Brevet FR3087839A1 — publié le 20200501

DESCRIPTION TITRE : TURBINE Domaine technique de l'invention L'invention concerne une un ensemble pour turbine de turbomachine ainsi qu'une turbine et une turbomachine équipées d'un tel ensemble. Plus particulièrement, elle concerne la ventilation de la partie située radialement sous des aubes statoriques. Etat de la technique antérieure La figure 1 représente une turbine 10 basse pression d'une turbomachine selon une configuration de la technique actuelle. Elle comprend, une pluralité de couronne d'aubes statoriques 24 intercalées axialement avec des couronnes d'aubes mobiles 26, les couronnes d'aubes mobiles 26 étant disposées en amont et/ou en aval des couronne d'aubes statoriques. Comme cela est bien visible sur la figure 1, la première rangée annulaire d'aubes de stator 24 est portée radialement vers l'extérieur par un carter 26 et porte à son extrémité radialement interne une plate-forme annulaire interne 28 depuis laquelle s'étend radialement vers l'intérieur une première paroi annulaire amont 30 et une seconde paroi annulaire aval 32 qui sont reliées l'une à l'autre par un anneau 34 de support d'un matériau abradable 36 destiné à coopérer à étanchéité avec des léchettes annulaires portés un rotor de la turbomachine. Chaque aube de stator 24 comprend un circuit interne de ventilation dont une entrée 38 est reliée à une buse 40 d'alimentation d'air froid provenant d'un compresseur basse pression ou haute pression amont et dont une sortie 42 débouche radialement à l'intérieur dans une buse 44 de la plateforme 28 annulaire interne puis dans une cavité annulaire 46 d'admission d'air délimitée par la première paroi annulaire amont 30, la seconde paroi annulaire aval 32, par l'anneau 34 de support du matériau abradable 36 et la plateforme annulaire radialement interne 28. La première paroi annulaire 30 comprend une rangée annulaire de premiers orifices primaires 30a de sortie d'air et de la seconde paroi annulaire 32 comprend une rangée annulaire de seconds orifices primaires 32a de sortie d'air. Ainsi, en fonctionnement, l'air de ventilation prélevé dans le compresseur circule au travers des aubes statoriques 24 pour les refroidir et s'écoule pour partie au moins jusque dans la cavité annulaire 46 d'admission d'air depuis laquelle l'air se diffuse au travers des premiers orifices primaires 30a vers l'amont et des seconds orifices primaires 32a vers l'aval. Cet agencement connu permet une ventilation des pièces internes de la turbomachine et plus spécifiquement des disques et des poireaux 48 d'équilibrage des aubages mobiles. Cependant, on comprend que le débit d'air entrant dans la cavité annulaire 46 d'admission d'air dépend uniquement du débit d'air prélevé dans le compresseur de sorte que 2 le débit d'air de ventilation ne peut pas être ajusté en fonction des conditions de fonctionnement/température de la turbine. L'invention proposée a notamment pour but d'apporter une solution simple et efficace à cette problématique. 5 Résumé de l'invention Il est ainsi proposé un ensemble pour une turbine, s'étendant autour d'un axe, comprenant au moins une aube statorique s'étendant à partir d'une plateforme et un circuit de ventilation débouchant radialement sous la plateforme, une première paroi amont et une seconde paroi aval délimitant ensemble axialement une cavité d'admission d'air du circuit de 10 ventilation, la première paroi comprenant au moins une rangée circonférentielle de premiers orifices primaires de sortie d'air et la seconde paroi comprenant au moins une rangée circonférentielle de seconds orifices primaires de sortie d'air, caractérisée en ce qu'au moins l'une de la première paroi et de la seconde paroi comprend une cavité secondaire à partir de laquelle débouchent des orifices secondaires de sortie d'air et des moyens de réglage du débit 15 d'air de ventilation disposés entre la cavité d'admission d'air et la cavité secondaire et qui sont configurés pour ouvrir ou fermer la circulation d'air de ventilation entre la cavité d'admission d'air et la cavité secondaire de sorte à permettre un réglage de la valeur du débit d'air débouchant hors des orifices secondaires. Selon la proposition technologique, on ajoute des moyens d'ouverture/fermeture de 20 la circulation d'air vers des orifices secondaires de ventilation formées sur l'une ou l'autre des parois amont ou aval. De cette manière, il est possible de dimensionner les premiers orifices primaires et les seconds orifices primaires différemment de la technique antérieure et de manière à répondre à un premier besoin de refroidissement/ventilation lorsque les moyens d'ouverture/fermeture sont fermés. Lorsque les moyens d'ouverture/fermeture de la circulation 25 d'air autorisent la circulation d'air, il est ainsi possible de répondre aux exigences de débit d'air d'un second besoin de refroidissement/ventilation. L'ensemble s'étend sur une distance angulaire donné et pourrait ainsi être qualifié de