifier la forme des fentes 31 du traitement de carter. Et le calage global de ces fentes 31 est modifié par le déplacement - la rotation dans la direction azimutale - de l’ensemble des disques 25.The rotation of each disk, considering it in relation to the others, makes it possible to modify the shape of the slots 31 of the crankcase treatment. And the overall setting of these slots 31 is modified by the displacement - the rotation in the azimuthal direction - of all the disks 25.
Considérons que, dans un plan P2 perpendiculaire à l’axe X, on référencie β (voir
- un référentiel 29 où l’encoche concernée appartient à une fente 31 rectiligne et axiale, et
- la position angulaire de cette encoche nécessaire pour obtenir une orientation de cette fente, et par là même a priori de toutes les fentes, 31 de biais par rapport à une parallèle à l’axe X, comme mentionné ci-dessus.Let us consider that, in a plane P2 perpendicular to the X axis, we reference β (see
- a reference frame 29 where the notch concerned belongs to a rectilinear and axial slot 31, and
- the angular position of this notch necessary to obtain an orientation of this slot, and thereby a priori of all the slots, 31 at an angle with respect to a parallel to the X axis, as mentioned above.
Sur la
Pour obtenir un angle α tel que la fente 31 prise en compte soit rectiligne, de biais, par rapport à une parallèle à l’axe X, cet angle β sera donc continument croissant du premier disque 25a de la pluralité de disques - rencontré par le flux s’écoulant depuis l’amont vers l’aval - jusqu’au dernier disque, repéré 25f
Chaque encoche pourra être formée en circonférence radialement intérieure du disque 25 considéré, ce qui donnera au disque une forme à circonférence intérieure crénelée et favorisera l’effet provoqué sur le flux F1 par le passage des aubes de rotor.Each notch may be formed in the radially inner circumference of the disk 25 considered, which will give the disk a shape with a notched inner circumference and will promote the effect caused on the flow F1 by the passage of the rotor blades.
On pourra prévoir :
- entre trois et cent disques 25 (par exemple 10 disques comme dans les illustrations) ; et
- entre huit et plus de cinquante encoches sur la circonférence de chaque disque 25. On pourra prévoir une répartition équidistante ; avec donc autant de fentes pour les disques considérés ensemble.We can plan:
- between three and one hundred 25 discs (for example 10 discs as in the illustrations); and
- between eight and more than fifty notches on the circumference of each disc 25. An equidistant distribution can be provided; therefore with the same number of slots for the discs considered together.
L’augmentation du nombre de disques permettra de diminuer la marche entre deux encoches/créneaux de disques successifs, ce qui améliorera l’état de surface des fentes et donc le comportement aérodynamique du traitement de carter.Increasing the number of discs will reduce the step between two successive disc notches/crenellations, which will improve the surface condition of the slots and therefore the aerodynamic behavior of the crankcase treatment.
Une limite au nombre d’encoches, voire au nombre de disques, pourra être la création des « marches » entre les disques fendus successifs : l’effet crénelé qui en résulte détériore l’efficacité aérodynamique.A limit to the number of notches, or even to the number of discs, could be the creation of “steps” between successive slotted discs: the resulting crenellated effect deteriorates aerodynamic efficiency.
Chacun dans un plan (tel que le plan P2) perpendiculaire à l’axe X et disposés de façon axialement adjacente entre eux, les disques 25 glisseront le long les uns des autres autour de l’axe X.Each in a plane (such as plane P2) perpendicular to the X axis and arranged axially adjacent to each other, the disks 25 will slide along each other around the X axis.
Ces disques 25 seront de préférence chacun à surfaces latérales, - axialement opposées - 250a, 250b, planes, ceci donc à l’endroit de leurs interfaces.These disks 25 will preferably each have lateral surfaces, - axially opposed - 250a, 250b, flat, this therefore at the location of their interfaces.
