Brevet FR3074521A1 — publié le 20190607

Secteur de distributeur de turbine pour une turbomachine d'aeronef DOMAINE TECHNIQUE La presente invention concerne notamment un secteur de distributeur de turbine pour une turbomachine d'a6ronef. ETAT DE L'ART L'etat de ('art comprend notamment les documents FR-A1- 2 862 338, FR-Al -2 899 271, FR-Al -2 899 281 et FR-Al -2 919 897. Une turbine de turbomachine comprend plusieurs etages comportant chacun un distributeur forme d'une rangee annulaire d'aubages fixes portes par le carter de Ia turbine et une roue montee rotative en aval du distributeur dans une enveloppe annulaire formee par des secteurs d'anneau agences circonferentiellement et fixes sur des crochets de carter de Ia turbine par l'intermediaire de verrous en forme de C. Les aubages du distributeur du premier etage ou etage amont, en particulier du corps haute pression ou HP de Ia turbomachine, sont exposees a des temperatures importantes et comprennent des cavites internes d'ecoulement d'air de refroidissement preleve en amont sur le compresseur de Ia turbomachine et amene par des conduits jusqu'a une enceinte formee dans le carter autour du distributeur amont de Ia turbine. Dans Ia technique actuelle, des douilles cylindriques de raccordement sont montees dans ('enceinte et relient chacune ('enceinte a une cavite interne d'un aubage du distributeur. Lair de refroidissement sort de cette cavite a l'extremite radialement interne de ('aubage dont le bord de fuite peut aussi comprendre des orifices debouchant dans Ia cavite pour Ia sortie de ('air de refroidissement. Un distributeur de turbine comporte un secteur de plateforme annulaire externe et un secteur de plateforme annulaire interne entre lesquels s'etendant les aubages. Le secteur de plateforme externe comporte des ouvertures traversantes dont les extremites radialement internes debouchent dans les cavites internes. Leurs extremites 2 radialement externes regoivent des bagues de centrage des douilles de raccordement precitees et regoivent en outre des plaquettes rapportees de fermeture etanche des ouvertures. Dans la presente demande, on entend par 0 externe » et 0 interne », 5 des expressions qui qualifient la position d'une piece en direction radiale par rapport a un axe, en particulier de la turbomachine. Une piece externe s'etendra donc radialement a l'exterieur et donc autour d'une piece interne. Dans la presente demande, on entend de plus par 0 amont » et 0 aval », des expressions qui font reference a recoulement des gaz dans la 10 turbomachine. La technologie actuelle decrite ci-dessus est encombrante du fait notamment des douilles de raccordement et des verrous en C qui peuvent egalement servir a fixer les secteurs de plateforme externe des distributeurs a des crochets de carter de turbine. Par ailleurs, ces pieces 15 rapportees ont une masse relativement importante. La presente invention propose un perfectionnement a cette technologie pour ameliorer l'encombrement et diminuer la masse globale d'un distributeur et d'une turbine de turbomachine. EXPOSE DE L'INVENTION 20 L'invention propose un secteur de distributeur de turbine pour une turbomachine d'aeronef, comportant un secteur de plateforme annulaire externe et un secteur de plateforme annulaire interne, lesdits secteurs etant coaxiaux et etant relies entre eux par des aubages comportant des cavites annulaires internes refroidies par circulation de gaz, le secteur de 25 plateforme externe comportant des ouvertures traversantes dont des extremites radialement internes debouchent dans lesdites cavites annulaires internes, caracterise en ce que !edit secteur de plateforme externe comprend des canaux internes d'alimentation en gaz desdites cavites, lesdits canaux comportant des sorties d'air debouchant dans 30 lesdites ouvertures et des entrées d'air debouchant sur une portion de surface annulaire externe du secteur de plateforme externe. 