Brevet FR3114345A1 — publié le 20220325

L’invention concerne un dispositif (1) de pilotage des jeux, la turbine comprenant des aubes (1) mobiles et un anneau (2) d’étanchéité entourant lesdites aubes (1) et solidaire d’un carter (3), le dispositif (1) étant configuré pour piloter des jeux (j) entre les sommets ou extrémités radialement externes des aubes (1) et l’anneau (2), le dispositif (1) comportant un boîtier collecteur (6) annulaire et au moins deux rampes (7) qui s’étendent autour de l’axe en étant espacées axialement l’une de l’autre et reliées fluidiquement audit boîtier collecteur (6), lesdites rampes (7) délimitant entre elles au moins une zone annulaire de refroidissement (8), lesdites rampes (7) comportant des perforations (11) débouchant au niveau ladite zone annulaire (8). Figure à publier avec l’abrégé : Figure numéro 3 [Fig. 3] Dispositif de pilotage de jeux pour une turbine de turbomachine Domaine technique de l’invention L’invention concerne un dispositif de pilotage de jeux pour une turbine de turbomachine, par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion. Etat de la technique antérieure Une turbomachine comporte de façon classique, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, une turbine basse pression et une tuyère d’évacuation des gaz. Dans la suite de la description, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens général de circulation des gaz au sein de la turbomachine. Par ailleurs, les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine. Comme illustré à la , la turbine haute pression comporte un disque sur lequel sont montées des aubes 1. Les aubes 1 sont entourées par un anneau 2 de matériau abradable, monté sur un carter 3 de turbine. Afin de maximiser le rendement de la turbomachine, il est nécessaire de limiter le débit de gaz s’écoulant dans les jeux j situés entre les sommets 4 des aubes 1 et l’anneau abradable 2. Afin de contrôler de tels jeux, comme cela est connu du document FR 2 949 808, au nom de la Demanderesse, la turbomachine comporte un dispositif 5 de pilotage desdits jeux, ce dispositif 5 comportant un boîtier collecteur 6 annulaire et des rampes 7 espacées axialement l’une de l’autre et reliées fluidiquement audit boîtier collecteur 6, lesdites rampes 7 délimitant entre elles une ou plusieurs zones annulaires de refroidissement 8. Des bossages annulaires 9 du carter 3 de turbine s’étendent dans lesdites zones de refroidissement 8. Les rampes 7 comportent des perforations 11 tournées vers le carter 3 et débouchant au niveau de ladite zone annulaire 8. Le dispositif 5 de pilotage des jeux comporte en outre des sorties d’air (non représentées à la ), régulièrement réparties sur la circonférence et reliant fluidiquement les zones annulaires de refroidissement 8 à une cavité d’évacuation d’air 13, située en aval du dispositif de pilotage des jeux. En fonctionnement, de l’air de refroidissement est amené dans le boîtier collecteur 6 au travers d’une conduite d’amenée d’air débouchant dans une ouverture 14 du boîtier 6, cet air étant prélevé par exemple au niveau du compresseur basse pression ou de la soufflante de la turbomachine. L’air est ensuite dirigé du boîtier collecteur 6 vers les rampes 7, puis vers les zones de refroidissement 8, au travers des perforations 11 des rampes. L’air ayant servi à refroidir les bossages 9 situées dans les zones 8 est évacué vers la cavité d’évacuation d’air 13 située en aval du dispositif 5, au travers des sorties d’air. L’air est ensuite évacué de ladite cavité 13 au travers d’un tube de liaison 15 qui débouche à l’intérieur d’une aube d’un distributeur à refroidir, le distributeur étant une partie fixe de stator montée sur le carter. Un tel refroidissement permet de contrôler les jeux j précités en fonction des différentes phases de fonctionnement de la turbomachine, par effet de dilatation ou de rétraction du carter 3 et de l’anneau abradable 2 en fonction de la température. Il existe des cas de fonctionnement où les rampes 7 ne sont pas alimentées en air ou alimentées avec un débit faible d’air. Dans de tels cas, la pression à l’intérieur de la cavité 13 peut être supérieure à la pression dans les rampes 7. Il a été constaté que de l’air issu de la cavité 13 peut s’introduire vers les rampes 7, déboucher dans les zones de refroidissement 8, puis ressortir au travers des rampes 7Un tel phénomène d’introduction parasite d’air peut alors provoquer des refroidissements locaux des bossages 9, c’est-à-dire des refroidissements intervenant sur une partie seulement de la circonférence d’une ou plusieurs bossages 9, engendrant des déformations non homogènes et non souhaitées du carter 3 et de l’anneau 2. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à cet inconvénient, de manière simple, fiable et peu onéreuse. A cet effet, l’invention concerne un dispositif de pilotage des jeux pour une turbine de turbomachine s’étendant autour d’un axe, la turbine comprenant des aubes mobiles destinées à être entrainée en rotation autour de l’axe et un anneau d’étanchéité entourant lesdites aubes et solidaire d’un carter, le dispositif étant configuré pour piloter des jeux entre les sommets ou extrémités radialement externes des aubes et l’anneau, le dispositif comportant un boîtier collecteur annulaire et au moins deux rampes qui s’étendent autour de l’axe en étant espacées axialement l’une de l’autre et reliées fluidiquement audit boîtier collecteur, lesdites rampes délimitant entre elles au moins une zone annulaire de refroidissement, lesdites rampes comportant des perforations débouchant au niveau ladite zone annulaire, le dispositif comportant au moins une lunule d’extraction d’air reliant fluidiquement la zone annulaire de refroidissement à une cavité d’évacuation d’air, caractérisée en ce que le dispositif comporte des moyens de limitation du débit d’air situés au niveau d’une extrémité de la lunule débouchant dans la cavité d’évacuation d’air. Les moyens de limitation du débit d’air permettent de réduire le débit de fuite parasite s’introduisant dans le conduit, de façon à éviter ou à limiter les phénomènes de refroidissement non homogène et non contrôlés du carter et de l’anneau entourant les aubes. L’invention permet ainsi de contrôler efficacement les jeux entre les sommets des aubes et l’anneau, quelle que soit la phase de fonctionnement de la turbomachine. Les moyens de limitation du débit d’air peuvent comporter un clapet anti-retour. Le clapet anti-retour est apte à être déplacé d’une position ouverte, dans laquelle il autorise une évacuation de l’air au travers du conduit dans la cavité d’évacuation d’air, à une position fermée, dans laquelle il empêche une introduction d’air issu de ladite cavité dans le conduit. Le clapet anti-retour peut comporter une lamelle élastiquement déformable. La lamelle est conçue de façon à être mobile entre lesdites positions ouverte et fermée, en fonction des phases de fonctionnement de la turbomachine. En particulier, ladite lamelle peut être écartée du conduit, c’est-à-dire en position ouverte, lorsque la pression de l’air dans le conduit est supérieur à la pression dans la cavité d’évacuation d’air. A l’inverse, ladite lamelle peut venir refermer l’extrémité correspondante du conduit, en position fermée, lorsque la pression de l’air dans la lunule est inférieure ou égale à la pression dans la cavité d’évacuation d’air. Le rappel de la position ouverte à la position fermée est réalisé par l’élasticité de la lamelle. La lamelle peut être métallique. La lamelle peut être fixée par exemple au boîtier collecteur et/ou au carter. En variante, le clapet anti-retour peut comporter un élément obturant, par exemple une bille ou une lame rigide, maintenu en appui sur l’extrémité correspondante du conduit par un organe de rappel élastique, de manière à l’obturer, dans une position fermée, et de manière à pouvoir ouvrir ladite extrémité dans une position d’ouverture du clapet, en fonction des pressions dans le conduit et dans la cavité d’évacuation d’air. L’organe de rappel élastique est par exemple un ressort de compression hélicoïdal. Un même clapet, par exemple une même lamelle, peut être apte à obturer l’un seulement ou plusieurs conduits. Les moyens de limitation du débit d’air peuvent comporter des moyens de génération d’une perte de charge. De tels moyens sont aptes à limiter le débit de fuite parasite entrant dans la lunule depuis la cavité d’évacuation d’air. Les moyens de génération d’une perte de charge peuvent comporter une tôle apte à former un joint labyrinthe. La tôle peut être métallique. Ladite tôle peut délimiter, avec le boîtier, le carter et/ou les rampes, au moins une ouverture d’évacuation d’air, de section plus faible que la section de l’extrémité de conduit débouchant dans la cavité d’évacuation d’air. Les dimensions de ladite ouverture d’évacuation d’air sont adaptées à la perte de charge à générer. Ladite ouverture d’évacuation d’air est par exemple une fente. La tôle peut présenter une section en forme générale de U comportant une base à partir de laquelle s’étendent deux branches. La tôle peut s’étendre circonférentiellement, les branches étant formées en périphérie radialement interne et externe de la base. Les branches peuvent s’étendre axialement. La base peut s’étendre radialement. Les extrémités circonférentielles