Brevet FR3000522A1 — publié le 20140704

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de liaison entre deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'un fluide de refroidissement entre lesdites enceintes. Une turbine de turbomachine présente généralement un circuit de circulation d'air entre une enceinte d'alimentation au niveau du stator basse pression et le rotor de turbine basse pression. Ce circuit de circulation d'air s'établit au travers de dispositifs de liaison reliant deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'air de refroidissement entre lesdites enceintes. La figure 1 est une vue en coupe illustrant la disposition des dispositifs de liaison 20, 21 dans une partie basse pression d'une turbine de turbomachine. La figure 2 est un agrandissement de la figure 1 montrant un premier dispositif de liaison disposé entre une première enceinte au niveau du compresseur haute pression et une seconde enceinte constituée par une pale du distributeur. La figure 3 est une vue en coupe montrant un dispositif de liaison disposé entre une première enceinte constituée par une pale du distributeur et une seconde enceinte constituée par l'intérieur du rotor basse pression. En référence aux figures 1, 2 et 3, l'air de ce circuit de circulation d'air est prélevé en amont sur un compresseur de la turbomachine et arrive au niveau d'une première enceinte 22 constituant une enceinte d'alimentation. Il traverse ensuite la paroi externe 25 du distributeur 23 au moyen d'un premier dispositif de liaison tubulaire 20 à travers lequel s'établit le circuit de circulation d'air. Le circuit de circulation d'air passe typiquement par des canaux de circulation ménagés dans une aube 24 du distributeur 23. Une partie de l'air est évacué dans la veine d'écoulement des gaz de la turbine par des orifices (non représentés) formés à proximité des bords de fuite de l'aube 24 du distributeur. Une autre partie de l'air traverse le canal de circulation ménagé dans l'aube 24 du distributeur 23 pour atteindre un second dispositif de liaison tubulaire 21 qui permet au circuit d'air de refroidissement de traverser la paroi interne 26 du distributeur et le carter 27 du stator pour arriver au niveau des flasques 28 du rotor basse pression afin de les refroidir. Ce circuit de circulation d'air présente ainsi deux fonctions importantes consistant à véhiculer l'air de refroidissement - depuis le compresseur haute pression vers les aubes 24 du distributeur 23, et - depuis le distributeur 23 vers les flasques 28 du rotor basse pression. L'établissement de ce circuit de circulation d'air est rendu possible au moyen de deux dispositifs de liaison tubulaires creux qui permettent la circulation de l'air entre deux enceintes telles que l'enceinte d'alimentation et un canal ménagée dans l'aube 24 du distributeur 23. Ces dispositifs de liaison tubulaires permettent en outre d'encaisser les déplacements relatifs entre les éléments délimitant ces enceintes, notamment en cas de vibration ou de dilatations thermiques. Typiquement, ces dispositifs de liaison tubulaires prennent la forme de tubes de liaison avec une forme dite "os de chien", présentant des sections externes élargies à leurs extrémités par lesquels un tube de liaison coopère avec les éléments de paroi des enceintes qu'il relie, ou avec des douilles intermédiaires le reliant auxdits éléments. La demande de brevet EP 1 538 306 présente de tels dispositifs. Les dispositifs de liaison tubulaires doivent en outre assurer une bonne étanchéité au niveau de la liaison qu'ils constituent. Assurer une bonne étanchéité requiert: - des tolérances serrées sur le dispositif de liaison et les pièces en contact avec celui-ci, et - la mise en oeuvre d'un revêtement au niveau des contacts entre le dispositif de liaison les éléments qu'il relie, par exemple le carter ou le secteur distributeur. Ainsi, pour obtenir une bonne étanchéité, il faut par ailleurs assurer un bon serrage au niveau des contacts entre le dispositif de liaison tubulaire et les éléments qu'il relie. Cependant, on constate une usure, notamment en rotation, de ces dispositifs de liaison tubulaires, dus aux différentes contraintes auxquelles ils sont soumis lors du fonctionnement de la turbomachine, voire des ruptures de ces dispositifs. Une structure altérée, fendue ou brisée, ne permet plus à ces dispositifs d'assurer l'étanchéité du circuit de circulation d'air. On peut également observer des désengagements de ces dispositifs de liaison tubulaires, par exemple consécutivement à l'usure ou à la rupture d'une partie du dispositif de liaison tubulaire, qui ne peuvent alors plus assurer non seulement l'étanchéité du circuit de circulation d'air, mais encore l'établissement de ce circuit de circulation d'air. