Brevet FR3008738A1 — publié le 20150123

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des turbines d'une turbomachine, et notamment de la turbine basse-pression. Elle vise plus précisément un dispositif permettant de protéger les rotors d'une turbine contre les risques d'un feu d'huile. L'arbre basse-pression d'une turbomachine entraîne en rotation les différents étages de la turbine basse-pression par l'intermédiaire d'un tourillon fixé sur l'arbre basse-pression. Ce tourillon délimite en amont une cavité amont intérieure dans laquelle chemine de l'air destiné à venir ventiler les différents disques de la turbine basse-pression disposés en aval de ce tourillon. A cet effet, le tourillon de l'arbre basse-pression présente des trous de ventilation permettant à l'air de ventilation prélevé en amont dans le moteur d'alimenter une cavité aval extérieure en transitant par une cavité amont intérieure. Cet air de ventilation est ensuite guidé vers les disques des différents étages de la turbine basse-pression en aval du tourillon pour les refroidir. Par ailleurs, il est possible que de l'huile provenant de fuites du circuit de lubrification et des enceintes d'huile de la turbomachine se retrouve également présent dans la cavité amont intérieure de la turbine basse-pression. Cette huile a tendance à se mélanger à l'air de ventilation et à emprunter le même cheminement que celui-ci pour se retrouver dans la cavité aval de la turbine basse-pression. Or, l'environnement de cette cavité aval est relativement chaud, ce qui peut provoquer un feu d'huile dans cette cavité avec toutes les 30 conséquences néfastes que cela pourrait engendrer. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un dispositif permettant de protéger les rotors 35 de la turbine contre les risques de feu d'huile. A cet effet, il est prévu un dispositif de protection contre des fuites d'huile vers les rotors d'une turbine de turbomachine, comprenant une cavité amont dans laquelle peut circuler un mélange air/huile, ladite cavité amont étant délimitée à l'aval par un tourillon du rotor de turbine et à l'extérieur par une bride d'étanchéité du tourillon s'étendant axialement vers l'amont, et une cavité aval s'ouvrant vers les disques de la turbine et communiquant avec la cavité amont par une pluralité de trous de ventilation pratiqués dans le tourillon, et comprenant en outre, conformément à l'invention, un déflecteur annulaire amont fixé sur la bride d'étanchéité du tourillon et s'étendant radialement vers l'intérieur en direction des trous de ventilation, le déflecteur amont présentant des orifices de passage d'huile pratiqués au niveau de son extrémité fixée sur la bride d'étanchéité du tourillon. La présence du déflecteur amont permet de minimiser la quantité d'huile passant de la cavité amont à la cavité aval. En effet, ce déflecteur amont vient notamment faire obstacle au trajet direct du mélange air/huile venant traverser les trous de ventilation pratiqués dans le tourillon. De plus, le positionnement de ce déflecteur amont permet d'assurer une séparation entre le trajet de l'air et le trajet de l'huile. En particulier, sous l'effet du différentiel de pression entre la cavité amont et la cavité aval, l'air du mélange air/huile va avoir tendance à passer sous le déflecteur amont et à cheminer jusqu'à la cavité aval en passant par les trous de ventilation. Quant à l'huile du mélange air/huile, sous l'effet de la force centrifuge de rotation du tourillon, elle va avoir tendance, une fois passé le déflecteur amont, à venir se plaquer contre la paroi intérieure de la bride d'étanchéité du tourillon et à remonter vers l'amont le long de celle-ci. La présence d'orifices de passage d'huile au niveau de l'extrémité du déflecteur amont qui est fixée sur la bride d'étanchéité du tourillon permet alors à l'huile d'être évacuée vers l'amont de la cavité amont, sans rencontrer d'écoulement d'air à contre-sens. De la sorte, le dispositif selon l'invention permet d'obtenir un déshuilage du mélange air/huile présent dans la cavité amont avec l'huile qui est évacuée en amont pour y être récupérée et l'air qui vient alimenter la cavité aval pour ventiler les rotors de la turbine. De préférence, le déflecteur amont s'étend radialement vers l'intérieur de sorte à masquer les trous de ventilation pratiqués dans le tourillon. De préférence également, le déflecteur amont comprend une bride de fixation qui est fixée sur la bride d'étanchéité du tourillon par l'intermédiaire de systèmes d'attache de la bride d'étanchéité du tourillon sur le tourillon. Dans ce cas, les orifices de passage d'huile sont avantageusement pratiqués dans la bride de fixation du déflecteur amont et positionnés angulairement entre les systèmes d'attache de la bride d'étanchéité du tourillon sur le tourillon. De préférence