3 L'invention propose ainsi de supprimer les douilles de raccordement de la technique anterieure. Les plaquettes rapportees peuvent etre congues pour fermer I'integralite des extremites radialement externes des ouvertures qui ne sont alors plus destinees a recevoir de bagues de guidage des 5 douilles de raccordement. L'alimentation en air des ouvertures et des cavites internes des aubages est realisee par des canaux int6gr6s aux secteurs de plateforme externe. La suppression des douilles et leur remplacement par des canaux int6gr6s permet de r6duire de maniere significative la dimension radiale des moyens d'alimentation en air des 10 cavites des aubages et donc I'encombrement radial du distributeur et de la turbine comportant ce distributeur. Le secteur de distributeur selon ('invention peut comprendre une ou plusieurs des caracteristiques suivantes, prises isolement les unes des autres ou en comparaison les unes avec les autres : 15 - lesdites ouvertures ont des extremites radialement externes sont fermees par des plaquettes rapportees, - chacune desdites ouvertures s'etend au moins en partie dans un bossage en saillie sur une portion de surface annulaire externe du secteur de plateforme externe, chacun desdits canaux s'etendant au moins en partie 20 dans ce bossage, - les entrées d'air sont situees sur une portion de surface cylindrique externe d'un rebord annulaire, en particulier aval, d'accrochage du distributeur a un carter de turbine, - le rebord annulaire a en section axiale localement une forme generale en 25 L et comprend un secteur de paroi sensiblement radiale et un secteur de paroi cylindrique qui s'etend vers I'amont ou du cote des ouvertures depuis le secteur de paroi radiale, - le secteur de paroi cylindrique est relie a chacun desdits bossages par des surepaisseurs de matiere dans lesquelles s'etendent au moins en 30 partie lesdits canaux, - les ouvertures ont chacune une forme generale en profil d'aube, 4 - chacune desdites sorties d'air debouche dans ladite ouverture, entre une extremite radialement externe de cette ouverture et un epaulement peripherique interne de I'ouverture qui est configure pour supporter une chemise de ventilation engagee dans ladite cavite annulaire interne, 5 - lesdites sorties d'air ont chacune une forme generale allongee dans un plan sensiblement parallele au secteur de plateforme externe, - le secteur de plateforme externe comprend une extremite amont a section axiale de forme generale en C qui d6finit une espace annulaire orient6 axialement du cote oppose auxdites ouvertures, cette extremite comportant 10 un rebord annulaire externe et un rebord annulaire interne qui est dentele et comprend une serie de dents axiales ; ceci permet de supprimer le verrou en C de la technique anterieure et de le remplacer par des moyens de fixation integres au secteur de plateforme externe ; la suppression des verrous de fixation des distributeurs d'une turbine permet de reduire de 15 maniere significative l'encombrement axial du distributeur et de la turbine comportant ce distributeur. La presente invention concerne egalement une turbine de turbomachine d'aeronef, comportant un carter de turbine s'etendant autour d'un axe de la turbine et portant une rangee annulaire de distributeurs tels 20 que decrits ci-dessus, caracterisee en ce que lesdites portions de surface annulaire externe des distributeurs sont en appui sur une paroi annulaire du carter, cette paroi annulaire du carter comportant une rangee annulaire d'orifices d'alimentation en air qui sont alignes avec les entrées d'air presents sur les portions de surface annulaire externe des distributeurs. 25 Avantageusement, le carter comprend une patte annulaire s'etendant entouree par la rangee annulaire d'orifices et comportant des dents axiales engagees circonferentiellement entre lesdites surepaisseurs. La presente invention concerne encore une turbomachine, caracterisee en ce qu'elle comprend une turbine telle que decrite ci-dessus. 30 DESCRIPTION DES FIGURES 5 L'invention sera mieux comprise et d'autres details, caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement a la lecture de la description suivante faite a titre d'exemple non limitatif et en reference aux dessins annexes dans lesquels : 5 - la figure 1 est une vue schematique partielle en coupe axiale d'une turbomachine d'aeronef, - la figure 2 est une vue a plus grande echelle d'une partie de la figure 1, et represente un distributeur de retage amont de la turbine, - la figure 3 est une vue schematique partielle en perspective d'un secteur 10 de distributeur de retage amont de la turbine, vu de l'amont et de cote ; - la figure 4 est une demi-vue schematique en coupe axiale d'un carter et d'un secteur de plateforme externe d'un secteur de distributeur selon l'invention, - la