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but général de l'invention est de pallier tout ou partie des défauts des dispositifs de liaison de l'art antérieur. Il est notamment proposé un dispositif de liaison entre deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'un fluide de refroidissement entre lesdites enceintes, ledit dispositif de liaison comprenant un tube externe présentant une ouverture s'étendant sur toute la longueur dudit tube externe, le dispositif de liaison comportant en outre un tube interne s'étendant à l'intérieur du tube externe. Un tel dispositif a l'avantage d'être simple, peu coûteux, fiable, robuste, de présenter une bonne résistance à l'usure et permettre d'assurer l'étanchéité du circuit de circulation d'air de refroidissement lors du passage de celui-ci dans le dispositif de liaison. Ce dispositif est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: - le tube interne présente une ouverture s'étendant sur toute la longueur dudit tube interne; - l'ouverture du tube interne est en regard d'une portion pleine du tube externe; - des pattes du tube interne font saillie vers l'intérieur dudit tube interne à partir de zones en périphérie de l'ouverture du tube interne; - le dispositif de liaison peut comprendre des moyens de retenue en rotation pour limiter une rotation relative entre le tube interne et le tube externe; - le tube interne comporte une protubérance anti-rotation engagée dans l'ouverture du tube externe; - la protubérance anti-rotation du tube interne s'étend à travers l'ouverture du tube externe au-delà dudit tube externe pour faire saillie vers l'extérieur; - le tube externe comporte une protubérance anti-rotation faisant saillie vers l'extérieur depuis la surface externe dudit tube externe; - au moins un du tube externe et du tube interne présente une section polygonale et/ou non circulaire; - le dispositif comporte en outre un obturateur obturant l'extrémité de l'ouverture du tube externe, ledit obturateur étant solidaire du tube externe ou du tube interne. L'invention concerne également une turbomachine comportant un dispositif de liaison selon l'invention. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1, déjà commentée, est une vue en coupe illustrant la disposition de dispositifs de liaison dans une partie basse pression d'une turbine de turbomachine; - la figure 2, déjà commentée, est un agrandissement de la figure 1 montrant un dispositif de liaison disposé entre une première enceinte au niveau du compresseur haute pression et une seconde enceinte constituée par une pale du distributeur; - la figure 3, déjà commentée, est une vue en coupe montrant un dispositif de liaison disposé entre une première enceinte constituée par une pale du distributeur et une seconde enceinte constituée par l'intérieur du rotor basse pression; - les figures 4a et 4b sont des vues en perspectives du tube externe et du tube interne, respectivement; - les figures 5a et 5b sont des vues en coupe respectivement du tube externe et du tube interne; - la figure 6 est une vue en coupe d'un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention; - les figures 7 à 9 sont des vues en coupe de dispositifs de liaison pourvu de moyens de prévention de rotation et de pattes de mise en place selon des modes de réalisation possible de l'invention; - la figure 10 est une vue en coupe d'un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention, dans lequel le tube externe et le tube interne présentent des sections non-circulaires; - les figures 11a, 11 b et 11c montre un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention, dans lequel un obturateur est disposé à l'extrémité de l'ouverture