Brevet FR3057615A1 — publié le 20180420

BRAS DE PASSAGE DE SERVITUDES POUR UNE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte notamment à un bras de passage de servitudes comprenant une écope de prélèvement d'un flux d'air destiné par exemple à alimenter un dispositif de ventilation. ETAT DE L'ART La valeur des jeux radiaux entre un rotor et un stator de la turbomachine, et en particulier entre des aubes du rotor et un carter du stator s'étendant autour de ces aubes, par exemple le carter de turbine basse pression, a une importance fondamentale sur les performances de la turbomachine. De manière connue, ce type de jeu est contrôlé préférentiellement en utilisant un dispositif de ventilation du carter par de l'air prélevé dans un flux d'air froid, tel que le flux secondaire dans une turbomachine à double flux. Le débit du flux d'air prélevé est régulé pour piloter le refroidissement du carter, afin de maîtriser sa dilatation et donc les jeux avec les aubes de rotor. De manière traditionnelle, le dispositif de ventilation comprend au moins une écope de prélèvement dans le flux d'air permettant l'alimentation d'un circuit, ce dernier répartissant et projetant l'air prélevé sur la face externe du carter. Le dispositif de ventilation du carter de turbine basse pression est plus connu sous le nom LPTACC ou « low pressure turbine active control clearance » (« Système de contrôle actif des jeux de la turbine basse pression » en français). Il est par exemple connu du document FR-A1-3 002 972 d'implanter une vanne de régulation dans le circuit pour réguler le flux d'air prélevé et ainsi piloter le refroidissement du carter. Selon cette configuration, l'air alimentant le circuit est capté via une écope de prélèvement, passive, 3057615 2 implantée dans la veine d'écoulement du flux secondaire. La présence de l'écope génère cependant de fortes pertes de charge. Il est également connu du document FR-A1-3 025 843 d'utiliser un volet mobile par rapport à une écope de prélèvement, commandé par un 5 moteur, pour réguler le flux d'air prélevé et ainsi piloter le refroidissement du carter. Le volet est situé sur un bras de passage de servitudes, ce dernier étant traversé par le flux secondaire. Toutefois, les solutions précédemment décrites ne prévoient aucun refroidissement du carter lors d'une panne du dispositif de ventilation, et 10 plus précisément d'un blocage inopiné de la vanne de régulation ou du volet, en position fermée. En fonctionnement, le fait de ne plus contrôler la température du carter implique que les exigences prédéfinies des jeux radiaux entre le rotor et le stator ne sont pas respectées, la panne du dispositif de ventilation pouvant ainsi entraîner non seulement une 15 dégradation des performances de la turbomachine mais également une usure prématurée des aubes au niveau de leurs extrémités libres due au contact de celles-ci avec le carter du stator. Par conséquent, en fonctionnement, il est indispensable d'alimenter le dispositif de ventilation lorsque l'organe de régulation (vanne ou volet) 20 est en position fermée, et autrement dit d'assurer le prélèvement d'un débit d'air minimum, pour garantir un refroidissement du carter lors d'une immobilisation du volet en position fermée. Le débit d'air minimum est choisi afin de prévenir tout dommage matériel tout en minimisant la dégradation des performances de la turbomachine. 25 En prenant le cas du volet mobile, une solution pourrait être de prévoir une fente entre le pourtour de l'écope de prélèvement et le volet lorsque celui-ci est en position fermée, pour assurer le prélèvement d'un débit d'air minimum. Toutefois, les tolérances de fabrication et d'assemblage ne permettent pas d'obtenir, de manière répétée, une fente 30 présentant les caractéristiques dimensionnelles souhaitées, et par voie de 3057615 3 conséquence le débit d'air souhaité. En outre, la présence d'une fente génère un sifflement. La présente invention vise donc à contrôler avec précision le débit d'air alimentant le dispositif de ventilation lorsque l'organe de régulation est 5 en position fermée. