Brevet FR3101670A1 — publié le 20210409

La présente invention concerne un injecteur (1) de turbine comprenant une couronne (10) annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal (A) et présentant une bordure radialement extérieure (12) et une bordure radialement intérieure (14). La couronne (10) présente une pluralité de canaux (20) destinés à relier fluidiquement la bordure radialement extérieure (12) à la bordure radialement intérieure (12), chaque canal (20) s’étendant dans un plan radial (P) de la couronne (10) et présentant une ouverture d’entrée (22) à proximité de la bordure extérieure (12) et une ouverture de sortie (24) à proximité de la bordure radialement intérieure (14), chaque canal (20) présentant une variation progressive de son orientation selon une composante tangentielle entre la section d’entrée (Φ 22 ) de l’ouverture d’entrée (22) et la section de sortie (Φ 24 ) de l’ouverture de sortie (24).. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Injecteur pour une turbine haute pression La présente invention se rapporte au domaine général de la ventilation d’une turbine haute pression d’une turbomachine à double corps, telle qu’un turboréacteur d’avion. Plus précisément, l’invention concerne un injecteur pour une turbine haute pression. Une turbomachine à double corps comprend notamment une turbine haute-pression qui est positionnée en sortie d'une chambre de combustion pour récupérer de l'énergie d'un flux de gaz de combustion issus de la chambre de combustion et entraîner en rotation grâce à cette récupération un compresseur haute-pression de la turbomachine disposé en amont de la chambre de combustion et alimentant cette dernière en air sous pression. Typiquement, la turbine haute-pression comprend un disque de rotor disposé en sortie de la chambre de combustion et sur lequel sont montées des aubes de turbine entraînées en rotation par le flux de gaz éjectés par cette chambre de combustion. Du fait des températures élevées atteintes par les gaz de combustion, le disque de rotor, et les aubes de turbine qu'il porte, sont soumis à d'importantes contraintes thermiques pouvant induire des dilatations. Pour limiter l'impact négatif de ces contraintes thermiques sur la durée de vie des aubes de turbine, ces dernières sont munies de circuits internes de refroidissement qui comprennent des conduits parcourus par de l'air de ventilation prélevé en fond de chambre de combustion. Cet air de ventilation est généralement amené dans une cavité annulaire par des injecteurs d'air de ventilation répartis circonférentiellement autour de l'axe longitudinal de la turbomachine. Les injecteurs sont raccordés à un espace annulaire de contournement qui s'étend autour de la chambre de combustion, cet espace annulaire permettant d'acheminer de l'air de ventilation provenant du fond du compresseur vers la turbine de la turbomachine, le compresseur étant situé en amont de la chambre de combustion et alimentant celle-ci en air sous pression pour la combustion des gaz. L'air de ventilation sortant des injecteurs pénètre dans la cavité en traversant des orifices formés dans un flasque d'étanchéité disposé en amont du disque de rotor. La cavité communique avec les circuits internes de refroidissement aménagés à l'intérieur des aubes de turbine. On pourra se référer aux publications FR 2,841,591 et FR 2,937,371 qui décrivent des exemples d’une telle architecture de turbine haute-pression. Généralement, les injecteurs sont axiaux (i.e. l’air y circule sensiblement parallèlement à un axe de rotation de la turbomachine) et constitués, soit d’une couronne de trous indépendants inclinés à angle fixe, soit d’une rangée de pales statiques. Cette architecture a pour avantage de prélever une faible puissance sur le rotor et de ne pas trop favoriser une augmentation de température dans la turbine. Néanmoins, les injecteurs axiaux ont l’inconvénient d’engendrer une mauvaise maitrise des étanchéités situées à proximité de l’injecteur et ne garantissent pas une bonne maîtrise du débit d’air, ni une bonne répartition de la ventilation. En conséquence, il serait souhaitable de disposer d’un injecteur radial permettant de garantir une maitrise du débit d’air, tout en permettant de le répartir de sorte à refroidir au mieux la turbine. Il est précisé que dans la présente demande on définit comme direction axiale une direction sensiblement parallèle à l’axe de rotation de la turbomachine, et on définit comme direction radiale une direction sensiblement perpendiculaire à la direction axiale (et donc à l’axe de rotation de la turbomachine. Selon un premier aspect, l’invention propose un injecteur de turbine comprenant une couronne annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal et présentant une bordure radialement extérieure et une bordure radialement intérieure. En outre, la couronne présente une pluralité de canaux destinés à relier fluidiquement la bordure radialement extérieure à la bordure radialement intérieure. Chaque canal s’étend dans un plan radial