encore, le dispositif comprend en outre un déflecteur annulaire aval fixé sur le tourillon et s'étendant radialement vers l'extérieur en direction des trous de ventilation de sorte à délimiter avec le déflecteur amont une chicane pour le mélange air/huile circulant dans la cavité amont. La présence d'une telle chicane permet de favoriser la séparation entre l'air et l'huile du mélange air/huile et d'accentuer la centrifugation de l'huile sur la paroi intérieure de la bride d'étanchéité du tourillon. Dans ce cas, le déflecteur aval s'étend avantageusement radialement vers l'extérieur de sorte à masquer les trous de ventilation. Ce masquage favorise la captation sur le déflecteur amont des éventuelles projections directes d'huile. De même, le déflecteur aval est avantageusement intercalé axialement entre le déflecteur amont et les trous de ventilation pratiqués dans le tourillon. Le dispositif peut comprendre en outre des raidisseurs assurant une liaison entre des extrémités libres des déflecteurs amont et aval. Le déflecteur aval peut comprendre une bride de fixation qui est fixée sur le tourillon par l'intermédiaire de systèmes d'attache du tourillon sur un arbre de turbine. L'invention a également pour objet une turbine de turbomachine comprenant un dispositif de protection contre des fuites d'huile tel que défini précédemment. L'invention a encore pour objet une turbomachine comprenant une telle turbine.35 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de protection contre des fuites d'huile selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective du déflecteur amont du dispositif de protection de la figure 1 ; et - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de dispositifs de protection contre des fuites d'huile selon des variantes de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention La figure 1 représente de façon schématique et partielle une turbine basse-pression 2 de turbomachine équipée d'un dispositif de protection contre les fuites d'huile selon l'invention. Bien entendu, l'invention s'applique à toute turbine de turbomachine. De façon connue en soi, la turbine basse-pression 2 comprend un arbre basse-pression 4 centré sur un axe longitudinal 6 de la turbomachine. Pour la suite de la description, les termes « amont » et « aval » seront utilisés par rapport au sens d'écoulement du flux gazeux traversant la turbomachine. De même, les termes « intérieur » et « extérieur » seront utilisés par rapport à l'axe longitudinal 6 de la turbomachine. Sur l'arbre basse-pression 4, est fixée l'extrémité radiale intérieure d'un tourillon 8 par l'intermédiaire d'une pluralité de systèmes d'attache 10, par exemple du type à vis/écrou. Au niveau de son extrémité radiale opposée, le tourillon 8 est raccordé à un disque de rotor 12 d'un étage de la turbine basse-pression qu'il entraîne en rotation autour de l'axe longitudinal 6. Comme représenté sur la figure 1, ce disque de rotor 12 est relié aux disques de rotor 12 des autres étages de la turbine basse-pression. Le tourillon 8 de la turbine basse-pression comprend également une bride d'étanchéité 14 qui s'étend axialement vers l'amont. Cette bride d'étanchéité 14 porte un dispositif d'étanchéité (par exemple un joint labyrinthe, non représenté sur les figures). Cette bride d'étanchéité peut être fixée sur le tourillon par l'intermédiaire d'une pluralité de systèmes d'attaches 16, par exemple du type à vis/écrou. Le tourillon 8 de la turbine basse-pression (et sa bride 5 d'étanchéité 14) délimite deux cavités, à savoir une cavité amont 18 et une cavité aval 20. Plus précisément, la cavité amont 18 est formée du côté intérieure et est délimitée, d'une part radialement à l'extérieur par la bride d'étanchéité 14 du tourillon, et d'autre axialement à l'aval par le tourillon 10 lui-même. Quant à la cavité aval 20, elle est formée du côté extérieure et est délimitée, d'une part axialement à l'amont par le tourillon, et d'autre part radialement à l'extérieur par les disques de rotor 12. Les cavités amont 18 et aval 20 communiquent entre elles par l'intermédiaire d'une pluralité de trous de ventilation 22 pratiqués dans le 15 tourillon 8 et régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal 6 de la turbomachine. De façon connue, la cavité aval 20 débouche vers des circuits de ventilation des disques de rotor des différents étages de la turbine basse-pression (non représentés sur les figures). De l'air prélevé en amont dans la turbomachine vient alimenter 20 la cavité amont 18 pour ensuite passer dans la cavité aval 20 (par l'établissement d'un différentiel de pression entre les deux cavités) où il est utilisé pour alimenter les circuits de ventilation des disques de rotor. Par ailleurs, il est possible que de l'huile provenant de fuites du circuit de lubrification