Brevet FR3107718A1 — publié le 20210903

La présente invention concerne un ensemble de turbine (10) pour une turbomachine (1) s’étendant autour d’un axe, comprenant un ensemble de rotor, un ensemble de stator, et des moyens d’étanchéité, les moyens d’étanchéité séparant une première cavité (C1) d’une deuxième cavité (C2), l’ensemble de turbine (10) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux éléments (121, 122) de rotor assemblés par au moins une vis (50) de fixation, ladite au moins une vis (50) de fixation comprenant un corps fileté (51) qui s’étend principalement selon ledit axe, une tête (52) située dans la deuxième cavité (C2) et un dispositif d’accélération d’un flux d’air au sein de la deuxième cavité (C2), le dispositif d’accélération du flux d’air comprenant au moins une pale (55). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Ensemble de turbine DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine général de l’étanchéité d’une turbine haute pression d’une turbomachine à double corps, telle qu’un turboréacteur d’avion. Plus précisément, l’invention concerne un ensemble de turbine comprenant un dispositif d’accélération d’un flux d’air. ETAT DE LA TECHNIQUE Les turbomachines comprennent une turbine récupérant une partie de l'énergie dégagée par la combustion de carburant pour entraîner une soufflante qui génère la poussée. Dans les turbomachines à double flux, la turbine est généralement constituée d'un ou plusieurs étages (stator-rotor) à haute pression (HP) et d'un ou plusieurs étages à basse pression (BP). On constate qu’une problématique liée aux turbines BP, est la maitrise d’étanchéité entre les cavités C1 et C2 inter disques. Typiquement, la cavité C1 est une cavité amont de la turbine BP et la cavité C2 est une cavité ouverte vers l’aval de la turbine BP. Traditionnellement, une turbine comprend une pluralité d’étages dont un premier étage est formé d’un premier stator à aubes (un redresseur) et d’autres étages chacun formé d’un stator à aubes (un autre redresseur) et d’un rotor à aubes (une autre roue mobile) respectif. Les stators sont fixés à un carter de la turbomachine, les rotors tournent à l’intérieur du carter de la turbomachine et sont solidaires en rotation en étant entrainés ensemble en rotation via un arbre commun. Les cavités interdisques mentionnées sont disposées entre un rotor et un stator ou entre deux disques de rotor. Par exemple, une première cavité amont et une deuxième cavité aval. La première cavité (ou cavité amont) et la deuxième cavité (ou cavité aval) sont séparées par des moyens d’étanchéité comme un joint à labyrinthe. Dans un objectif de refroidissement, du fluide est injecté dans la première cavité, pour refroidir l’amont de la turbine BP. Toutefois, il est plus difficile de refroidir la cavité C3 en aval de turbine BP par de l’air de refroidissement car cette cavité est éloignée du prélèvement d’air dans la turbomachine (voir figure 1). Par ailleurs, il est cherché à séparer le refroidissement de la cavité amont C1 de la turbine BP du refroidissement qui se dirige vers la cavité aval C3 de la turbine BP. La maîtrise de l’étanchéité à ce niveau est toutefois complexe, car elle se situe à l’interface entre deux rotors. Le document EP3234309 propose des rotors pourvus de pales afin de réduire la pression au niveau d’un joint labyrinthe. Ces pales permettent de limiter les fuites au niveau des joints à labyrinthe mais ce document ne vise en rien à améliorer le refroidissement vers une cavité distante du prélèvement d’air dans la turbomachine et qui se situé en aval de la turbine BP. De plus, la solution présentée dans ce document présente plusieurs inconvénients. D’une part, ces pales ne sont pas orientables et ne permettent donc pas de régler le différentiel de pression. En outre, la mise en place de ces pales peut être relativement délicate du point de vue de la durée de vie et de la tenue mécanique. En effet, ajouter des appendices sur les faces d’un disque risque de fortement augmenter les concentrations de contraintes dans ces zones, favorisant ainsi l’apparition de fissures sur le disque et, voir un évènement dangereux du type dégagement de débris à haute énergie. L’invention vient améliorer la situation en permettant de réaliser et de maîtriser/régler le refroidissement vers une cavité aval de turbine BP éloignée du point de prélèvement d’air dans la turbomachine. Selon un premier aspect, l’invention propose un ensemble de turbine pour une turbomachine s’étendant autour d’un axe, comprenant un ensemble de rotor, un ensemble de stator, et des moyens d’étanchéité, les moyens d’étanchéité séparant une première cavité d’une deuxième cavité. L’ensemble de turbine comprend au moins deux éléments de rotor assemblés par au moins