figure 5 est une vue schematique partielle en perspective d'un carter et 15 d'un secteur de plateforme externe d'un secteur de distributeur selon l'invention, - la figure 6 est une vue schematique en perspective d'un secteur de plateforme externe d'un secteur de distributeur selon l'invention, et - la figure 7 est une vue schematique partielle a plus grande echelle et en 20 perspective d'une extremite amont d'un secteur de plateforme externe d'un secteur de distributeur selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE En figure 1, la reference 10 designe une turbine de turbomachine constituee d'un module haute-pression 12 agence en sortie d'une chambre 25 de combustion 14 et d'un module basse-pression 16 situe en aval du module haute-pression 12 et comprenant quatre etages comportant chacun un distributeur 18 forme d'une rangee annulaire d'aubages fixes 20 portes par un carter externe 22 de la turbine, et une roue 24 en aval du distributeur 18. 30 Les roues 24 comprennent des disques 26 assembles axialement les uns aux autres par des brides annulaires 28 et portant des aubes 6 radiales 30. Les roues 24 sont reliees a un arbre de turbine (non represente) par l'intermediaire d'un cone d'entrainement 32 fixe sur des brides annulaires 28 des disques 26. Chaque roue 24 est entouree exterieurement avec un faible jeu par 5 une enveloppe cylindrique formee par des secteurs d'anneau 34 fixes circonferentiellement sur le carter 22 de la turbine par l'intermediaire de pieces de verrouillage en forme de C. Les secteurs de distributeur 18, aussi appeles 0 distributeurs » dans ce qui suit, comprennent chacun un secteur de plateforme interne 36 et un 10 secteur de plateforme externe 38, qui delimitent entre eux la veine annulaire d'ecoulement des gaz dans la turbine et entre lesquels s'etendent radialement les aubages 20, ici au nombre de deux. Le secteur de plateforme externe 38 du distributeur 18 de l'etage amont mieux visible en figure 2 comprend des rebords annulaires 15 radialement externes amont 40 et aval 42 comportant des pattes annulaires axiales 44 orientees vers I'amont et destinees a etre engagees dans des gorges annulaires axiales 45 correspondantes du carter 22 de la turbine. Les aubages 20 de ce distributeur 18 comprennent des cavites internes 46 de circulation d'air de refroidissement provenant d'une enceinte 20 d'alimentation 48 (comme represente par les fleches 43), radialement externe au secteur de plateforme externe 38 du distributeur, cet air etant en partie evacue dans la veine d'ecoulement des gaz de la turbine par des orifices 50 formes a proximite du bord de fuite des aubages 20 et debouchant dans leurs cavites internes 46 (fleches 51) et en partie evacue 25 dans une enceinte 52 radialement interne au secteur de plateforme interne 36 du distributeur (fleches 53). Lair de refroidissement est preleve en amont sur un compresseur de la turbomachine et amens dans ('enceinte d'alimentation par des conduits non representes. Les cavites 46 des aubages sont reliees aux enceintes externe 48 et 30 interne 52 par des douilles cylindriques 54, 55, respectivement. Chaque douille 54 de passage d'air entre ('enceinte externe 48 et une cavite 46 d'un 7 aubage a une extremite engagee a etancheite dans une bague 56 fix6e dans une ouverture formee dans le secteur de plateforme externe 38 du distributeur entre les rebords annulaires externes 40, 42 et debouchant dans la cavite interne 46 d'un aubage. L'autre de ses extremites est 5 engagee a etancheite dans une bague 57 fixee dans un orifice forme dans le carter 22 de la turbine. Les douilles 55 de passage d'air entre les cavites 46 des aubages et ('enceinte interne 52, ont leurs extremites engagees a etancheite dans des orifices 58, 59 du secteur de plateforme interne 36 du distributeur et d'un rebord annulaire d'un carter 60 de ('enceinte 52, 10 respectivement. La cavite 46 de chaque aubage 20 communique avec ('ouverture formee dans le secteur de plateforme externe 38 du distributeur, qui regoit la bague 56. Une plaquette 64 est rapportee et fixee dans ('ouverture du secteur de plateforme externe 38, comme cela est visible en figure 3, pour 15 fermer de maniere hermetique la cavite 46 de ('aubage. Bien que cela ne soit pas le cas dans la technologie representee dans les dessins, les pattes 44 du secteur de plateforme externe 38 