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet un bras de passage de servitudes pour une turbomachine, le bras étant destiné à être traversé par un flux d'air et comportant une écope de prélèvement dans ledit flux d'air, ledit 10 bras comprenant en outre un volet mobile entre une position ouverte de l'écope et une position fermée de l'écope, caractérisé en ce que le volet comprend au moins un orifice calibré permettant un prélèvement dudit flux d'air lorsque le volet est en position fermée. 15 Premièrement, la présence d'un orifice calibré assure le prélèvement d'un débit d'air minimum lorsque le volet est en position fermée. L'utilisation d'un orifice calibré peut permettre de maîtriser avec précision le débit d'air entrant dans le dispositif de ventilation, lorsque le volet est en position fermée. Le volet peut ainsi permettre d'assurer un refroidissement 20 approprié du carter lors par exemple d'une panne du dispositif de ventilation, et plus précisément d'un blocage inopiné du volet en position fermée. Deuxièmement, l'orifice calibré ne génère pas de sifflement. Le bras selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des 25 caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le bras comprend un dispositif d'étanchéité entre des bords périphériques de l'écope et le volet, lorsque le volet est en position fermée ; - le dispositif d'étanchéité comprend un joint périphérique logé dans une 30 rainure périphérique formée dans le volet ou les bords périphériques de l'écope ; 3057615 4 - le volet comprend un second orifice calibré distant du premier ; - le volet est piloté angulairement par un vérin via un câble ; - l'écope est placée sur un flanc du bras, entre un bord d'attaque et une zone arrière destinée au passage des servitudes. 5 L'invention a pour deuxième objet un carter, en particulier carter intermédiaire, pour une turbomachine, comprenant : un virole intérieure ; une virole extérieure s'étendant autour de la virole intérieure ; au moins un bras de passage de servitudes tel que décrit 10 précédemment, le bras reliant rigidement ladite virole intérieure à ladite virole extérieure. L'invention a pour troisième objet une turbomachine comprenant un carter tel que décrit précédemment. DESCRIPTION DES FIGURES 15 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une 20 turbomachine selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de ventilation de la turbomachine ; - la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de ventilation ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un volet du dispositif de 25 ventilation, en position fermée ; - la figure 5 est une vue en perspective du volet en position ouverte ; et - la figure 6 est une vue en perspective, de détail, du volet. DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 1, une turbomachine 1 à double flux 30 comprend d'amont en aval dans le sens d'écoulement des gaz, au moins une soufflante 2 et un générateur de gaz comportant un ou plusieurs 3057615 5 étages de compresseur, basse pression 3 et haute pression 4, une chambre de combustion 5, un ou plusieurs étages de turbine, haute pression 6 puis basse pression 7, et une tuyère d'échappement 8. Les rotors de la turbomachine 1 sont mobiles en rotation autour d'un axe 5 longitudinal X de la turbomachine 1. Dans la suite de la description, on entend par direction radiale Y, une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal X de la turbomachine 1. La turbine basse pression 7 comprend notamment un rotor 10 comportant une pluralité d'aubes 9 fixées de manière régulière sur un moyeu 10, et un stator comprenant un carter 11 s'étendant autour des aubes 9 du rotor. Le flux d'air entraîné par la soufflante 2 est séparé en un flux d'air primaire F1 pénétrant dans le générateur de gaz de la turbomachine 1 et 15 un flux d'air secondaire F2 participant de manière prépondérante à la poussée fournie par la turbomachine 1. Le flux d'air