du tube externe; - les figures 12 et 13 montrent différentes configurations possibles pour la coopération entre le tube externe et des douilles de maintien de celui-ci. DESCRIPTION DETAILLEE En référence aux figures 4a à 6 illustrant un mode de réalisation possible de l'invention, un dispositif de liaison selon l'invention comprend un tube externe 2 et un tube interne 6, ledit tube interne 6 s'étendant à l'intérieur du tube externe 2 (figure 6). Le tube externe 4 présente une ouverture 3 s'étendant sur toute la longueur dudit tube externe 2. Cette ouverture 3 est de préférence une fente dans la paroi du tube externe 2, mais elle peut prendre d'autres formes plus complexes, par exemple être dentelée, en biais, en zig-zag ou tout autre forme acceptable dont la fonction s'approche de celle d'une fente. L'ouverture 3 du tube externe 2 peut être réalisée par une découpe par électrofusion avec un fil. La largeur de l'ouverture 3 doit être suffisante pour permettre une déformation limitée du tube externe 2 afin de diminuer les contraintes s'appliquant à la structure du tube externe 2 lors de son utilisation (cisaillement, dilatation thermique...). Cependant, l'ouverture ne doit pas être trop grande, afin de ne pas altérer la structure du tube externe 2. La présence de l'ouverture 3 permet en outre de diminuer les exigences de dimensionnement du tube externe 2. Il est à noter que l'ouverture 3 du tube externe 2 n'est de préférence pas recouverte par un joint en raison des fortes températures auxquelles peut être soumis le dispositif de liaison, pouvant atteindre les 500°C. De fait, les matériaux choisis pour constituer les tubes sont choisis pour leur résistance à de telles températures. On peut également prévoir un revêtement adéquat tel qu'un dépôt de cobalt sur les surfaces des tubes. De plus, le dispositif de liaison étant le plus souvent monté en aveugle dans les orifices de parois des enceintes qu'il relie, il existe un risque non négligeable d'endommager le joint lors de l'opération de montage, sans possibilité de vérification. De préférence, le dispositif de liaison est monté coulissant dans les orifices de parois des enceintes qu'il relie, et les moyens de retenue axiale permettent de le maintenir en position. Divers moyens de retenue axiale peuvent être envisagés pour empêcher un dispositif de liaison de sortir de l'orifice dans lesquels il est disposé. En référence à la figure 2, on peut citer à cet égard l'utilisation de circlips 29, disposés dans une rainure annulaire d'une douille intermédiaire 30 logée dans l'orifice, ou bien encore des moyens de butées formés en saillie sur la partie cylindrique 4 du tube externe 2. A cet effet, dans le mode de réalisation illustré, le tube externe 2 est conformé pour coopérer avec des éléments associés auxdites enceintes afin de maintenir le dispositif de liaison en position par rapport auxdites enceintes. Le tube externe présente une partie cylindrique 4 centrale, des portions élargies 5 à ses extrémité par lesquels le tube externe 2 coopère avec des éléments de paroi des enceintes qu'il relie, ou avec des douilles intermédiaires le reliant auxdits éléments de paroi. Dans l'exemple illustré, la partie cylindrique 4 centrale a une section circulaire constante, tandis que la section circulaire au niveau de ses portions élargies 5 à ses extrémités varie comme celle d'une portion de sphère. Les liaisons par lesquelles le dispositif de liaison est maintenu en position par rapport aux parois des enceintes qu'il relie sont ainsi des liaisons linéaires annulaires. Le tube interne 6 est disposé dans le tube externe 2 et s'étend à l'intérieur dudit tube externe 2. La disposition du tube interne 6 à l'intérieur du tube externe 2 permet de renforcer le dispositif de liaison. De plus, le tube interne 6 permet d'assurer l'étanchéité du circuit d'air de refroidissement que le dispositif de liaison permet d'établir entre deux enceintes, ce circuit s'établissant à travers le tube interne 6. Ainsi, malgré l'ouverture le long du tube externe 2 qui permet de relaxer les contraintes, les pertes d'air de refroidissement sont limitées. Le tube interne 6 est de préférence conformé pour coopérer avec le tube externe 2 afin d'être maintenu