et des enceintes d'huile de la turbomachine (non 25 représentés sur les figures) se retrouve également présent dans la cavité amont 18. Or, cette huile ne doit pas se retrouver dans la cavité aval 20 pour éviter tout risque de déclencher un feu. A cet effet, conformément à l'invention, il est prévu un déflecteur annulaire amont 24 qui est fixé sur la bride d'étanchéité 14 du 30 tourillon. Ce déflecteur amont 24 est par exemple formé à partir d'une tôle et s'étend radialement vers l'intérieur en direction des trous de ventilation 22 pratiqués dans le tourillon de sorte à les masquer. De plus, comme représenté sur la figure 2, le déflecteur amont 24 présente des orifices de passage d'huile 26 qui sont pratiqués au 35 niveau de son extrémité fixée sur la bride d'étanchéité 14 du tourillon. De façon plus précise, le déflecteur amont 24 comprend une bride de fixation 24a qui peut être fixée sur la bride d'étanchéité 14 du tourillon par l'intermédiaire des systèmes d'attache 16 de la bride d'étanchéité sur le tourillon. A cet effet, la bride d'étanchéité 14 du tourillon et le tourillon 8 présentent des festons, respectivement 14a et 8a, qui sont fixés entre eux par les systèmes d'attache 16. Les trous de passage d'huile 26 sont pratiqués dans la bride de fixation 24a du déflecteur amont 24 et sont positionnés angulairement entre les festons 14a, 8a respectifs de la bride d'étanchéité 14 du tourillon et du tourillon 8. Ces trous de passage d'huile 26 peuvent être régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal 6 de la turbomachine et leur nombre et leurs dimensions sont adaptés notamment en fonction de la quantité d'huile à évacuer. La bride de fixation 24a du déflecteur amont 24 permet également d'assurer un masquage des zones situées angulairement entre les festons respectifs 8a, 14a du tourillon et de sa bride d'étanchéité, de sorte à forcer le passage d'air à passer par l'intérieur du déflecteur amont. De préférence, la dimension des trous de passage d'huile 26 est relativement faible pour qu'ils puissent rapidement être « gavés » d'huile et éviter ainsi tout passage d'air. Le passage d'air au niveau de l'extrémité du déflecteur amont qui est fixée sur la bride d'étanchéité du tourillon est par ailleurs interdit par la présence de la bride de fixation 24a du déflecteur qui forme un obstacle à un tel passage. Ainsi, le déflecteur amont 24 masque les trous de ventilation 22 pratiqués dans le tourillon 8, empêchant le mélange air/huile s'écoulant dans la cavité amont 18 de traverser ces trous de ventilation pour rejoindre la cavité aval 20. A la place, le mélange air/huile (dont le trajet est schématisé par un trait plein sur la figure 1) contourne le déflecteur amont. En sortie du déflecteur amont, et sous l'effet de la force centrifuge de rotation du tourillon 8, ce mélange air/huile se sépare en un trajet d'huile (schématisé par les traits mixtes) qui vient se plaquer contre la paroi intérieure de la bride d'étanchéité 14 du tourillon 8 et remonter vers l'amont le long de celle-ci, notamment en empruntant les trous de passage d'huile 26 pratiqués dans la bride de fixation 24a du déflecteur amont, et en un trajet d'air (schématisé par les traits pointillés) qui emprunte les trous de ventilation 22 pratiqués dans le tourillon sous l'effet du différentiel de pression existant entre les cavités amont et aval. L'air ainsi déshuilé pénètre dans la cavité aval et peut alors alimenter les circuits de ventilation des disques de rotor des différents étages de la turbine basse-pression. Quant à l'huile récupérée contre la paroi intérieure de la bride d'étanchéité du tourillon, elle chemine vers l'amont le long de cette paroi sous l'effet de la force centrifuge et peut être récupérée plus en amont, par exemple au moyen d'écopes (non représentées sur les figures). La figure 3 représente une variante de réalisation du dispositif de protection contre les fuites d'huile selon l'invention. Ce dispositif de protection est identique à celui décrit en liaison avec les figures 1 et 2 et comprend en outre un déflecteur annulaire aval 28 qui est fixé sur le tourillon 8. Le déflecteur aval 28 est par exemple formé à partir d'une tôle et s'étend radialement vers l'extérieur en direction des trous de ventilation 22 pratiqués dans le tourillon 8 de sorte à les masquer. Plus précisément, ce déflecteur aval 28 est intercalé axialement 20 entre le déflecteur amont 24 et les trous de ventilation 22 et forme avec le déflecteur amont une chicane pour le mélange air/huile circulant dans la cavité amont 18 (dont le trajet est schématisé par un trait plein). Le déflecteur aval 28 comprend une bride de fixation 28a qui peut être fixée sur le tourillon 8 par l'intermédiaire des systèmes d'attache 25 10 du tourillon 8 sur l'arbre basse-pression 4. Ainsi, en masquant les trous de ventilation 22, les déflecteurs amont 24 et aval 28 empêchent le mélange air/huile s'écoulant dans la cavité amont 18 de traverser directement ces trous de ventilation pour rejoindre la cavité aval 20. 