En surface radialement intérieure 253, et en face de la rangée considérée d’aubes 11 de rotor, le carter présente une rainure 35 circonférentielle.On the radially inner surface 253, and opposite the row of rotor blades 11 considered, the casing has a circumferential groove 35.
La (chaque) rainure 35 est adaptée à recevoir l’ensemble des disques 25 axialement adjacents d’une même série de disques 25.The (each) groove 35 is adapted to receive all of the axially adjacent discs 25 of the same series of discs 25.
Correctement engagés dans la rainure 35, les disques 25 peuvent juste affleurer les rebords, et surfaces, respectivement amont 255a et aval 255b de la rainure 35, qui définissent ainsi une partie de ladite surface radialement intérieure 253 du carter. Ainsi, le profil général défini par la surface radialement intérieure 253 ne sera pas rompu par les disques 25.Correctly engaged in the groove 35, the discs 25 can just be flush with the edges and surfaces, respectively upstream 255a and downstream 255b of the groove 35, which thus define a part of said radially inner surface 253 of the casing. Thus, the general profile defined by the radially inner surface 253 will not be broken by the discs 25.
Si chaque encoche 27 est formée en circonférence radialement intérieure du disque 25 considéré, les fentes 31 seront alors situées dans la rainure 35, tout en étant ouvertes, de façon radialement intérieure, directement sur le flux F1 comme schématisé à titre d’exemple
Pour solliciter les disques les uns en direction des autres parallèlement à l’axe de rotation X, le compresseur peut en outre comprendre des moyens 33 qui sollicitent élastiquement les disques 25 les uns vers les autres.To bias the disks towards each other parallel to the axis of rotation X, the compressor may further comprise means 33 which elastically bias the disks 25 towards each other.
On peut en particulier prévoir des moyens 33 à effet ressort qui appuient sur les disques pour les maintenir.In particular, spring-effect means 33 can be provided which press on the discs to hold them.
Afin de participer au mouvement commun de rotation des disques 25 autour de l’axe X, les moyens 33 à effet ressort de sollicitation axiale des disques peuvent être axialement actifs, en appui entre le carter, carter 80 dans l’exemple, et le premier ou le dernier disque de la pluralité des disques 25, de façon donc à être disposés pour solliciter les disques parallèlement à l’axe de rotation X.In order to participate in the common rotational movement of the disks 25 around the axis X, the spring-effect means 33 for axially stressing the disks can be axially active, bearing between the casing, casing 80 in the example, and the first or last disk of the plurality of disks 25, so as therefore to be arranged to stress the disks parallel to the axis of rotation X.
Pour une même pluralité, ou série, de disques 25, les moyens 33 à effet ressort seront alors situés dans une même rainure 35, en y étant circonférentiellement répartis.For the same plurality, or series, of disks 25, the spring effect means 33 will then be located in the same groove 35, being circumferentially distributed therein.
Quant aux disques 25 en eux-mêmes, on pourra utilement ne les relier physiquement au carter, carter 80 dans l’exemple, que par appui contre le carter, sans qu’ils soient donc fixés au carter, de sorte que les disques 25 puissent tourner, voire soient amovibles par rapport au carter.As for the disks 25 themselves, it will be useful to connect them physically to the casing, casing 80 in the example, only by pressing against the casing, without them therefore being fixed to the casing, so that the disks 25 can rotate, or even be removable relative to the casing.
Les disques 25 seront utilement centrés sur l’axe de rotation X du fait des diamètres extérieurs des disques 25 qui sont à peine inférieurs au diamètre intérieur du carter.The discs 25 will be usefully centered on the axis of rotation X due to the external diameters of the discs 25 which are barely less than the internal diameter of the casing.