en position axiale. Dans l'exemple illustré, le tube interne 6 présente une partie cylindrique 9 centrale, des portions élargies 7 à son extrémité par lesquels le tube interne 6 coopère avec le tube externe 2. Ces portions élargies 7 prennent ici une forme sphérique. Des organes de retenue axiale spécifiques peuvent également être prévus. En outre, en cas d'altération de l'intégrité structurelle du tube externe 2, par exemple une fêlure ou cassure, le tube interne 6 continue d'assurer à la fois l'étanchéité du circuit d'air, et le renforcement du tube externe 2 fragilisé. Par conséquent, la résistance à l'usure du dispositif de liaison est améliorée par rapport à un tube simple. Le tube interne 6 peut présenter une section externe d'une extension inférieure à l'extension de la section interne du tube externe 2, afin de faciliter sa mise en place. De préférence, l'extension de la section externe du tube interne 6 est choisie la plus proche de l'extension de la section interne du tube externe 2, afin que le tube interne 6 soit maintenu par contact serré contre ledit tube externe 2. Dans un mode de réalisation préférentiel, le tube interne 6 présente une ouverture 7 s'étendant sur toute la longueur dudit tube interne 6. De même que pour l'ouverture 3 du tube externe, celle-ci est de préférence une fente dans la paroi du tube interne 6, mais elle peut prendre d'autres formes plus complexes, par exemple être dentelée, en biais, en zig-zag ou tout autre forme acceptable dont la fonction s'approche de celle d'une fente. L'ouverture 7 du tube interne 6 peut également être réalisée par une découpe par électrofusion avec un fil. La largeur de l'ouverture 7 doit être suffisante pour permettre une déformation limitée du tube interne 6 afin de diminuer les contraintes s'appliquant à la structure du tube interne 6 lors de son utilisation (cisaillement, dilatation thermique...) ou de sa mise en place. Cependant, l'ouverture 7 ne doit pas être trop grande, afin de ne pas altérer la structure du tube interne 6. La présence de l'ouverture 7 permet en outre de diminuer les exigences de dimensionnement du tube interne 6. Afin de conserver l'étanchéité du circuit de circulation d'air, l'ouverture 7 du tube interne 6 est en regard d'une portion pleine du tube externe 2. L'ouverture 7 du tube interne 6 n'est ainsi pas en regard de l'ouverture 3 du tube externe 2. De la sorte, l'ouverture 7 du tube interne 6 est bouchée par la paroi du tube externe 2, assurant l'étanchéité du circuit d'air. Dans la figure 6, les ouvertures respectives du tube interne 6 et du tube externe 2 sont décalées l'une par rapport à l'autre de 180° autour de l'axe longitudinal commun des tubes interne et externe. D'autres décalages peuvent être prévus, par exemple de 90°, mais un décalage de 180° permet d'assurer la meilleure étanchéité et permet d'améliorer la conservation de cette étanchéité en cas de rotation relative entre le tube interne 6 et le tube externe 2. Afin d'empêcher la rotation relative entre les tubes interne et externe, le dispositif de liaison peut d'ailleurs comprendre des moyens de retenue en rotation pour limiter une rotation relative entre le tube interne 6 et le tube externe 2. Dans le mode de réalisation de la figure 7, le tube interne 6 comporte une protubérance anti-rotation 10 engagée dans l'ouverture 3 du tube externe 2. Cette protubérance anti-rotation 10 peut prendre différente forme, elle peut être par exemple être allongée pour s'étendre le long de l'ouverture 3 du tube externe 2, ou prendre la forme d'un pion anti-rotation. Cette protubérance anti-rotation 10 coopère avec les bords de l'ouverture 3 du tube externe 2 afin d'empêcher la rotation du tube interne 6 par rapport au tube externe 2. La protubérance anti-rotation 10 du tube interne présente de préférence des dimensions sensiblement moins importantes que l'ouverture 3 du tube externe 2. Par exemple, la largeur de la protubérance anti-rotation 10 est inférieure à 80 %, de préférence 50%, de la largeur de l'ouverture 3 du tube externe 2 au niveau de l'endroit où ladite protubérance anti-rotation 10 est engagée dans l'ouverture 3 du tube externe 2. Le tube externe 2 conserve ainsi les avantages procurés par son ouverture 