une vis de fixation, ladite au moins une vis de fixation comprenant un corps fileté qui s’étend principalement selon ledit axe, une tête située dans la deuxième cavité et un dispositif d’accélération d’un flux d’air au sein de la deuxième cavité, le dispositif d’accélération du flux d’air comprenant au moins une pale. Ladite au moins une vis de fixation peut comprendre des moyens de calage angulaire permettant d’ajuster et bloquer l’orientation de ladite au moins une pale. La pale peut présenter un profil à plan convexe, ou un profil à plan biconvexe dissymétrique, ou un profil à plan creux. La tête de ladite au moins une vis peut comprendre la pale. La pale peut est usinée sur la tête ou la pale peut être soudée ou brasée sur la tête. La tête peut comprendre des raidisseurs ou des rayonnages permettant de renforcer la tête. La tête peut comprendre les moyens de calage angulaire. Les moyens de calage angulaire peuvent comprendre au moins une paroi rectiligne de la tête de vis. La tête de vis peut présenter une forme en D avec une paroi rectiligne et une paroi courbe. Le corps fileté de ladite au moins une vis peut présenter un filetage. Les moyens d’étanchéité peuvent comprendre un joint d’étanchéité à labyrinthe délimitant radialement à l’extérieur la deuxième cavité. La première cavité peut être destinée à refroidir une zone amont de la turbine BP, et la deuxième cavité peut être destinée à refroidir une zone aval de la turbine BP. Selon un autre aspect l’invention concerne un aéronef comprenant au moins un ensemble de turbine selon l’invention. DESCRIPTION DES FIGURES 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 représentation partielle, en coupe, d’un ensemble de turbine selon l’invention, adapté pour recevoir une vis de fixation selon l’invention. La figure 2 est une vue en perspective d’une vis de fixation selon un premier mode de réalisation de l’invention. La figure 3 est une vue de dessus d’une vis de fixation selon un premier mode de réalisation l’invention. La figure 4 est une vue de côté d’une vis de fixation selon un premier mode de réalisation de l’invention. La figure 5 est une vue en perspective d’une vis de fixation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention La figure 6 est une vue de dessus d’une vis de fixation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Alimentation en débit L’invention se propose d’améliorer l’alimentation en débit vers une zone aval de turbine BP, l’alimentation étant réalisée via un circuit d’air qui s’étend à travers l’ensemble de turbine 10. Il est précisé que les cavités C1 et C2 peuvent être localisées en divers lieux de l’ensemble de turbine, le principe de fonctionnement restant identique. Typiquement, les deux cavités C1 et C2 peuvent être des cavités interdisques de l’ensemble de turbine 10. Préférentiellement un joint d’étanchéité délimite radialement l’extérieur de la cavité C2, pour séparer un flux d’air qui refroidit l’amont de la turbine basse pression du circuit de refroidissement, du circuit de refroidissement qui refroidit la partie aval de la turbine basse pression. Typiquement le joint d’étanchéité peut être un joint d’étanchéité à labyrinthe 122. L’alimentation en débit qui circule dans les cavités C1 et C2 séparées dépend largement de l’alimentation prélevée au niveau de points de prélèvement distinct en amont de la turbomachine et qui débouchent dans ces cavités respectives (voir figure 1). En pratique, il existe un différentiel de pression entre ces cavités C1 et C2 et il est nécessaire d’éviter que le flux de refroidissement qui transite à travers ces deux cavités distinctes pour refroidir des zones distinctes (Amont de la turbine BP et Aval de la turbine BP) de la turbomachine ne se mélange pas afin de maîtriser au mieux le refroidissement réalisé dans les zones distinctes. A cet effet, les cavités C1 et C2 sont séparées par un joint d’étanchéité à labyrinthe. Le présent ensemble de turbine 10 améliore le débit de refroidissement circulant dans la cavité C2 qui alimente l’aval de la turbine BP. A cet effet, au moins deux éléments 121, 122 sont assemblés par au moins une vis 50 de fixation dans la cavité C2. Selon le mode de réalisation présenté en figure 1, la vis de fixation 50 permet d’assembler deux éléments 121, 122. Dans ce mode de réalisation, les éléments 121, 122 des éléments de rotor. En sus, ladite au moins une vis 50 de fixation comprend un corps fileté, une tête 52 et un dispositif d’accélération d’un flux d’air située dans la deuxième cavité C2, le dispositif d’accélération du flux d’air comprenant au moins une pale 55. Tel que cela sera détaillé ci-après, la pale 55, fixée au rotor de l’ensemble de turbine 10 permet d’augmenter la vitesse tangentielle du flux d’air et donc de