On pourra en particulier prévoir à cette fin un jeu radial minimej(
Autour des disques 25, la surface radialement intérieure 253 du carter sera ainsi elle-même avantageusement située radialement :
- autour du bord d’attaque 110, et de la partie amont 111, des aubes 11 à considérer,
- et même autour de l’espace 900 de la veine - veine primaire 90 ici - situé juste en amont desdites aubes 11 à considérer.Around the discs 25, the radially inner surface 253 of the casing will thus itself be advantageously located radially:
- around the leading edge 110, and the upstream part 111, of the blades 11 to be considered,
- and even around the space 900 of the vein - primary vein 90 here - located just upstream of said blades 11 to be considered.
Comme expliqué plus avant dans le présent texte, on peut souhaiter :
- que le carter, carter 80 dans l’exemple, comprenne deux parties 80a,80b de carter réunies ensemble, et
- que les disques de la pluralité de disques 25 soient disposés entre les deux parties 80a,80b de carter.As explained further in this text, one may wish to:
- that the casing, casing 80 in the example, comprises two casing parts 80a, 80b joined together, and
- that the discs of the plurality of discs 25 are arranged between the two parts 80a, 80b of the casing.
Deux configurations alors possibles, dont les figures 10-12 d’une part et 3,13 d’autre part sont de possibles illustrations schématiques respectives.Two configurations are then possible, of which figures 10-12 on the one hand and 3.13 on the other hand are possible respective schematic illustrations.
Dans la première configuration :
- le carter comprend axialement lesdites deux parties 80a,80b de carter réunies ensemble, et
- les disques de la pluralité de disques 25 sont disposés axialement entre les deux parties de carter.In the first configuration:
- the casing axially comprises said two casing parts 80a, 80b joined together, and
- the discs of the plurality of discs 25 are arranged axially between the two housing parts.
Lesdites deux parties 80a,80b forment ainsi les parties respectivement amont et aval du carter.Said two parts 80a, 80b thus form the upstream and downstream parts of the casing respectively.
Les disques de la pluralité de disques 25 sont, autour de l’axe de rotation X, entourés par une zone circonférentielle, 820a dans l’exemple, de la partie amont 80a du carter.The discs of the plurality of discs 25 are, around the axis of rotation X, surrounded by a circumferential zone, 820a in the example, of the upstream part 80a of the casing.
Une surface de cette zone définit le fond 35a de la rainure circonférentielle 35.A surface of this area defines the bottom 35a of the circumferential groove 35.
La zone circonférentielle 820a appartient à une saillie 800a circonférentielle vers l’aval que présente la partie amont 80a du carter et qui est axialement engagée dans un décrochement 800b axial vers l’aval que présente la partie aval 80b de carter ; l’inverse étant aussi possible.The circumferential zone 820a belongs to a circumferential projection 800a towards the downstream side that the upstream part 80a of the casing has and which is axially engaged in an axial recess 800b towards the downstream side that the downstream part 80b of the casing has; the reverse is also possible.
La rainure 35 est ainsi axialement définie entre deux parois radiales, respectivement de la partie amont 80a et de la partie aval 80b du carter.The groove 35 is thus axially defined between two radial walls, respectively of the upstream part 80a and the downstream part 80b of the casing.
De la sorte, après avoir engagé les disques 25 axialement, les uns à la suite des autres, dans la partie de rainure 35 formée par la partie du carter pourvue de ladite saillie, il suffira de rapprocher axialement d’eux la deuxième partie du carter, jusqu’à butée entre la saillie et le décrochement.In this way, after having engaged the discs 25 axially, one after the other, in the groove part 35 formed by the part of the casing provided with said projection, it will suffice to bring the second part of the casing axially closer to them, until it stops between the projection and the recess.