3 en termes de contraintes. En outre, le fait de permettre une rotation relative limitée entre le tube interne 6 et le tube externe 2 permet également de relaxer les contraintes, tout en facilitant la mise en place du tube interne 6 dans le tube externe 2. Cette protubérance anti-rotation 10 est de préférence située sur le tube interne 6 à l'opposé de l'ouverture 7 dudit tube interne 6, afin de conserver un décalage maximal entre les ouvertures respectives des tubes interne et externe, ainsi qu'illustré sur la figure 7. D'autres configurations peuvent cependant être envisagées. La figure 8 illustre un mode de réalisation possible reprenant le moyen de retenue en rotation de la figure 7, dans lequel la protubérance anti-rotation 10 du tube interne 6 s'étend à travers l'ouverture 3 du tube externe 2 au-delà dudit tube externe 2. La protubérance anti-rotation 10 fait alors saillie vers l'extérieur du dispositif de liaison et un logement peut alors être prévu dans la paroi de l'orifice dans lequel est disposé ledit dispositif de liaison, par exemple dans la douille de maintien. La protubérance anti-rotation 10 coopère alors avec les parois de ce logement pour assurer une fonction anti-rotation à l'ensemble du dispositif de liaison. La figure 9 illustre un mode de réalisation possible de l'invention, similaire à celui de la figure 7, dans lequel le tube externe 2 comporte en outre une protubérance anti-rotation 11 faisant saillie vers l'extérieur depuis la surface externe dudit tube externe 2. De la même manière que pour le mode de réalisation de la figure 8, la protubérance anti-rotation 11 du tube externe fait alors saillie vers l'extérieur du dispositif de liaison et un logement peut alors être prévu dans la paroi de l'orifice dans lequel est disposé ledit dispositif de liaison, par exemple dans la douille de maintien. La protubérance anti-rotation 11 coopère alors avec les parois de ce logement pour assurer une fonction antirotation à l'ensemble du dispositif de liaison. Dans les modes de réalisation illustrés par les figures 7 à 9, des pattes 12 du tube interne 6 font saillie vers l'intérieur dudit tube interne 6 à partir de zones en périphérie de l'ouverture 7 du tube interne 6. Ces pattes 12 forment un appui pour un outil qui viendrait comprimer l'ouverture 7 du tube interne 6 au moyen de ces pattes 12 afin de faciliter la mise en place ou le retrait du tube interne 6 dans le tube externe 2. Afin de limiter la rotation relative des tubes externes et internes, on peut également prévoir qu'au moins un du tube externe 2 et du tube interne 6 présente une section polygonale et/ou non circulaire. La figure 10 présente un mode de réalisation possible dans lequel le tube externe 2 et le tube interne 6 présentent tous deux une section de forme globale carrée. La présence d'angles permet de limiter la rotation relative entre les tubes externe 2 et interne 6, mais n'est pas forcément nécessaire, puisqu'un tube de section ovale limiterait également la rotation. Il est à noter qu'un tube externe 2 à section polygonale et/ou non circulaire peut permettre de limiter la rotation du dispositif de liaison vis-à-vis du logement dans lequel il est disposé. Les figures 11a, 11 b et 11c montre un dispositif de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention, dans lequel un obturateur 13 est disposé à une extrémité de l'ouverture 3 du tube externe 2. L'obturateur 13 permet ainsi d'améliorer l'étanchéité du dispositif de liaison en obturant l'extrémité de l'ouverture 3. L'obturateur 13 peut faire partie intégrante du tube externe 2, auquel cas il est solidaire d'un côté de la paroi du tube externe 2 et se prolonge de l'autre côté de l'ouverture 3 dont il obture le débouché à l'extrémité du tube externe 2, pour recouvrir la paroi de l'autre côté de l'ouverture 3. L'obturateur 13 peut également faire partie du tube interne 6, notamment de la protubérance anti-rotation 10 du tube interne 6. L'obturateur 13 constitue alors également un moyen de retenue axiale entre le tube interne 6 et le tube externe 2. La figure 12 présente les liaisons par lesquels le tube externe 2 est maintenu en position dans les orifices des parois des enceintes qu'il relie au moyen de douilles