secondaire F2 s'écoule autour du générateur de gaz dans une veine 12 secondaire. La turbomachine 1 comprend en outre un carter 13 intermédiaire situé longitudinalement entre le compresseur basse pression 3 et le 20 compresseur haute pression 4, ce carter 13 comprenant une virole intérieure 14, et une virole extérieure 15 s'étendant autour de la virole intérieure 14 et formant avec cette dernière une portion de la veine 12 secondaire. La virole extérieure 15 est reliée rigidement à la virole intérieure 14 par des bras 16 sensiblement radiaux par rapport à l'axe 25 longitudinal X de la turbomachine 1. Le carter 13 comprend au moins un bras 16 tubulaire comportant une cavité interne permettant le passage de servitudes, ces servitudes pouvant être par exemple un ou plusieurs conduits d'air et/ou un ou plusieurs conduits d'huile et/ou un ou plusieurs câbles électriques, etc. 30 De manière générale, une servitude relie au moins un premier équipement situé radialement à l'intérieur de la veine 12 secondaire à au 3057615 6 moins un deuxième équipement situé radialement à l'extérieur de la veine 12 secondaire. Le passage des servitudes dans les bras 16 présente notamment l'avantage de ne pas perturber l'écoulement du flux secondaire F2 à 5 l'intérieur de la veine 12 secondaire, et autrement dit de limiter les pertes de charge. La turbomachine 1 comprend également un dispositif de ventilation 17 également nommé LPTACC, permettant de réguler la température du carter 11 de la turbine basse pression 7, et par voie de conséquence les 10 jeux radiaux entre le carter 11 et les aubes 9 du rotor de la turbine basse pression 7. L'un des bras 16 de passage de servitudes comporte une écope 18 de prélèvement d'air destinée à alimenter le dispositif de ventilation 17, et un volet 19 mobile, autour d'un axe de rotation A, par rapport à l'écope 18 15 entre une position ouverte de l'écope 18 dans laquelle le volet 19 est écarté de l'écope 18 (illustrée en figure 5) et une position fermée de l'écope 18 dans laquelle le volet 19 obture l'écope 18 (illustrée en figure 4). Selon le mode de réalisation illustré sur les figures, le volet 19 est sensiblement rectangulaire et l'écope 18 de prélèvement est disposé sur un 20 bras 12h (pour bras à 12 heures, par analogie au cadran d'une montre). Plus précisément, l'écope 18 de prélèvement est pratiquée sur un flanc du bras 16, entre un bord 20 d'attaque et une zone 21 arrière destinée au passage des servitudes. Le volet 19 permet de contrôler le débit d'air entrant dans le dispositif 25 de ventilation 17. La position angulaire du volet 19 est contrôlée par l'intermédiaire d'un dispositif de commande 22 de sorte à optimiser les jeux radiaux entre les aubes 9 du rotor et le carter 11, et plus généralement les performances de la turbomachine 1, lors des différentes phases de fonctionnement. 30 Selon le mode de réalisation illustré sur les figures et notamment les figures 2 et 3, le dispositif de ventilation 17 comprend un conduit 3057615 7 d'admission 23 placé en partie dans le bras 16 et débouchant à proximité de l'écope 18 de prélèvement pour alimenter en air le dispositif de ventilation 17. Le conduit d'admission 23 traverse en outre la virole intérieure 14 et est raccordé à une bifurcation 24 au niveau de laquelle le 5 conduit d'admission 23 se sépare en une branche primaire 25 et une branche secondaire 26, les branches primaire et secondaire 25, 26 débouchant chacune dans un boîtier 27 de répartition. Le dispositif de ventilation 17 comprend en outre, pour chaque boîtier 27, un réseau de rampes 28 raccordées au boîtier 27 et disposées 10 autour du carter 11 de la turbine basse pression 7, de manière sensiblement coaxiale. Chaque rampe est semi-circulaire, et comprend une pluralité d'orifices, placés en regard du carter 11, au travers desquels l'air prélevé s'échappe. Les rampes 28 sont communément appelées « colliers de douche ». 