de la base peuvent également comporter des rebords s’étendant axialement depuis ladite base. L’une des branches de la tôle peut être fixée par brasage. Une telle fixation peut être une fixation étanche. L’invention concerne également une turbine caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif du type précité. L’invention concerne en outre une turbomachine comportant une turbine du type précité. L’invention concerne également un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte une turbomachine du type précité. Brève description des figures est une vue en coupe axiale d’une partie d’une turbine haute pression d’une turbomachine de l’art antérieur, est une vue en coupe axiale d’une partie d’un dispositif de pilotage de jeux selon une première forme de réalisation de l’invention, est une vue correspondant à la , illustrant un autre plan de coupe dans lequel l’une des lunules est visible, est une vue correspondant à la , illustrant une deuxième forme de réalisation de l’invention, est une vue correspondant à la , de la deuxième forme de réalisation de l’invention est une vue en perspective d’une partie du dispositif de pilotage de jeu selon la deuxième forme de réalisation de l’invention. Description détaillée de l’invention Les figures 2 et 3 illustrent un dispositif 1 de pilotage de jeu destiné à équiper une turbomachine selon une première forme de réalisation de l’invention. Le dispositif 1 comporte un boîtier collecteur 6 annulaire, de section rectangulaire, et trois rampes 7, de section carrée ou rectangulaire, espacées axialement l’une de l’autre et reliées fluidiquement audit boîtier collecteur 6. Les rampes 7 délimitent entre elles deux zones annulaires de refroidissement 8. Chaque rampe 7 comporte des perforations 11 débouchant au niveau desdites zones annulaires 8. Les perforations 11 sont régulièrement réparties sur la circonférence du carter. Le dispositif 1 de pilotage des jeux comporte en outre au moins un conduit 12 d’extraction d’air ( ) reliant fluidiquement les zones annulaires de refroidissement 8 à une cavité d’évacuation d’air 13 annulaire située en aval du dispositif 1. Les zones annulaires de refroidissement 8 débouchent dans l’au moins un conduit 12 par l’intermédiaire de trous 16 orientés radialement. Chaque conduit 12 comporte une extrémité amont 12a fermée et une extrémité aval 12b ouverte, débouchant dans la cavité 13. Au moins une lamelle 17 élastiquement déformable est montée sur une face radiale aval 18 du boîtier collecteur 6. En particulier, le bord radialement externe 17a de ladite lamelle 17 peut être brasé à la face radiale aval 18 du boîtier collecteur 6. La lamelle 17 est déformable entre une position fermée, illustrée en trait plein à la , et une position ouverte, illustrée en trait pointillé à la . En position fermée de la lamelle 17, celle-ci s’étend dans un plan radial et est plaquée contre la face aval 18 du boîtier 6, de manière à refermer la seconde extrémité 12b d’au moins un conduit Une même lamelle 17 peut être utilisée pour fermer la seconde extrémité 12b d’un ou plusieurs conduits 12. En position ouverte de la lamelle 17, la zone radialement interne 17b de la lamelle 17 est décollée de l’ouverture formée par la seconde extrémité 12b du conduit 12 correspondant. L’effort de rappel élastique généré par la lamelle 17 tend à déplacer la lamelle 17 vers sa position fermée. La lamelle 17 est apte à former un clapet anti-retour. En fonctionnement, de l’air de refroidissement est amené dans le boîtier collecteur 6 au travers d’une conduite d’amenée d’air et de l’ouverture 14, cet air étant prélevé par exemple au niveau du compresseur basse pression ou de la soufflante de la turbomachine. L’air est ensuite dirigé du boîtier collecteur 6 vers les rampes 7, puis vers les zones de refroidissement 8, au travers des perforations des rampes 7. L’air de refroidissement permet alors de refroidir des bossages 9 (non représentées aux figures 2 et 3) situées dans les zones 8. Un tel refroidissement permet de contrôler les jeux j précités en fonction des différentes phases de fonctionnement de la turbomachine, par effet de dilatation ou de rétraction du carter 3 et de l’anneau abradable 2 en fonction de la température. L’air ayant servi au refroidissement est ensuite évacué vers la cavité d’évacuation d’air 13, au travers des conduits 12. Dans un tel mode de fonctionnement, la pression dans les conduits 12 est supérieure à la pression dans la cavité 13 et permet de vaincre l’effort de rappel exercé par la lamelle élastique 17 de sorte que la lamelle 17 est déplacée vers sa position ouverte et permet le passage de l’air du conduit 12 vers la