peuvent etre maintenues radialement serrees contre des pattes similaires du carter 22 au moyen de verrous circonferentiels a section en C dont un 20 (reference 70) est visible a la figure 2 mais est utilise pour la fixation d'un secteur d'anneau 34 situe directement en aval du distributeur 18 de l'etage amont. Un tel verrou 70 comprend deux parois annulaires respectivement interne et externe, s'etendant ('une autour de l'autre et reliees a une de 25 leurs extremites axiales par une ame annulaire sensiblement radiale. Un verrou 70 definit un espace oriente axialement et destine a recevoir les pattes precitees du secteur de plateforme externe 38 et du carter 22 afin de les maintenir serrees radialement ('une contre I'autre. L'invention permet de reduire le nombre de pieces rapportees d'un 30 secteur de distributeur de turbine afin d'optimiser son encombrement et sa 8 masse. Le carter sur lequel sont mantes les secteurs de distributeur peut avoir un diametre reduit du fait du faible encombrement des secteurs. Les figures 4 a 7 montrent un exemple de realisation de l'invention. Dans cet exemple, seul le secteur de plateforme externe 138 du 5 distributeur 118 selon l'invention est represents. Ce distributeur 118 comprend toutefois les caracteristiques generales precitees decrites en relation avec le distributeur 18, et notamment un secteur de plateforme interne 36 relie au secteur de plateforme externe 138 par des aubages 20 comportant des cavites internes 46 refroidies par circulation de gaz. 10 Le secteur de plateforme externe 138 comporte des ouvertures 172 traversantes dont des extremites radialement internes debouchent dans les cavites internes 46 et dont des extremites radialement externes sont fermees par des plaquettes 174 rapportees. Ces plaquettes 174 sont similaires a celles 64 de la figure 3 a ('exception du fait qu'elles ferment ici 15 l'integralite des ouvertures 172 du fait de ('absence de bagues 56 et de douille dans le distributeur selon l'invention. Dans ('exemple represents, les ouvertures 172 ont chacune une forme generale en profil d'aube. Elles ont en particulier une forme similaire a celle des chemises tubulaires de ventilation 173 qui sont engagees dans 20 les cavites 46, depuis les ouvertures 172. La figure 2 illustre une chemise de ce type de maniere schematique. Les plaquettes 174 sont plates et ont de pr6f6rence une forme generale similaire a celle des ouvertures 172 et ont donc un contour externe en profil d'aube. Chaque ouverture 172 s'etend au moins en partie dans un bossage 25 176 en saillie sur une portion de surface annulaire externe 178 du secteur de plateforme externe 138. Chaque bossage 176 a au moins en partie une forme generale en profil d'aube et peut etre consid6r6 comme un prolongement radial de l'aubage correspondant du distributeur radialement a l'exterieur du secteur de plateforme 138. 30 Chaque ouverture 172 comprend un epaulement peripherique interne 180 de retenue de la chemise tubulaire de ventilation 173. Cette 9 chemise est engagee dans Ia cavite interne 46 de chaque aubage 20, depuis I'ouverture 172, et comprend a son extremite radialement externe un rebord peripherique destine a prendre appui sur cet epaulement 180. Le secteur de plateforme externe 138 comprend une extremite 5 amont 182 a section de forme generale en C qui definit une espace annulaire 184 oriente axialement du cote oppose aux ouvertures 172. Cette extremite 182 comporte un rebord annulaire externe 186 et un rebord annulaire interne 188 qui est dentele et comprend une serie de dents axiales 190 (figure 7). 10 Comme on le voit a Ia figure 4, une patte annulaire aval 192 d'un anneau amont 194 est appliquee radialement contre Ia patte annulaire 145a du carter 22, et ces pattes 192, 145a sont engagees axialement dans l'espace 184 de ('extremite amont 182 de fagon a ce que les rebords 186, 188 soient engages respectivement a l'exterieur et a l'interieur de ces 15 pattes. Le rebord externe 186 prend appui radialement sur Ia patte 192 et les dents 190 prennent appui radialement sur Ia patte 45. Le rebord 186 et les dents 190 presentent une certaine souplesse en direction radiale et sont destines a etre contraints radialement en position de montage de fagon a maintenir serrees radialement les pattes 192, 45. Le nombre de dents 190 20 par distributeur est par exemple de 4. Cette configuration permet de se passer du verrou en C de Ia technique anterieure, evoque dans ce qui precede. Le secteur de plateforme externe 138 comprend a son extremite aval 196 un rebord annulaire 198 ayant en section une forme generale en L. Ce 25 rebord 198 comprend un secteur de paroi sensiblement radiale 198a et un secteur de paroi cylindrique 198b qui s'etend du cote des ouvertures 172 depuis Ia peripherie externe du secteur de paroi radiale 198a. Le secteur 198b s'etend autour de Ia surface 178 et definit avec celle-ci un espace annulaire 200. 