de la couronne et présente une ouverture d’entrée à proximité de la bordure extérieure et une ouverture de sortie à proximité de la bordure radialement intérieure. Chaque canal présente une variation progressive de son orientation selon une composante tangentielle entre la section d’entrée de l’ouverture d’entrée et la section de sortie de l’ouverture de sortie. D’une manière particulièrement avantageuse, la variation de l’orientation du canal, selon une composante tangentielle, permet d’assurer une accélération régulière et la mise en giration d’un écoulement de gaz dans le canal. Ainsi, cette disposition permet avantageusement d’imprimer une vitesse tangentielle à l’air de refroidissement, ce qui, en fonctionnement permet limiter l’échauffement d’un disque de rotor de turbine situé en regard de l’injecteur. En sus, cette disposition permet de garantir la maitrise du débit d’air, tout en permettant de le répartir de sorte à refroidir au mieux la turbine. Chaque canal peut présenter une section de sortie majoritairement orientée tangentiellement. Pour chaque canal, la variation de l’orientation peut être monotone entre la section d’entrée et la section de sortie. Pour chaque canal, la section de sortie du canal peut être géométriquement différente de la section d’entrée du canal et/ou présente une aire inférieure à l’aire de la section d’entrée du canal. Chaque section d’entrée peut présenter sensiblement la forme d’un parallélogramme surmonté d’un triangle, ou la forme d’un triangle. Chaque section d’entrée peut présenter des arêtes arrondies. Chaque section de sortie peut présenter sensiblement une forme en parallélogramme, préférentiellement une forme de rectangle. Chaque canal peut présenter une paroi d’épaisseur constante. L’injecteur selon l’invention peut être obtenu par fabrication additive. Selon un autre aspect, l’invention concerne une turbomachine comprenant au moins un injecteur selon l’invention. 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 est une vue dans un plan radial d’un injecteur selon l’invention. La figure 2 est une vue partielle, en perspective des canaux d’un injecteur selon l’invention. La figure 3 est une vue partielle, dans un plan radial, des canaux d’un injecteur selon l’invention. La figure 4 est une vue partielle, en coupe, dans un plan longitudinal de canaux d’un injecteur selon l’invention. La figure 5 est une vue partielle, dans un plan longitudinal, d’ouvertures d’entrée de canaux d’un injecteur selon l’invention. La figure 6 est une représentation schématique de la forme d’une section d’entrée d’un canal d’un injecteur selon l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Injecteur (1) de turbine comprenant une couronne (10) annulaire s’étendant autour d’un axe longitudinal (A) et présentant une bordure radialement extérieure (12) et une bordure radialement intérieure (14), l’injecteur (1) étant caractérisé en ce que la couronne (10) présente une pluralité de canaux (20) destinés à relier fluidiquement la bordure radialement extérieure (12) à la bordure radialement intérieure (12), chaque canal (20) s’étendant dans un plan radial (P) de la couronne (10) et présentant une ouverture d’entrée (22) à proximité de la bordure extérieure (12) et une ouverture de sortie (24) à proximité de la bordure radialement intérieure (14), chaque canal (20) présentant une variation progressive de son orientation selon une composante tangentielle entre la section d’entrée (Φ 22 ) de l’ouverture d’entrée (22) et la section de sortie (Φ 24 ) de l’ouverture de sortie (24). Injecteur (1) selon la revendication 1 dans lequel chaque canal (20) présente une section de sortie (Φ 24 ) majoritairement orientée tangentiellement. Injecteur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel, pour chaque canal (20), la variation de l’orientation est monotone entre la section d’entrée (Φ 22 ) et la section de sortie (Φ 24 ). Injecteur (1) selon l’une quelconque des revendication 1 à 3, dans lequel, pour chaque canal (20), la section de sortie (Φ 24 ) du canal (20) est géométriquement différente de la section d’entrée (Φ 22 ) du canal (20) et/ou présente une aire inférieure à l’aire de la section d’entrée (Φ 22 ) du canal (20). Injecteur (1) selon la revendication 4 dans lequel chaque section d’entrée (Φ 22 ) présente sensiblement la forme d’un parallélogramme surmonté d’un triangle, ou la forme d’un triangle. Injecteur (1) selon la revendication 5, dans lequel chaque section d’entrée présente des arêtes arrondies. Injecteur (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6 dans lequel chaque section de sortie (Φ 24 ) présente sensiblement une forme en parallélogramme, préférentiellement une forme de rectangle. Injecteur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque canal (20) présente une paroi d’épaisseur constante. Injecteur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, obtenu par fabrication additive. Turbomachine comprenant au moins un injecteur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.