15 La position angulaire du volet 19, et autrement dit le débit d'air pénétrant dans le dispositif de ventilation 17 est fonction de nombreux paramètres, tels que le régime moteur, pris en compte par le dispositif de commande 22 afin d'optimiser les jeux radiaux entre les aubes 9 du rotor et le carter 11, et de manière générale les performances de la turbomachine 20 1. Le volet 19 comprend au moins un orifice 29 calibré permettant un prélèvement d'air du flux secondaire F2 lorsque le volet 19 est en position fermée. La présence d'un orifice 29 calibré assure le prélèvement d'un débit d'air minimum lorsque le volet 19 est en position fermée. L'utilisation 25 d'un orifice 29 calibré permet de maîtriser avec précision le débit d'air entrant dans le dispositif de ventilation 17, lorsque le volet 19 est en position fermée. Selon le mode de réalisation illustré sur les figures, le volet 19 comprend deux orifices 29 calibrés distants l'un de l'autre. 3057615 8 Le volet 19 permet ainsi d'assurer un refroidissement approprié du carter 11 lors par exemple d'une panne du dispositif de ventilation 17, et plus précisément d'un blocage inopiné du volet 19 en position fermée. Lorsque le volet 19 est en position fermée, le débit d'air minimum 5 alimentant le dispositif de ventilation 17 est notamment fonction des caractéristiques géométriques dimensionnelles de chaque orifice 29 calibré, du positionnement de chaque orifice 29 sur le bras 16 ainsi que des paramètres associés au flux secondaire F2 tels que la vitesse. On note en effet que les paramètres associés au flux secondaire F2 10 ne sont pas homogènes, radialement, dans la veine 12 secondaire. Le débit d'air minimum est notamment choisi afin de prévenir tout dommage matériel, tout en minimisant la dégradation des performances de la turbomachine 1, sur l'ensemble des phases de fonctionnement de la turbomachine 1. 15 La section d'un orifice 29 calibré est exprimée à partir de la formule suivante : Dv Dv S = - = v I(a. 2) Où S est la section d'un orifice 29 calibré exprimée en m2 (mètre carré), Dv est le débit d'air souhaité via l'orifice 29 calibré et exprimé en m3/s (mètre cube par seconde), y est la vitesse de déplacement de l'air 20 exprimée en m/s (mètre par seconde), q est la pression dynamique de l'air exprimée en Pa (pascal), et p est la masse volumique de l'air exprimée en Kg/m3 (kilogramme par mètre cube). Afin que le débit d'air minimum, lorsque le volet 19 est en position fermée, ne dépende pas des tolérances de fabrication et d'assemblage, 25 une étanchéité est réalisée, au moins en partie, entre le pourtour ou les bords périphériques de l'écope 18 de prélèvement et le volet 19, lorsque ce dernier en position fermée. 3057615 9 L'étanchéité est réalisée via un dispositif d'étanchéité 30 solidaire du volet 19 et/ou du pourtour de l'écope 18, le dispositif d'étanchéité 30 étant par exemple logé dans une rainure périphérique formée dans le volet 19 ou les bords périphériques de l'écope 18. 5 Selon le mode de réalisation illustré sur les figures et notamment la figure 6, le dispositif d'étanchéité 30 comprend un joint périphérique logé dans une rainure périphérique pratiquée dans le volet 19, le joint étant par exemple un joint torique ou un joint à quatre lobes, réalisé en caoutchouc. En position fermée, le joint est ainsi comprimé contre le pourtour de l'écope 10 18 empêchant ainsi toute infiltration d'air, le dispositif de ventilation 17 étant uniquement alimenté par les orifices 29 calibrés. En variante, le dispositif d'étanchéité 30 pourrait être configuré pour réaliser une étanchéité uniquement entre le pourtour de l'écope 18 et les bords longitudinaux (s'étendant suivant l'axe X) ainsi que le bord radial 15 (s'étendant suivant la direction radiale Y) opposé à l'axe de rotation A du volet 19. Avantageusement, lorsque le volet 19 est en position fermée, le débit d'air minimum correspond au besoin de refroidissement du carter 11 lorsque la turbomachine 1 fonctionne au régime de ralenti. Ainsi, lorsque la 20 turbomachine 1 fonctionne sous ce régime de ralenti, le volet 19 est maintenu en position fermée. Selon