secteur angulaire. Un tel secteur angulaire peut ainsi comprendre une ou plusieurs aubes statoriques. L'ensemble peut aussi s'étendre de manière annulaire. Dans ce cas, il peut 30 comprendre une pluralité d'aubes statoriques et les première et seconde parois sont annulaires. Le circuit de ventilation peut être un circuit de ventilation interne à chaque aube statorique et déboucher radialement à l'intérieur de la plateforme. Selon une autre caractéristique, la première paroi comprend une rangée circonférentielle de premiers orifices secondaires de sortie d'air et/ou la seconde paroi 35 comprend une rangée circonférentielle de seconds orifices secondaires de sortie d'air. On comprend que l'une et/ou l'autre de la première paroi et de la seconde paroi peut comprendre 3 des orifices secondaires selon le besoin spécifique de pilotage de la ventilation nécessaire dans une turbine donnée. Egalement, les moyens de réglage du débit peuvent comprendre une cloison s'étendant axialement de la première paroi à la seconde paroi et dans laquelle sont formés 5 des trous aptes à être obturés par des moyens mobiles de réglage du débit d'air de ventilation vers les orifices secondaires qui sont agencés radialement sous la ladite cloison. Ces trous sont avantageusement régulièrement répartis circonférentiellement autour de l'axe autour duquel s'étend l'ensemble selon l'invention. Cette conformation particulière des moyens d'ouverture/fermeture de la circulation 10 d'air permet son implantation par exemple dans une turbine existante sans d'importantes modifications structurales de celle-ci. Bien évidemment, il sera nécessaire pour son intégration dans une turbine existante d'ajouter les orifices secondaires et de fixer la cloison à la première paroi et à la seconde paroi. Ainsi, on comprend que dans une telle intégration, la cloison ainsi que la première paroi et la seconde paroi sont annulaires. 15 Dans un mode de réalisation, les moyens mobiles de réglage du débit peuvent comprendre une pluralité de clapets mobiles, chaque clapet étant apte à obturer un trou donné de la cloison. Les moyens mobiles de réglage du débit peuvent comprendre un anneau denté entrainé en rotation par des moyens motorisés. 20 L'anneau peut être configuré pour ouvrir ou fermer chaque clapet. L'anneau est relié mécaniquement à chaque clapet mobile par l'intermédiaire d'un système d'actionnement comprenant une tige et un bras de liaison au clapet, la tige étant engagée dans un passage oblong d'un bras. Egalement, le bras peut être fixé au clapet à une première extrémité et comprendre 25 à une seconde extrémité opposée le passage oblong. Aussi, le nombre d'orifices secondaires formé dans l'une de la première paroi et de la seconde paroi peut être supérieur au nombre d'orifices primaires. Ainsi, l'une seule de la première paroi et de la seconde paroi peut comprendre un nombre d'orifices secondaires qui est supérieur au nombre d'orifices primaire de ladite paroi considérée. Egalement, chacune 30 de la première paroi et de la seconde paroi peut avoir un nombre d'orifices secondaires supérieur au nombre d'orifices primaires qu'elle porte. L'ensemble selon l'invention peut comprendre entre cinq et dix fois plus de clapets que d'orifices secondaires. L'invention concerne aussi une turbine, telle qu'une turbine basse pression, 35 comprenant un ensemble tel qu'indique ci-dessus. 4 L'invention concerne également, une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant un ensemble comme évoqué précédemment et/ou une turbine telle que décrite ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de 5 l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. Brève description des figures La figure 1, déjà décrite précédemment, est une vue schématique en coupe d'une turbine selon la technique connue ; 10 La figure 2 est une vue schématique en coupe des moyens de réglage du débit d'air vers des orifices secondaires de ventilation ; La figure 3 est une autre vue schématique en perspective moyens de réglage du débit d'air ; La figure 4 est une vue schématique en perspective d'un clapet d'ouverture/fermeture 15 de la circulation d'air de ventilation au travers des trous de la cloison annulaire. Description détaillée de l'invention On se réfère désormais simultanément aux figures 2 à 4 qui représentent une partie d'une turbine comprenant une alimentation en air de la partie annulaire située radialement sous des aubes fixes. 