30 Comme on le voit a Ia figure 6, le rebord 198 est relie au bossage 176 par des surepaisseurs de matiere 202 qui interrompent l'espace 200 en 10 formant des poches 200a, 200b. Dans l'exemple represents dans lequel le distributeur 118 comprend deux aubages et deux ouvertures 172 a son secteur de plateforme externe 138, une poche 200a est definie entre les deux surepaisseurs 202 de liaison des bossages 176 au rebord 198, et 5 deux portions de poches 200b sont d6finies entre ces bossages et des bords lateraux du secteur de plateforme externe 138. La patte aval 145b du carter 22, qui coopere avec le rebord 198, comprend ici des dents axiales 145ba qui sont engagees dans l'espace 200 et plus exactement dans les poches 200a, 200b. Cette cooperation a 10 l'avantage d'immobiliser en rotation le distributeur 118 vis-a-vis du carter 22, les dents 145a etant aptes a venir en appui lateral par leurs extremites circonferentielles sur les surepaisseurs 202. II est ainsi possible de supprimer les moyens d'anti-rotation du distributeur de la technique anterieure, qui sont en general realises par usinage du distributeur. La 15 patte 145b s'etend radialement a l'interieur d'une partie cylindrique 204 du carter, et sensiblement parallelement a celle-ci. Selon une caracteristique de ('invention, le secteur de plateforme externe 138 comprend des canaux internes 206 d'alimentation en gaz des cavites 46. Ces canaux 206 comportent des sorties d'air 206a debouchant 20 dans les ouvertures 172 et des entrées d'air 206b debouchant sur une portion de surface annulaire du secteur de plateforme externe 138. Dans l'exemple represents, les entrées d'air 206b sont situees sur la portion de surface cylindrique externe 198c du rebord 198, qui est entouree par la partie de carter 204. 25 Chaque ouverture 172 est ici alimentee par un unique canal 206. Le canal 206 s'etend au moins en partie dans la surepaisseur 202 et le bossage 176 auxquels est raccordee l'ouverture 172 correspondante. Chaque canal 206 comprend une premiere partie sensiblement radiale et aval, dont l'extremite radialement externe est reliee a ('entree 206b et dont 30 l'extremite radialement interne est reliee a l'extremite aval d'une seconde 11 partie sensiblement axiale. L'extremite amont de cette seconde partie est reliee a la sortie 206a (figure 4). Les entrées d'air 206b ont une forme generale allongee en direction circonferentielle. Les sorties d'air 206a ont chacune une forme generale 5 allongee dans un plan sensiblement parallele au secteur de plateforme externe 138. Ces derniers sont ici situes radialement a l'exterieur de la portee 180, entre celle-ci et la plaquette rapportee 174. Comme on le voit a la figure 4, ('air penetre dans les canaux 206 par des orifices 208 formes dans le carter 22 et plus exactement dans la partie 10 204. Les orifices 208 sont alignes avec les entrées d'air 206b et ont une forme similaire a celle de ces entrées d'air (figure 5). Avantageusement, le rebord 198 est plaque radialement contre la surface cylindrique interne 204a de la partie 204 comportant les orifices 208, de facon a eviter des fuites d'air dans cette zone (figures 4 et 5). 15 L'air qui traverse les orifices 208, circule dans les canaux 206 jusque dans les ouvertures 172 puis penetre dans les cavites 46 des aubages 20. II s'ecoule ensuite comme dans la technique anterieure. Le distributeur 118 selon ('invention peut etre realise de fonderie. Classiquement, les cavites 46 peuvent etre obtenues au moyen d'un ou 20 des noyaux prevus dans le moule de realisation du distributeur. Avantageusement, ce ou ces noyaux sont prevus pour definir egalement les canaux 206 d'alimentation en air des cavites. Cette nouvelle technologie permet de supprimer les verrous en C rapportes ainsi que les douilles de raccordement de la technique 