l'exemple illustré, le volet 19 comprend deux orifices 29 calibrés, les orifices 29 étant circulaires et distants radialement l'un de l'autre. On note R le rayon d'un orifice 29, le rayon R étant par exemple 25 compris entre 2 mm et 12 mm, et est avantageusement de 7 mm. En variante, les orifices 29 calibrés pourraient être distants longitudinalement l'un de l'autre. Selon le mode de réalisation illustré sur les figures et notamment les figures 3 et 6, le volet 19 comprend deux tiges 31 coaxiales, en saillie 30 radiale, s'étendant dans des directions opposées, les tiges 31 définissant l'axe de rotation A du volet 19. Les tiges 31 (et par voie de conséquence le 3057615 10 volet 19) sont montées en rotation par rapport au bras 16 via deux paliers 32, un palier 32 étant associé à chacune des tiges 31. Les tiges 31 sont en l'occurrence venues de matière avec le volet 19. En variante, les tiges 31 pourraient être rapportées sur le volet 19 5 par exemple par vissage, boulonnage, etc. Afin de piloter la position angulaire du volet 19, le dispositif de commande 22 actionne l'une des deux tiges 31. Plus précisément, le dispositif de commande 22 pilote un bras 33 fixé à l'une des deux tiges 31, ce bras 33 étant lié à un câble 34 actionné 10 par un vérin 35. Sur une portion délimitée par deux supports 36 solidaires du bras 33, le câble 34 est entouré d'une gaine 37 flexible. Sous le contrôle d'un calculateur 38, le vérin 35 pilote ainsi, via le câble 34, la position angulaire du volet 19. Autrement dit, le volet 19 est asservi en position. En variante, le volet 19 pourrait être commandé par un moteur, et 15 par exemple un moteur à positionnement angulaire continu. Le mode de réalisation illustré sur les figures n'est en rien limitatif. Premièrement, l'air prélevé pourrait être utilisé pour réguler la température de tout autre organe de la turbomachine 1 tels qu'un carter de la turbine haute pression 6, la chambre de combustion 5, un boîtier 20 d'accessoires, etc. Deuxièmement, le volet 19 pourrait être implanté sur un carter présentant une structure similaire, préférentiellement traversé par le flux secondaire F2. REVENDICATIONS1. Bras (16) de passage de servitudes pour une turbomachine (1), le bras (16) étant destiné à être traversé par un flux d'air et comportant une écope (18) de prélèvement dans ledit flux d'air, ledit bras (16) comprenant en outre un volet (19) mobile entre une position ouverte de l'écope (18) et une position fermée de l'écope (18), caractérisé en ce que le volet (19) comprend au moins un orifice (29) calibré permettant un prélèvement dudit flux d'air lorsque le volet (19) est en position fermée. 2. Bras (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étanchéité (30) entre des bords périphériques de l'écope (18) et le volet (19), lorsque le volet (19) est en position fermée. 3. Bras (16) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (30) comprend un joint périphérique logé dans une rainure périphérique formée dans le volet ou les bords périphériques de l'écope (18). 4. Bras (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet (19) comprend un second orifice (29) calibré distant du premier. 25 5. Bras (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet (19) est piloté angulairement par un vérin (35) via un câble (34). 6. Bras (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en 30 ce que l'écope (18) est placée sur un flanc du bras (16), entre un bord 20 3057615 12 (20) d'attaque et une zone (21) arrière destinée au passage des servitudes. 7. Carter (13), en particulier carter (13) intermédiaire, pour une 5 turbomachine (1), comprenant : - un virole intérieure (14) ; - une virole extérieure (15) s'étendant autour de la virole intérieure (14) ; - au moins un bras (16) de passage de servitudes selon l'une des 10 revendications précédentes, le bras (16) reliant rigidement ladite virole intérieure (14) à ladite virole extérieure (15). 8. Turbomachine (1) comprenant un carter (13) selon la revendication précédente. 15