20 La turbine comprend également une couronne d'aubes statoriques, de manière similaire ce qui a été décrit précédemment en référence à la figure 1. Elle comprend en outre, une première paroi annulaire amont 50 et une seconde paroi annulaire aval 52 reliées à une plateforme annulaire interne (non représentée sur les figures 2 à 4) à leurs extrémités radialement externes. Les extrémités radialement internes de ces deux parois annulaires 50, 25 52 sont destinées à être reliées, par exemple, à un anneau de support d'un matériau abradable (non visible). La première paroi annulaire amont 50 et la seconde paroi annulaire aval 52 délimitent ensemble une cavité annulaire 54 comportant une entrée d'air 56 de ventilation. La première paroi annulaire 50 comprend une rangée annulaire externe de premiers orifices primaires 50a de ventilation et une rangée annulaire interne de premiers orifices 30 secondaires 50b de ventilation. De manière similaire, la seconde paroi annulaire 52 comprend une rangée annulaire externe de seconds orifices primaires 52a de ventilation et une rangée annulaire interne de seconds orifices secondaires de ventilation 52b. Dans l'exemple représenté, une seule rangée de premiers et seconds orifices primaires 50a, 52a et secondaires 50b, 52b est représentée. On comprend toutefois, qu'il pourrait y en avoir 35 plusieurs pour l'une et/ou l'autre des parois annulaires. Dans la réalisation représentée aux figures, pour chacune de la première paroi annulaire 50 et de la seconde paroi 52, le nombre 5 d'orifices secondaires 50b, 52b de ventilation est supérieur au nombre d'orifices primaires de ventilation 50a, 52a. La première paroi annulaire 50 comprend une partie annulaire externe 53 sensiblement radiale dans laquelle sont réalisés les premiers orifices primaires 50a et une 5 partie annulaire interne 56 tronconique à section se réduisant vers l'aval, dans laquelle sont réalisés les premiers orifices secondaires 50b. La seconde paroi annulaire 52a comprend une partie annulaire externe 58 tronconique à section se réduisant vers l'aval, dans laquelle sont réalisés les seconds orifices primaires 52a et une paroi annulaire interne 60 sensiblement radiale dans laquelle sont réalisés les seconds orifices secondaires 52b. 10 Selon l'invention, la turbine comprend des moyens moyens de réglage du débit d'air de ventilation vers lesdits orifices secondaires 50b, 52b. A cette fin, les moyens de réglage du débit comprennent une cloison annulaire 62 agencée dans la cavité annulaire 54 et qui s'étend depuis la première paroi annulaire 50 jusqu'à la seconde paroi annulaire 52. Plus particulièrement, l'extrémité amont de la cloison 15 annulaire 62 est engagée dans un rail annulaire 64 amont porté par la face aval de la première paroi annulaire 50, plus spécifiquement porté par la face aval de la partie annulaire interne 56 de la première paroi annulaire 50. L'extrémité aval de la cloison annulaire 62 est engagée dans un rail annulaire 66 aval portée par la face amont de la seconde paroi annulaire 52, plus spécifiquement porté par la face amont de la partie annulaire interne 60 de la seconde paroi 20 annulaire 52. La cloison annulaire 62 comprend des trous 68 la traversant de part en part (figure 2) et débouchant ainsi radialement vers l'extérieur dans une chambre 54a radialement externe de la cavité annulaire 54, cette chambre radialement externe 54a communiquant ainsi avec l'entrée d'air 56 de refroidissement. Les trous 68 débouchent radialement dans une chambre 25 annulaire radialement interne 54b de la cavité annulaire 54. La cloison annulaire 62 porte sur sa face radialement interne des moyens mobiles d'ouverture/fermeture de la circulation d'air au travers des trous 68 de la cloison annulaire 62. Ces moyens mobiles d'ouverture/fermeture comprennent un rail 70 de guidage à coulissement circonférentielle d'un anneau 72 dont une partie de sa surface radialement 30 externe comprend un secteur angulaire pourvu d'une denture 74 engrenant avec une roue dentée 76 reliée à un axe 78 d'un moteur électrique 80, par exemple pas à pas. Le rail 70 est configure pour assurer une retenue radialement vers l'extérieur de l'anneau 72 qui coulisse sur le rail 70 par l'intermédiaire de roulements, par exemple à billes. Les moyens mobiles d'ouverture/fermeture comprennent également des clapets 35 mobiles 82, un clapet étant associé à un trou 68 de la cloison annulaire 62. Chaque clapet 82 présente une forme adaptée pour obturer un trou 68. Dans le cas présent, les trous 68 étant circulaires, chaque clapet 82 peut être circulaire avec un diamètre supérieur à celui du trou 68. 6 Chaque clapet 82 est articulé en rotation sur la cloison annulaire 62 par l'intermédiaire d'une tige 84 sensiblement parallèle à l'axe longitudinal A de la turbine et solidaire du clapet 82. Chaque clapet 82 est relié fixement à bras 86 s'étendant sensiblement radialement lorsque le clapet 82 est en position de fermeture. Ce bras 86 présente ainsi une première extrémité reliée 5 au clapet 82 et une seconde extrémité opposée comportant un passage oblong 88 dont la plus grande longueur est orientée radialement lorsque le clapet 82 est en position fermée. Comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 3, l'anneau 72 comprend une pluralité de doigts radiaux 90, un doigt 90 étant associé à un clapet 82 et à une tige 92 dont une extrémité est solidaire du doigt 90 et dont une extrémité libre opposée est montée dans le passage 10 oblong 88 précité d'un bras 86 solidaire du clapet 82. Chaque