Dans la seconde configuration :
- circonférentiellement autour de l’axe de rotation X, le carter, carter 80 dans l’exemple, comprend au moins deux secteurs de carter : deux secteurs hémicirculaires en section dans l’exemple, 810a,810b, réunis ensemble et formant respectivement les deux parties précitées de carter, et
- les disques de la pluralité de disques 25 sont, autour de l’axe de rotation X, entourés par une zone circonférentielle, respectivement 822a,822b dans l’exemple, desdits secteurs de carter.In the second configuration:
- circumferentially around the axis of rotation X, the casing, casing 80 in the example, comprises at least two casing sectors: two semicircular sectors in section in the example, 810a, 810b, joined together and respectively forming the two aforementioned casing parts, and
- the disks of the plurality of disks 25 are, around the axis of rotation X, surrounded by a circumferential zone, respectively 822a, 822b in the example, of said casing sectors.
Chaque secteur de carter présentera le secteur correspondant de la rainure 35 dont le fond sera formé par les zones circonférentielles 822a,822b réunies.Each housing sector will have the corresponding sector of the groove 35, the bottom of which will be formed by the circumferential zones 822a, 822b joined together.
De la sorte, après avoir rapproché les disques 25 axialement, les uns à la suite des autres, il suffira de les engager par exemple dans le secteur 810a de carter, puis de disposer autour d’eux le secteur 810b, jusqu’à réunion radiale des secteurs de carter.In this way, after having brought the disks 25 axially closer together, one after the other, it will suffice to engage them for example in the sector 810a of the casing, then to arrange the sector 810b around them, until the radial meeting of the casing sectors.
Ainsi réunis ensemble, les secteurs de carter seront fixés radialement l’un à l’autre par tout moyen, par exemple vissage ; idem pour la première configuration dans laquelle la réunion est axiale.Thus joined together, the casing sectors will be fixed radially to each other by any means, for example screwing; the same for the first configuration in which the meeting is axial.
Arrangés comme ils le sont, les disques de la pluralité de disques, 25, doivent être commandés pour que les fentes 31 puissent atteindre la forme souhaitée.Arranged as they are, the plurality of disks, 25, must be controlled so that the slots 31 can achieve the desired shape.
A cette fin, le compresseur 3,4 concerné est donc pourvu de moyens 37 d’actionnement des disques, adaptés à entraîner ensemble lesdits disques autour de l’axe de rotation X ; voir figures 14, 15, si nécessaire à associer aux figures 5-11 pour constater visuellement ce qui suit.To this end, the compressor 3,4 concerned is therefore provided with means 37 for actuating the disks, adapted to drive said disks together around the axis of rotation X; see figures 14, 15, if necessary to be associated with figures 5-11 to visually observe the following.
La rotation d’au moins un disque, tel que 25a, par rapport aux autres disques, tel notamment que 25b ou 25f, de la pluralité de disques, induite par les moyens 37 d’actionnement des disques permet de modifier la forme des fentes 31 individuellement crées par chaque série d’encoches 27 situées, les unes à la suite des autres, le long de l’axe de rotation, de telle sorte que chaque fente 31 puisse donc, comme déjà mentionné, se présenter à la manière :
- d’une fente axiale, ou
- d’une fente orientée obliquement (angle α) par rapport à l’axe de rotation X, dans un premier plan (P1
-- passant par la fente (voir plan de coupe IX-IX
-- perpendiculaire à un second plan (voir plan de coupe X-X
- an axial slot, or
- a slot oriented obliquely (angle α) relative to the axis of rotation X, in a first plane (P1
-- passing through the slot (see section plane IX-IX
-- perpendicular to a second plane (see section plane XX
Les disques 25 et les moyens 37 d’actionnement de ces disques sont adaptés pour favorablement entraîner autour de l’axe de rotation X ces disques :
- tous en commun suivant ladite orientation oblique, et
- ceci selon un angle (angle α) par rapport à une parallèle à l’axe de rotation qui est d’autant plus important que l’on considère lesdits disques du premier (25a) au dernier (25f) ; ceci étant aussi vrai pour l’angle β vis-à-vis de la position de référence 29).The disks 25 and the means 37 for actuating these disks are adapted to favorably drive these disks around the axis of rotation X:
- all in common following said oblique orientation, and
- this according to an angle (angle α) relative to a parallel to the axis of rotation which is all the more important as we consider said disks from the first (25a) to the last (25f); this also being true for the angle β with respect to the reference position 29).