intermédiaires 14, 15. Ainsi que décrit plus haut, le tube externe 2 présente une partie cylindrique 4 centrale, des portions élargies 5 à ses extrémité par lesquels le tube externe 2 coopère avec les douilles intermédiaires 14, 15 le reliant à des éléments de paroi 16, 17. Dans l'exemple illustré, la partie cylindrique 4 centrale a une section circulaire constante, tandis que la section circulaire au niveau de ses portions élargies 5 à ses extrémités varie comme celle d'une portion de sphère. Les liaisons 18, 19 par lesquelles le dispositif de liaison est maintenu en position par rapport aux parois des enceintes qu'il relie sont ainsi des liaisons linéaires annulaires. Ces liaisons linéaires annulaires permettent d'assurer une étanchéité linéique afin d'empêcher des fuites d'air entre les douilles de liaison 14, 15 et le tube externe 2. Cependant, cette configuration du tube externe 2, dite "os de chien", n'est pas la seule configuration permettant d'obtenir des liaisons linéaires annulaires propre à assurer une étanchéité linéique entre le dispositif de liaison et les douilles intermédiaires 15, 16, et d'autres configurations peuvent être envisagées. Par exemple, la figure 13 montre une autre configuration pour le tube externe 2, dans laquelle le tube externe 2 est droit, c'est-à-dire que son diamètre est constant. Les douilles intermédiaires 14, 15 présentent chacune une excroissance 14a, 15a dirigée vers l'intérieur desdites douilles 14, 15, et dont la forme convexe permet de définir avec le tube externe 2 une liaison linéaire annulaire entre ledit tube externe 2 et ladite douille 14, 15 pour assurer une étanchéité linéique de la liaison. On peut bien sûr adapter cette configuration en gardant par exemple une portion sphérique sur le tube externe 2 et en ne prévoyant qu'une douille 14, 15 munie d'une excroissance 14a, 15a. L'excroissance 14a, 15a est continue sur la circonférence interne de la douille 14, 15 à laquelle elle appartient, et prend de préférence la forme d'un anneau dont la section est partiellement circulaire. L'invention concerne également une turbomachine pourvue d'un dispositif de liaison comportant les caractéristiques décrites précédemment. REVENDICATIONS1. Dispositif de liaison entre deux enceintes d'une turbomachine pour permettre l'établissement à travers ledit dispositif de liaison d'une circulation d'un fluide de refroidissement entre lesdites enceintes, ledit dispositif de liaison comprenant un tube externe (2) présentant une ouverture (3) s'étendant sur toute la longueur dudit tube externe (2), caractérisé en ce que le dispositif de liaison comporte en outre un tube interne (6) s'étendant à l'intérieur du tube externe (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le tube interne (6) présente une ouverture (7) s'étendant sur toute la longueur dudit tube interne (6). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'ouverture (7) du tube interne (6) est en regard d'une portion pleine du tube externe (2). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel des pattes (12) du tube interne (6) font saillie vers l'intérieur dudit tube interne (6) à partir de zones en périphérie de l'ouverture (7) du tube interne (6). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant des moyens de retenue en rotation pour limiter une rotation relative entre le tube interne (6) et le tube externe (2). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le tube interne (6) comporte une protubérance anti-rotation (10) engagée dans l'ouverture (3) du tube externe (2). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le tube externe (2) comporte une protubérance anti-rotation (11) faisant saillie vers l'extérieur depuis la surface externe dudit tube externe (2). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un dudit tube externe (2) et dudit tube interne (6) présente une section polygonale et/ou non circulaire. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, comportant en outre un obturateur (13) obturant l'extrémité de l'ouverture (3) du tube externe (2), ledit obturateur étant solidaire du tube externe (2) ou du tube interne (6). 10. Turbomachine comportant un dispositif de liaison selon l'une des revendications précédentes.