cavité 13. Il existe par ailleurs des cas de fonctionnement où les rampes 7 ne sont pas alimentées en air ou alimentées avec un débit faible d’air. Dans de tels cas, la pression à l’intérieur de la cavité 13 peut être supérieure à la pression dans les conduits et les rampes 7. Dans un tel cas, l’effort de rappel élastique généré par chaque lamelle 17 tend à déplacer cette dernière en position fermée, de façon à éviter l’introduction d’air issu de la cavité 13 dans les conduits 12. On évite ainsi des déformations non homogènes et non souhaitées du carter 3 et de l’anneau 2. Les figures 4 à 6 illustrent un dispositif 1 de pilotage de jeu destiné à équiper une turbomachine selon une seconde forme de réalisation de l’invention. Ce dispositif 1 diffère de celui décrit en référence aux figures 2 et 3 en ce que les ouvertures formées par les secondes extrémités 12b des conduits 12 sont recouvertes par des tôles 19 en forme d’arc de cercle. Chaque tôle 19 présente une section radiale en forme générale de U comportant une base 19a à partir de laquelle s’étendent deux branches 19b. Les branches 19b s’étendent axialement et sont formées en périphérie radialement interne et externe de la base 19a. Les branches 19b peuvent s’étendre axialement. La base 19a peut s’étendre radialement. Les extrémités circonférentielles de la base 19a peuvent également comporter des rebords d’extrémité 19c ( ) s’étendant axialement depuis ladite base 19a. L’une des branches 19b de la tôle 19, ici la branche radialement externe, est fixée, par exemple par brasage, à un rebord cylindrique 20 s’étendant depuis l’extrémité aval du boîtier 6. La branche 19b radialement interne délimite une fente 21 de passage d’air avec l’extrémité aval du boîtier 6 ( ). Les dimensions de ladite fente 21 sont adaptées de manière à générer une perte de charge déterminée en fonctionnement. Chaque tôle 19 forme ainsi un joint labyrinthe apte à générer une perte de charge permettant de limiter le débit de fuite parasite pouvant entrer dans au moins un conduit 12 depuis la cavité d’évacuation d’air 13. Dispositif (1) de pilotage des jeux pour une turbine de turbomachine s’étendant autour d’un axe, la turbine comprenant des aubes (1) mobiles destinées à être entrainée en rotation autour de l’axe et un anneau (2) d’étanchéité entourant lesdites aubes (1) et monté sur un carter (3), le dispositif (1) étant configuré pour piloter des jeux (j) entre les sommets ou extrémités radialement externes des aubes (1) et l’anneau (2), le dispositif (1) comportant un boîtier collecteur (6) annulaire et au moins deux rampes (7) qui s’étendent autour de l’axe en étant espacées axialement l’une de l’autre et reliées fluidiquement audit boîtier collecteur (6), lesdites rampes (7) délimitant entre elles au moins une zone annulaire de refroidissement (8), lesdites rampes (7) comportant des perforations (11) débouchant au niveau ladite zone annulaire (8), le dispositif (1) comportant un conduit (12) d’extraction d’air reliant fluidiquement la zone annulaire de refroidissement (8) à une cavité d’évacuation d’air (13), caractérisée en ce que le dispositif (1) comporte des moyens de limitation du débit d’air (17, 19) situés au niveau d’une extrémité (12b) du conduit (12) débouchant dans la cavité d’évacuation d’air (13). Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de limitation du débit d’air comportent un clapet anti-retour (17). Dispositif selon la revendication 2, caractérisée en ce que le clapet anti-retour comporte une lamelle (17) élastiquement déformable. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de limitation du débit d’air comportent des moyens de génération d’une perte de charge (19). Dispositif selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de génération d’une perte de charge comportent une tôle (19) apte à former un joint labyrinthe. Dispositif selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite tôle (19) délimite, avec le boîtier (6), le carter (3) et/ou les rampes (7), au moins une ouverture d’évacuation d’air (21), de section plus faible que la section de l’extrémité (12b) du conduit (12) débouchant vers la cavité d’évacuation d’air (13). Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la tôle (12b) présente une section en forme générale de U comportant une base (19a) à partir de laquelle s’étendent deux branches (19b). Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’une des branches (12b) de la tôle (19) est fixée par brasage. Turbine caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif selon l’une des revendications 1 à 8. Turbomachine caractérisée en ce qu’elle comporte une turbine selon la revendication 9.