30 En sortie de la chicane formée par les déflecteurs 24, 28, et sous l'effet de la force centrifuge de rotation du tourillon, le mélange air/huile se sépare en un trajet d'huile (schématisé par les traits mixtes) qui vient se plaquer contre la paroi intérieure de la bride d'étanchéité 14 du tourillon et remonter vers l'amont le long de celle-ci, et en un trajet 35 d'air (schématisé par les traits pointillés) qui emprunte les trous de ventilation 22 sous l'effet du différentiel de pression existant entre les cavités amont et aval. L'air ainsi déshuilé pénètre dans la cavité aval et peut alors alimenter les circuits de ventilation des disques de rotor des différents étages de la turbine basse-pression. Quant à l'huile récupérée contre la paroi intérieure de la bride d'étanchéité du tourillon, elle chemine vers l'amont le long de cette paroi sous l'effet de la force centrifuge et peut être récupérée plus en amont. La figure 4 représente une autre variante de réalisation du dispositif de protection contre les fuites d'huile selon l'invention. Le dispositif selon cette variante est identique avec celui décrit en liaison avec la figure 3 et comprend en outre des raidisseurs 30 assurant une liaison entre des extrémités libres des déflecteurs amont 24 et aval 28 (c'est-à-dire leurs extrémités opposées à la bride de fixation). Ces raidisseurs 30 peuvent être de simples tôles fixées aux extrémités libres des déflecteurs 24, 28 et espacées angulairement les unes des autres pour permettre le passage du mélange air/huile. Ils permettent de conférer une certaine tenue mécanique au dispositif de protection ainsi constitué.20 REVENDICATIONS1. Dispositif de protection contre des fuites d'huile vers les rotors d'une turbine (2) de turbomachine, comprenant : une cavité amont (18) dans laquelle peut circuler un mélange air/huile, ladite cavité amont étant délimitée à l'aval par un tourillon (8) du rotor de turbine et à l'extérieur par une bride d'étanchéité (14) du tourillon s'étendant axialement vers l'amont ; et une cavité aval (20) s'ouvrant vers les disques (12) de la turbine et communiquant avec la cavité amont par une pluralité de trous de ventilation (22) pratiqués dans le tourillon ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre un déflecteur annulaire amont (24) fixé sur la bride d'étanchéité du tourillon et s'étendant radialement vers l'intérieur en direction des trous de ventilation, le déflecteur amont présentant des orifices de passage d'huile (26) pratiqués au niveau de son extrémité fixée sur la bride d'étanchéité du tourillon. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le déflecteur 20 amont s'étend radialement vers l'intérieur de sorte à masquer les trous de ventilation pratiqués dans le tourillon. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le déflecteur amont (24) comprend-une bride de fixation- (24a) qui -est fixée 25 sur la bride d'étanchéité (14) du tourillon par l'intermédiaire de systèmes d'attache (16) de la bride d'étanchéité du tourillon sur le tourillon (8). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les orifices de passage d'huile sont pratiqués dans la bride de fixation (24a) du 30 déflecteur amont (24) et positionnés angulairement entre les systèmes d'attache (16) de la bride d'étanchéité du tourillon sur le tourillon. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre un déflecteur annulaire aval (28) fixé sur le tourillon 35 et s'étendant radialement vers l'extérieur en direction des trous deventilation de sorte à délimiter avec le déflecteur amont (24) une chicane pour le mélange air/huile circulant dans la cavité amont. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le déflecteur 5 aval s'étend radialement vers l'extérieur de sorte à masquer les trous de ventilation. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, le déflecteur aval est intercalé axialement entre le déflecteur amont et les trous de 10 ventilation pratiqués dans le tourillon. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, comprenant en outre des raidisseurs (30) assurant une liaison entre des extrémités libres des déflecteurs amont (24) et aval (28). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le déflecteur aval (28) comprend une bride de fixation (28a) qui est fixée sur le tourillon (8) par l'intermédiaire de systèmes d'attache (10) du tourillon sur un arbre de turbine (4). 10. Turbine (2) de turbomachine comprenant un dispositif de protection contre des fuites d'huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 25 11. Turbomachine comprenant une turbine selon revendication 10. 15 20