25 anterieure. Cela permet de diminuer le nombre de pieces a monter et in fine le temps et le coOt du montage du distributeur. De plus, la ligne du carter peut etre abaissee, REVENDICATIONS1. Secteur de distributeur (118) de turbine pour une turbomachine d'aeronef, comportant un secteur de plateforme annulaire externe (138) et un secteur de plateforme annulaire interne (36), lesdits secteurs etant coaxiaux et etant relies entre eux par des aubages (20) comportant des cavites annulaires internes (46) refroidies par circulation de gaz, le secteur de plateforme externe comportant des ouvertures (172) traversantes dont des extremites radialement internes debouchent dans lesdites cavites annulaires internes (46), caracterise en ce que !edit secteur de plateforme externe comprend des canaux internes (206) d'alimentation en gaz desdites cavites, lesdits canaux comportant des sorties d'air (206a) debouchant dans lesdites ouvertures (172) et des entrées d'air (206b) debouchant sur une portion de surface annulaire externe (198c) du secteur de plateforme externe . 2. Secteur de distributeur (118) selon la revendication 1, dans lequel chacune desdites ouvertures (172) s'etend au moins en partie dans un bossage (176) en saillie sur une portion de surface annulaire externe (178) du secteur de plateforme externe (138), chacun desdits canaux (206) s'etendant au moins en partie dans ce bossage. 3. Secteur de distributeur (118) selon !'une des revendications precedentes, dans lequel les entrées d'air (206b) sont situees sur une portion de surface cylindrique externe (198c) d'un rebord annulaire (198), en particulier aval, d'accrochage du distributeur a un carter de turbine (22). 4. Secteur de distributeur (118) selon la revendication 3, dans lequel le rebord annulaire (198) a en section axiale localement une forme generale en L et comprend un secteur de paroi sensiblement radiale (198a) et un secteur de paroi cylindrique (198b) qui s'etend du cote des ouvertures (172) depuis le secteur de paroi radiale. 13 5. Secteur de distributeur (118) selon la revendication 4, en dependance des revendications 2 et 3, dans lequel le secteur de paroi cylindrique (198b) est relie a chacun desdits bossages (176) par des surepaisseurs de matiere (202) dans lesquelles s'etendent au moins en 5 partie lesdits canaux (206). 6. Secteur de distributeur (118) selon l'une des revendications precedentes, dans lequel chacune desdites sorties d'air (206a) debouche dans ladite ouverture (172), entre une extremite radialement externe de cette ouverture et un epaulement peripherique interne (180) de ('ouverture 10 qui est configure pour supporter une chemise de ventilation (173) engagee dans ladite cavite annulaire interne (46). 7. Secteur de distributeur (118) selon l'une des revendications precedentes, dans lequel lesdites sorties d'air (206a) ont chacune une forme generale allongee dans un plan sensiblement parallele au secteur 15 de plateforme externe (138). 8. Secteur de distributeur (118) selon l'une des revendications precedentes, dans lequel le secteur de plateforme externe (138) comprend une extremite amont (182) a section axiale de forme generale en C qui definit une espace annulaire (184) oriente axialement du cote 20 oppose auxdites ouvertures (172), cette extremite comportant un rebord annulaire externe (186) et un rebord annulaire interne (188) qui est dentele et comprend une serie de dents axiales (190). 9. Turbine de turbomachine d'aeronef, comportant un carter de turbine (22) s'etendant autour d'un axe de la turbine et portant une rangee 25 annulaire de secteurs de distributeur (118) selon l'une des revendications precedentes, caracterisee en ce que lesdites portions de surface annulaire externe (198c) des distributeurs sont en appui sur une paroi annulaire (204) du carter (22), cette paroi annulaire du carter comportant une rangee annulaire d'orifices (208) d'alimentation en air qui sont alignes 30 avec les entrées d'air (206b) presents sur les portions de surface annulaire externe des distributeurs. 14 10. Turbine selon Ia revendication 9, le distributeur etant tel que Mini a Ia revendication 5, dans laquelle le carter (22) comprend une patte annulaire (145b) entouree par Ia rangee annulaire d'orifices (208) et cornportant des dents axiales (145ba) engagees circonferentiellement 5 entre lesdites surepaisseurs (202).