diminuer la pression associée, ce qui permet d’augmenter le débit allant de la cavité C2 vers l’aval de la turbine BP. Corps de la vis de fixation La vis 50 de fixation est une disposition particulièrement avantageuse de l’invention. D’une manière connue, la vis 50 de fixation comprend un corps fileté 51 et une tête 52. Le corps fileté 51 est adapté pour permettre l’assemblage de plusieurs éléments 121 et 122. A ce titre, le corps fileté 51 présente une longueur adéquate. Il est remarquable que la vis 50 peut remplacer une vis préexistante d’une turbine de l’art antérieure, en ne nécessitant que peu de modifications. Il s’agit là d’une disposition particulièrement avantageuse, puisqu’il n’est pas nécessaire de réaliser d’importantes et onéreuses transformations sur l’ensemble de turbine 10 pour implanter la vis 50. Typiquement, le corps fileté 51 est adapté pour coopérer avec un écrou 80 pour assurer l’assemblage des deux éléments 121, 122. D’une manière classique, le corps fileté 51 peut présenter un filetage présentant un pas dit à droite. Dans ce cas, le pas de vis 50 (i.e. le filetage) est orienté de sorte que l’écrou 80 est vissé en tournant dans le sens horaire. Selon une autre disposition, le corps fileté 51 peut présenter un filetage présentant un pas dit à gauche. Dans ce cas, le pas de vis (i.e. le filetage) est orienté de sorte que l’écrou 80 est vissé en tournant dans le sens anti-horaire. Cette disposition peut permettre une meilleure tenue de l’assemblage vis-écrou. Notamment en évitant un dévissage par inadvertance (les sens de vissage et dévissage sont inversés par rapport à un pas de vis à droite) et en permettant de mieux résister aux vibrations. En effet, en fonction de la topographie de propagation des ondes vibratoires dans l’ensemble de turbine (et du sens de rotation de l’ensemble de turbine), l’écrou 80 et la vis 50 vont recevoir des efforts incitant à une rotation horaire ou anti-horaire. En fonction du sens de rotation induit par les vibrations et le mouvement de la turbine 10, il est judicieux de choisir un pas de vis orienté de sorte que l’écrou 80 travaille naturellement dans le sens du serrage. En d’autres termes, si sous le travail des vibrations et de la rotation de l’ensemble de turbine 10, l’écrou 80 tend à tourner en sens anti-horaire, il est judicieux de choisir un pas de vis à gauche de sorte que l’écrou 80 tende naturellement à rester serré. Tête de la vis de fixation – Dispositif d’accélération d’un flux d’air La tête 52 de vis est une disposition particulièrement avantageuse de l’invention. En effet, la tête 52 peut notamment comprendre le dispositif d’accélération d’un flux d’air. Le dispositif d’accélération du flux d’air comprend principalement une pale 55. Selon les modes de réalisation, la pale 55 peut présenter un profil globalement plat, ou un profil à plan convexe, ou un profil à plan biconvexe dissymétrique, ou un profil à plan creux. Selon une disposition particulière, la pale 55 peut être usinée sur la tête 52. En d’autres termes, la pale 55 peut être taillée dans la masse de la tête 52 de vis. Typiquement l’usinage peut être réalisé par électroérosion, laser ou fraisage. Plusieurs procédés d’usinage pouvant être combinés pour obtenir les caractéristiques mécaniques et le degré de finition souhaité. Selon une autre disposition, la pale 55 peut être soudée ou brasée sur la tête 52. En sus, la tête 52 peut comprendre des raidisseurs ou des rayonnages permettant de renforcer la fixation de la pale 55 sur la tête 52. Tête de la vis de fixation – Moyens de calage angulaire D’une manière particulièrement avantageuse, la tête 52 de vis comprend aussi des moyens de calage angulaire. Les moyens de calage angulaire sont une disposition particulièrement avantageuse de l’invention. En effet, les moyens de calage angulaire permettent de verrouiller une position angulaire choisie pour la pale 55. En d’autres termes, les moyens de calage angulaires permettent de bloquer en rotation la tête 52 de vis, pour bloquer la pale 55 dans une position (i.e. une orientation) choisie. Selon une disposition particulièrement avantageuse, les moyens de calage angulaire comprennent au moins une paroi rectiligne 53 de la tête 52 de vis. D’une manière préférentielle, la tête 52 de vis peut présenter une forme en D avec une paroi rectiligne 53 et une paroi courbe 54. Selon les modes de réalisation ici présentés, la tête 52 de vis présente une embase en D partiellement visible sur les figures 2 à 6. Selon un premier mode de réalisation, représenté sur les figures 2 à 4, l’embase en D est surmontée d’une platine 56 parallélépipédique sur laquelle est positionnée la pale 55. Selon un deuxième mode de réalisation, représenté sur les figures 5 à 6, l’embase (non visible sur ces