Brevet FR3101104A1 — publié le 20210326

La présente invention concerne un dispositif de refroidissement (10) par jets d’air pour comprenant : - un boîtier (B) d’alimentation, - au moins un tube (T) présentant une première extrémité (11) montée sur la paroi (12) du boîtier (B) de sorte à mettre le tube (T) en communication fluidique avec le boîtier (B), et - une variation progressive de section (20) dans le tube (T) au niveau de la première extrémité (11) définissant un bossage (20) présentant une surface courbe (21) de sorte à éviter un décollement d’une couche limite de l’air de refroidissement au niveau d’une interface entre la première extrémité (11) du tube (T) et le boîtier (B). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Dispositif de refroidissement par jets d’air d’un carter de turbine La présente invention concerne le domaine du refroidissement d'un carter d’une turbomachine. Plus précisément, l’invention concerne un dispositif de refroidissement par jets d’air d’un carter de turbine d’une turbomachine à double flux, notamment d’un carter de turbine basse pression. L'invention concerne également une turbomachine équipée d'un tel dispositif de refroidissement. De manière connue en soi, une turbomachine 1 à double flux comprend généralement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz dans la turbomachine, une soufflante 2 qui peut éventuellement être carénée et logée dans un carter de soufflante, une veine annulaire d’écoulement primaire et une veine annulaire d’écoulement secondaire. La masse d’air aspirée par la soufflante 2 est donc divisée en un flux primaire, qui circule dans la veine d’écoulement primaire, et en un flux secondaire, qui est concentrique avec le flux primaire et circule dans la veine d’écoulement secondaire. La veine d’écoulement primaire traverse un corps primaire comprenant un ou plusieurs étages de compresseurs 3, 4, par exemple un compresseur basse pression 3 et un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, un ou plusieurs étages de turbines 6, 7 par exemple une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7, et une tuyère d’échappement des gaz. Typiquement, la turbine haute pression 6 entraine en rotation le compresseur haute pression 4 par l’intermédiaire d’un premier arbre, dit arbre haute pression, tandis que la turbine basse pression 7 entraine en rotation le compresseur basse pression et la soufflante 2 par l’intermédiaire d’un deuxième arbre, dit arbre basse pression. Les turbines 6, 7 sont réalisées sous la forme d'une succession d'étages comprenant chacun une roue d'aubes mobiles (rotor) tournant devant une roue d'aubes fixes (stator, ou distributeurs). La turbine basse pression 7 d'une turbomachine 1 est entourée par un carter C de forme générale évasée, sensiblement tronconique. Afin de garantir un rendement élevé dans la turbomachine 1, il convient de limiter le flux d’air ne traversant pas les roues mobiles des différents étages, c’est-à-dire de limiter les fuites entre les extrémités radialement externes des aubes et l’anneau en matériau abradable en regard. Pour cela, il convient de contrôler le jeu au niveau de cette interface, ce jeu étant dépendant de la température du carter C et notamment des zones dudit carter C comportant les crochets ou brides supportant l’anneau en matériau abradable. Habituellement, ce carter C est refroidi en utilisant la technologie du refroidissement par jets d’air (également connu sous la désignation de refroidissement par impact). Pour cela, le carter C est équipé d'un ou plusieurs boitier(s) B d'alimentation en air sous pression, chacun raccordé à plusieurs rampes de refroidissement R. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le carter C est équipé de deux boitiers B, positionnés à environ 180° l'un de l'autre (un seul étant visible sur la figure 2). En outre, chaque boitier B est équipé de cinq rampes R, avec deux tubes T par rampes, chaque tube s'étendant sur environ 90°. Les tubes T ainsi que le boitier B sont percés d'une série d’orifices 0 débouchant au droit de la surface extérieure du carter. L'air sous pression transitant au travers de ces orifices 0 assure ainsi une ventilation par jets d’air du carter C. Habituellement, chaque tube T est raccordé au boitier par l'intermédiaire d'une douille cylindrique, chaque tube T étant brasé dans la douille. Toutefois, afin de refroidir suffisamment le carter C, en particulier pendant les phases de vol les plus contraignantes telles que le décollage, il est nécessaire de prélever une quantité d’air froid suffisante en amont de la turbine (généralement, au niveau des étages de compresseur) pour assurer une pression d’impact suffisante. Or un tel prélèvement a nécessairement un impact négatif sur les performances de la turbomachine 1. Un but de l’invention est de résoudre les inconvénients de l’art antérieur. L’invention a donc notamment pour objectif de proposer un dispositif de refroidissement par jets d’air du carter d’une turbomachine, notamment d’un carter de turbine, qui améliore le refroidissement du carter tout en réduisant l’impact sur les performances de la turbomachine. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un dispositif de refroidissement par jets d’air pour un carter d’une turbomachine, notamment un carter de turbine, comprenant : - un boîtier d’alimentation en air de refroidissement présentant une paroi, - au moins un tube présentant une première extrémité montée sur la paroi du boîtier de sorte à mettre le tube en communication fluidique avec le boîtier , une pluralité d’orifices étant formés dans une paroi du tube afin d’éjecter l’air de refroidissement provenant du boîtier sur le carter. Le dispositif de refroidissement comprend en outre une variation progressive de section dans le tube au niveau de la première extrémité définissant un bossage, ledit bossage présentant une surface courbe configurée pour être baignée dans l’air de refroidissement de sorte à éviter un décollement d’une couche limite de l’air de refroidissement au niveau d’une interface entre la première extrémité du tube et le boîtier. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du dispositif de refroidissement selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - la surface courbe du bossage est dépourvue d’arête. - la variation progressive de section définit, à partir de l’interface entre la première extrémité du tube et la paroi du boîtier et dans un sens d’écoulement de l’air de refroidissement dans le tube, une section progressivement convergente puis progressivement divergente. - le bossage présente une épaisseur variable. le bossage est rapporté et fixé à la première extrémité du tube ou monolithique avec le tube et le boîtier. - le bossage présente une portion de rétrécissement de section de boîtier qui s’étend dans le boîtier d’alimentation. - la portion de rétrécissement de section de boîtier présente une section qui diminue progressivement en s’éloignant du tube. Et/ou - la première extrémité du tube comprend une paroi tronconique de liaison à la paroi du boîtier, la paroi tronconique ayant une section qui converge progressivement depuis ladite paroi du boîtier vers le tube, le bossage comprenant en outre une portion de paroi tronconique qui présente une épaisseur variable et qui s’étend le long de la paroi tronconique. Selon un deuxième aspect, l’invention propose une turbine d’une turbomachine, notamment turbine basse pression, comprenant un dispositif de refroidissement par jets d’air comme décrit ci-dessus. Selon un troisième aspect, l’invention propose également une turbomachine comprenant une turbine, notamment une turbine basse pression, comme décrite ci-dessus. Selon un quatrième aspect, l’invention propose un aéronef comprenant une turbomachine comme décrite ci-avant. 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 sur lesquels : La figure 1 illustre de façon schématique une turbomachine 1 conforme à un mode de réalisation de l’invention. La figure 2 est une vue en perspective d’une partie d’un dispositif de refroidissement d’un carter de turbine basse pression conforme à un mode de réalisation de l’invention. Les figures 3, 4 et 5 sont des vues schématiques et en coupe partielle d’une partie d’un boîtier d’alimentation et d’une entrée d’air d’une rampe de refroidissement conformes à trois modes de réalisation de l’invention sur lesquelles ont été représentées des lignes de courant d’air sous pression dans la configuration de l’art antérieur (en pointillés) et dans la configuration de l’invention (en traits pleins). Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Dispositif de refroidissement (10) par jets d’air pour un carter (C) d’une turbomachine (1), notamment un carter (C) de turbine (6, 7), comprenant : - un boîtier (B) d’alimentation en air de refroidissement présentant une paroi (12), - au moins un tube (T) présentant une première extrémité (11) montée sur la paroi (12) du boîtier (B) de sorte à mettre le tube (T) en communication fluidique avec le boîtier (B), une pluralité d’orifices (O) étant formés dans une paroi du tube (T) afin d’éjecter l’air de refroidissement provenant du boîtier (B) sur le carter (C), le dispositif de refroidissement (10) étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une variation progressive de section (20) dans le tube (T) au niveau de la première extrémité (11) définissant un bossage (20), ledit bossage (20) présentant une surface courbe (21) configurée pour être baignée dans l’air de refroidissement de sorte à éviter un décollement d’une couche limite de l’air de refroidissement au niveau d’une interface entre la première extrémité (11) du tube (T) et le boîtier (B). Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 1, dans lequel la surface courbe (21) du bossage (20) est dépourvue d’arête. Dispositif de refroidissement (10) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la variation progressive de section (20) définit, à partir de l’interface entre la première extrémité (11) du tube (T) et la paroi (12) du boîtier (B) et dans un sens d’écoulement de l’air de refroidissement dans le tube (T), une section progressivement convergente puis progressivement divergente. Dispositif de refroidissement (10) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le bossage (20) présente une épaisseur variable. Dispositif de refroidissement (10) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le bossage (20) est rapporté et fixé à la première extrémité (11) du tube (T) ou monolithique avec le tube (T) et le boîtier (B). Dispositif de refroidissement (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le bossage (20) présente une portion de rétrécissement de section de boîtier (23) qui s’étend dans le boîtier d’alimentation (B). Dispositif de refroidissement (10) selon la revendication 6, dans lequel la portion de rétrécissement de section de boîtier (23) présente une section qui diminue progressivement en s’éloignant du tube (T). Dispositif de refroidissement (10) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la première extrémité (11) du tube (T) comprend une paroi tronconique (25) de liaison à la paroi (12) du boîtier (B), la paroi tronconique (25) ayant une section qui converge progressivement depuis ladite paroi (12) du boîtier (B) vers le tube (T), le bossage (20) comprenant en outre une portion de paroi tronconique (26) qui présente une épaisseur variable et qui s’étend le long de la paroi tronconique (25). Turbine (6, 7) d’une turbomachine (1), notamment turbine (7) basse pression, comprenant un dispositif de refroidissement (10) par jets d’air selon l’une des revendications 1 à 8. Turbomachine (1) comprenant une turbine (6, 7), notamment une turbine (7) basse pression, selon la revendication 9.