tige 92 de l'anneau 72 s'étend sensiblement parallèlement à une tige 84 du clapet 82. Les clapets 82 sont initialement en position fermée. Lorsque le moteur électrique est actionné, la roue dentée 76 entraine en rotation I l'anneau 72 autour de l'axe longitudinal A de la turbine, ce qui provoque l'inclinaison des bras 86 par rapport à une direction radiale du fait 15 de la coopération entre les tiges 92 et les passages oblongs 88 des bras 86. Il s'ensuit une ouverture de la circulation d'air de ventilation de la chambre externe 54a vers la chambre interne 54b. L'air peut ainsi s'écouler au travers des premiers 50b et seconds orifices secondaires 52b de ventilation. Le dispositif ainsi proposé permet de faire passer de l'air au travers des orifices 20 secondaires 50b, 52b que lorsque cela est nécessaire, ce qui autorise un contrôle du débit d'air de ventilation. Pour rendre ce débit d'air pilotable en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine et des informations provenant des différents capteurs de turbomachine, le moteur électrique pourra être relié au calculateur de la turbomachine. 25 En phase froide de fonctionnement, les moyens de réglage du débit sont configurés pour faire passer un faible débit d'air de manière à limiter la consommation d'air prélevé dans le compresseur et ainsi garantir un rendement optimal. Par opposition, en phase chaude de fonctionnement, les moyens de réglage du débit sont configurés pour autoriser un plus grand débit au travers des clapets (82). REVENDICATIONS1. Ensemble pour une turbine, s'étendant autour d'un axe, comprenant au moins une aube statorique s'étendant à partir d'une plateforme et un circuit de ventilation débouchant radialement sous la plateforme, une première paroi (50) amont et une seconde paroi (52) aval délimitant ensemble axialement une cavité d'admission d'air (54) du circuit de ventilation, la première paroi (50) comprenant au moins une rangée circonférentielle de premiers orifices primaires (50a) de sortie d'air et la seconde paroi (52) comprenant au moins une rangée circonférentielle de seconds orifices primaires (52a) de sortie d'air, caractérisée en ce qu'au moins l'une de la première paroi (50) et de la seconde paroi (52) comprend une cavité secondaire à partir de laquelle débouchent des orifices secondaires (50b, 52b) de sortie d'air et des moyens de réglage du débit d'air de ventilation disposés entre la cavité d'admission d'air (54) et la cavité secondaire et qui sont configurés pour ouvrir ou fermer la circulation d'air de ventilation entre la cavité d'admission d'air (54) et la cavité secondaire de sorte à permettre un réglage de la valeur du débit d'air débouchant hors des orifices secondaires (50a, 52b). 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la première paroi (50) comprend une rangée circonférentielle de premiers orifices secondaires (50b) de sortie d'air et/ou dans lequel la seconde paroi annulaire (52) comprend une rangée circonférentielle de seconds orifices secondaires (52b) de sortie d'air. 3. Ensemble selon l'une de la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de réglage du débit comprennent une cloison (62) s'étendant axialement de la première paroi (50) à la seconde paroi (52) et dans laquelle sont formés des trous (68) aptes à être obturées par des moyens mobiles de réglage du débit d'air de ventilation hors des orifices secondaires (50b, 52b) qui sont agencés radialement sous ladite cloison (62). 4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel les moyens mobiles de réglage du débit comprennent une pluralité de clapets mobiles (82), chaque clapet étant apte à obturer un trou (68) donné de la cloison (62). 5. Ensemble selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les moyens mobiles de réglage du débit comprennent un anneau (72) denté entrainé en rotation par des moyens motorisés (80). 6. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel l'anneau (72) est configuré pour ouvrir ou fermer chaque clapet (82) mobile par l'intermédiaire d'une tige (92) et d'un bras (86) de liaison au clapet, la tige (92) étant engagée dans un passage oblong (88) du bras (86). 7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel le bras (86) est fixé au clapet (82) à une première extrémité et comprend à une seconde extrémité opposée le passage oblong (88). 8 8. Ensemble selon l'une des revendications 4 à 7, comprenant entre cinq et dix fois plus de clapets que d'orifices secondaires (50b, 52b) 9. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le nombre d'orifices secondaires (50b, 52b) formés dans l'une de la première paroi (50) et de la seconde paroi (52) 5 est supérieur au nombre d'orifices primaires (50a, 52a). 10. Turbine, telle qu'une turbine basse pression, comprenant un ensemble selon l'une des revendications 1 à 8. 11. Turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant un ensemble selon l'une des revendications 1 à 8 etlou une turbine selon la revendication 10.