figures) est surmontée d’une platine 56 cylindrique et cannelée, sur laquelle est positionnée la pale 55. La paroi rectiligne de la tête 52 de vis est adaptée pour être en appui plan contre un contre-appui de l’un des deux éléments assemblés. Ce contre appui peut être formé par un alésage ayant la forme, en creux de la tête 52 de vis. Selon une autre disposition particulière, le contre appui peut être réalisé par une nervure de l’un des deux éléments à assembler. Tel que cela sera développé ci-après, en conditions d’utilisations, l’appui de la paroi rectiligne de la tête 52 de vis, sur le contre-appui permet de bloquer la vis 50 en rotation. Ainsi, d’une part, la vis 50 ne risque pas de se dévisser sous l’effet des vibrations, et d’autre part, il est possible de définir et bloquer la position angulaire de la pale 55. Fonctionnement - Augmentation du différentiel de pression En fonctionnement, la, ou chaque, pale 55 est en rotation au sein de la deuxième cavité C2, ce qui entraîne l’abaissement de la pression au sein de la cavité C2 de p bar. L’augmentation du différentiel de pression entre les premières et deuxième cavités C1, C2 augmente le débit d’alimentation dans le circuit, permettant une meilleure étanchéité en aval du circuit et un meilleur refroidissement des pièces en interaction avec celui-ci. En d’autres termes, en fonctionnement, la rotation de la pale 55 augmente la vitesse du flux d’air ce qui a pour conséquence d’augmenter le débit d’air qui transite de la cavité C2 vers une zone aval C3 de la turbine BP, et par conséquent le refroidissement de la turbine de la zone aval C3 de la turbine BP est amélioré notamment car une plus grande quantité d’air est ventilée vers la zone aval C3 de la turbine BP. Turbomachine Selon un autre aspect, l’invention concerne une turbomachine 1 intégrant un ensemble de turbine 10 selon l’invention. Aéronef Selon un autre aspect, l’invention concerne un aéronef intégrant au moins un ensemble de turbine 10 selon l’invention. Ensemble de turbine (10) pour une turbomachine (1) s’étendant autour d’un axe, comprenant un ensemble de rotor, un ensemble de stator, et des moyens d’étanchéité, les moyens d’étanchéité séparant une première cavité (C1) d’une deuxième cavité (C2), l’ensemble de turbine (10) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux éléments (121, 122) de rotor assemblés par au moins une vis (50) de fixation, ladite au moins une vis (50) de fixation comprenant un corps fileté (51) qui s’étend principalement selon ledit axe, une tête (52) située dans la deuxième cavité (C2) et un dispositif d’accélération d’un flux d’air au sein de la deuxième cavité (C2), le dispositif d’accélération du flux d’air comprenant au moins une pale (55). Ensemble de turbine (10) selon la revendication 1 dans lequel ladite au moins une vis (50) de fixation comprend des moyens de calage angulaire permettant d’ajuster et bloquer l’orientation de ladite au moins une pale (55). Ensemble de turbine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel, la pale (55) présente un profil à plan convexe, ou un profil à plan biconvexe dissymétrique, ou un profil à plan creux. Ensemble de turbine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la tête (52) de ladite au moins une vis (50) comprend la pale (55). Ensemble de turbine (10) selon la revendication 4 dans lequel la pale (55) est usinée sur la tête (52) ou la pale (55) est soudée ou brasée sur la tête (52). Ensemble de turbine (10) selon l’une des revendications 4 ou 5, dans lequel la tête (52) comprend des raidisseurs ou des rayonnages permettant de renforcer la tête (52). Ensemble de turbine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel la tête (52) comprend les moyens de calage angulaire. Ensemble de turbine (10) selon la revendication 7 dans lequel les moyens de calage angulaire comprennent au moins une paroi rectiligne de la tête (52) de vis. Ensemble de turbine (10) selon la revendication 8 dans lequel la tête (52) de vis présente une forme en D avec une paroi rectiligne (53) et une paroi courbe (54). Ensemble de turbine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel, le corps fileté (51) de ladite au moins une vis (50) présente un filetage. Ensemble de turbine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel les moyens d’étanchéité comprennent un joint d’étanchéité à labyrinthe délimitant radialement à l’extérieur la deuxième cavité (C2). Ensemble de turbine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la première cavité (C1) est destinée à refroidir une zone amont de la turbine BP, et la deuxième cavité (C2) est destinée à refroidir une zone aval (C3) de la turbine BP. Aéronef comprenant au moins un ensemble de turbine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.