Pour être opérationnels, les moyens 37 d’actionnement des disques 25 pourront comprendre une bielle 39 présentant :
- une tige 41, et
- une première articulation 43a et une deuxième articulation 43b.
La première articulation 43a est en liaison pivot avec le carter 80. La deuxième articulation est liée à une tige 45a d’un piston 45 adaptée pour coulisser dans un cylindre 45b du piston. Le cylindre 45b du piston est en liaison pivot avec le carter 80.To be operational, the means 37 for actuating the disks 25 may include a connecting rod 39 having:
- a rod 41, and
- a first articulation 43a and a second articulation 43b.
The first articulation 43a is in pivot connection with the casing 80. The second articulation is connected to a rod 45a of a piston 45 adapted to slide in a cylinder 45b of the piston. The cylinder 45b of the piston is in pivot connection with the casing 80.
La tige 41 de bielle traverse les disques, du premier (25a) au dernier (25f), à travers un passage commun 47 ménagé à travers chaque disque de la série.The connecting rod 41 passes through the discs, from the first (25a) to the last (25f), through a common passage 47 provided through each disc in the series.
De part et d’autre de la série des disques 25, la première articulation de la bielle 39 est située à une première extrémité de la tige 41 et la deuxième articulation 43b à la deuxième extrémité.On either side of the series of discs 25, the first articulation of the connecting rod 39 is located at a first end of the rod 41 and the second articulation 43b at the second end.
Ainsi, la deuxième articulation 43b relie la tige 41 de la bielle 39 et la tige 45a du piston.Thus, the second articulation 43b connects the rod 41 of the connecting rod 39 and the rod 45a of the piston.
Figures 14 et 15, le repère 49 schématise l’arbre par lequel le cylindre 45b du piston est en liaison pivot avec le carter 80.Figures 14 and 15, reference 49 schematizes the shaft by which the cylinder 45b of the piston is in pivot connection with the casing 80.
Claims (11)
- au moins une roue de rotor (11) adaptée à tourner autour d’un axe de rotation (X) du compresseur, dans une veine (90) où un fluide peut s’écouler,
- un carter (8,80) situé autour de la roue de rotor,
caractérisé en ce que :
- le carter est pourvu intérieurement, autour de la roue de rotor, d’une pluralité de disques (25) avec lesquels le fluide peut venir en contact et qui :
-- sont coaxiaux à l’axe de rotation,
-- sont disposés individuellement perpendiculairement à l’axe de rotation,
-- sont disposés les uns à la suite des autres suivant l’axe de rotation,
-- sont montés rotatifs les uns par rapport aux autres et par rapport au carter (8,80), autour de l’axe de rotation,
chaque disque de la pluralité de disques (25) définissant une circonférence, autour de l’axe de rotation, et présentant une pluralité d’encoches (27) réparties sur la circonférence, et
- le compresseur axial (3,4) comprend en outre des moyens (37) d’actionnement des disques, adaptés à entraîner ensemble lesdits disques autour de l’axe de rotation, la rotation induite d’au moins un disque par rapport aux autres disques de la pluralité de disques permettant de modifier la forme de fentes (31) individuellement créées par une série d’encoches de la pluralité d’encoches (27) situées les unes à la suite des autres le long de l’axe de rotation, de telle sorte que chaque fente peut se présenter comme :
- une fente axiale, ou
- une fente orientée obliquement (α) par rapport à l’axe de rotation (X), dans un plan (P1) :
-- passant par la fente (31) et
-- parallèle à l’axe de rotation (X).Axial compressor of an aeronautical turbomachine comprising:
- at least one rotor wheel (11) adapted to rotate about an axis of rotation (X) of the compressor, in a vein (90) where a fluid can flow,
- a casing (8.80) located around the rotor wheel,
characterized in that:
- the casing is provided internally, around the rotor wheel, with a plurality of discs (25) with which the fluid can come into contact and which:
-- are coaxial to the axis of rotation,
-- are arranged individually perpendicular to the axis of rotation,
-- are arranged one after the other along the axis of rotation,
-- are mounted to rotate relative to each other and relative to the housing (8.80), around the axis of rotation,
each disc of the plurality of discs (25) defining a circumference, around the axis of rotation, and having a plurality of notches (27) distributed over the circumference, and
- the axial compressor (3, 4) further comprises means (37) for actuating the disks, adapted to drive said disks together around the axis of rotation, the induced rotation of at least one disk relative to the other disks of the plurality of disks making it possible to modify the shape of slots (31) individually created by a series of notches of the plurality of notches (27) located one after the other along the axis of rotation, such that each slot can be presented as:
- an axial slot, or
- a slot oriented obliquely (α) relative to the axis of rotation (X), in a plane (P1):
-- passing through the slot (31) and
-- parallel to the axis of rotation (X).
- une tige (41) traversant lesdits disques et ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, et
- une première articulation (43a) et une deuxième articulation (43b), respectivement à la première extrémité et à la deuxième extrémité de la tige, la première articulation étant en liaison pivot avec le carter (8,80), la deuxième articulation étant liée à une tige (45a) de piston adaptée pour coulisser dans un cylindre (45b) de piston en liaison pivot avec le carter.Compressor according to claim 1 or 2, in which the means (37) for actuating the disks comprise a connecting rod (39) having:
- a rod (41) passing through said discs and having a first end and a second end, and
- a first articulation (43a) and a second articulation (43b), respectively at the first end and at the second end of the rod, the first articulation being in pivot connection with the casing (8,80), the second articulation being linked to a piston rod (45a) adapted to slide in a piston cylinder (45b) in pivot connection with the casing.
- le carter comprend deux parties de carter (80a,80b ; 810a, 810b) réunies ensemble, et
- les disques de la pluralité de disques (25) sont disposés entre les deux parties de carter.Compressor according to one of the preceding claims, in which:
- the housing comprises two housing parts (80a, 80b; 810a, 810b) joined together, and
- the discs of the plurality of discs (25) are arranged between the two housing parts.
- le carter comprend axialement deux parties (80a,80b) de carter réunies ensemble, et
- les disques de la pluralité de disques (25) sont disposés axialement entre les deux parties de carter.Compressor according to one of claims 1 to 5, in which:
- the casing axially comprises two casing parts (80a, 80b) joined together, and
- the discs of the plurality of discs (25) are arranged axially between the two housing parts.
- circonférentiellement autour de l’axe de rotation (X), le carter comprend deux secteurs de carter (810a, 810b) réunis ensemble, et
- les disques de la pluralité de disques (25) sont, autour de l’axe de rotation, entourés par une zone (822a,822b) de chacun desdits deux secteurs de carter.Compressor according to one of claims 1 to 5, in which:
- circumferentially around the axis of rotation (X), the casing comprises two casing sectors (810a, 810b) joined together, and
- the discs of the plurality of discs (25) are, around the axis of rotation, surrounded by a zone (822a, 822b) of each of said two casing sectors.
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FR2207280A FR3137940A1 (en) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Treatment of variable timing casing by co-axial multi-discs |
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Publications (1)
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FR3137940A1 true FR3137940A1 (en) | 2024-01-19 |
Family
ID=83505895
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FR2207280A Pending FR3137940A1 (en) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Treatment of variable timing casing by co-axial multi-discs |
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FR (1) | FR3137940A1 (en) |
Citations (5)
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2022
- 2022-07-15 FR FR2207280A patent/FR3137940A1/en active Pending
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