Brevet FR3128243A1 — publié le 20230421

La présente invention concerne un distributeur (3) de turbine (2) présentant un axe (X) de révolution et comprenant : - une bride (6) s’étendant radialement par rapport à l’axe (X); - un anneau d’étanchéité (12) monté sur la bride (6) et comprenant une face interne (15a) configurée pour porter un élément abradable (13) ; - une cavité de ventilation (17) délimitée radialement à l’intérieur par une face externe (15b) de l’anneau d’étanchéité (12) et en aval par une face amont (6a) de la bride (6) ; - un déflecteur configuré pour guider un flux d’air vers la cavité de ventilation (17) ; et - au moins un orifice (20) traversant formé dans l’anneau d’étanchéité (12) et configuré pour mettre en communication fluidique la cavité de ventilation (17) avec la face interne (15a) de l’anneau d’étanchéité (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Distributeur de turbine comportant un élément annulaire d’étanchéité DOMAINE DE L'INVENTION L’invention concerne un turboréacteur et plus généralement une turbomachine comprenant un distributeur ayant une face radialement interne portant un élément annulaire d’étanchéité d’un joint d’étanchéité de type labyrinthe, cet élément d’étanchéité annulaire étant en un matériau abradable destiné à coopérer avec des léchettes portées par un rotor en regard de cet élément annulaire d’étanchéité. ETAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine comprend généralement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz à travers la turbomachine, une soufflante, un ou plusieurs étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère d’échappement des gaz 8. De manière connue en soi, les turbines 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 distributeur) configurés pour convertir de l’énergie de combustion en énergie motrice, afin notamment d’entraîner les étages de compresseurs et la soufflante. Les disques de rotor de la turbine sont centrés sur un axe longitudinal X de la turbomachine et sont généralement assemblés entre eux au moyen de viroles au disque amont et au disque aval. Chaque distributeur comprend une pluralité d'aubes fixes réparties circonférentiellement autour de l’axe. Le distributeur comprend des aubes fixes configurées pour accélérer et dévier un écoulement de gaz de combustion en direction des aubes mobiles immédiatement en aval. Il est connu de disposer un joint d’étanchéité dynamique radialement à l’intérieur des distributeurs afin de réduire la circulation des gaz en dehors du conduit annulaire primaire dans lequel s’étendent les aubes fixes et mobiles. Un tel joint comprend généralement un anneau d’étanchéité portant un élément abradable solidaire qui est du distributeur et une ou plusieurs léchettes solidaires du rotor. Lors du fonctionnement du turboréacteur, le distributeur est exposé à des températures plus élevées que le disque de la roue mobile et l’inertie thermique du distributeur est généralement plus faible que celle du disque, ce qui entraine une variation du jeu entre l’anneau d’étanchéité et les léchettes. Il en résulte une augmentation du débit de fuite lorsque le jeu précité augmente et une accélération de l’usure de l’élément abradable lorsque ce jeu diminue. Le document FR 3 027 343 divulgue une solution de montage autorisant un déplacement radial entre l’anneau d’étanchéité et le distributeur. Toutefois, l’étanchéité d’un tel montage est sensible aux variations de température car la dilatation de l’anneau d’étanchéité provoque une ouverture des jeux entre l’élément abradable et les léchettes en regard, ce qui détériore la performance du moteur. Or, le débit de refroidissement injecté entre l’élément abradable et les léchettes ne se mélange pas à l’air chaud provenant de la veine d’écoulement qui fuit entre le distributeur et le disque tournant immédiatement adjacent, ce qui fait dépendre les variations de température de l’anneau d’étanchéité à libre dilatation du débit de fuite de l’air chaud de la veine d’écoulement. Dans les phases transitoires, il en résulte un anneau d’étanchéité qui se dilate sous l’effet de l’augmentation de la température, ce qui se traduit par l’ouverture des jeux des étanchéités, une augmentation de leur perméabilité et donc une diminution de la performance du joint. Enfin, la différence de température des cavités de ventilation amont et aval (de part et d’autre de l’anneau d’étanchéité) est substantielle, ce qui engendre une différence de température entre les brides de fixation de l’anneau et crée une dilatation thermique différentielle qui peut bloquer le déplacement radial de l’anneau d’étanchéité par rapport au distributeur. Un but de l’invention est de remédier aux inconvénients précités, en proposant un distributeur comprenant un joint d’étanchéité dont les performances sont moins sensibles aux variations de température, notamment lorsque le joint d’étanchéité comprend un anneau d’étanchéité monté avec un jeu radial sur le distributeur, et dont la durée de vie est améliorée. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention un distributeur de turbine présentant un axe de révolution et comprenant : - une bride s’étendant radialement par rapport à l’axe; - un anneau d’étanchéité monté sur la bride et comprenant une face interne configurée pour porter un élément abradable ; - une cavité de ventilation délimitée radialement à l’intérieur par une face externe de l’anneau d’étanchéité et en aval par une face amont de la bride ; - un déflecteur configuré pour guider un flux d’air vers la cavité de ventilation ; et - au moins un orifice traversant formé dans l’anneau d’étanchéité et configuré pour mettre en communication fluidique la cavité de ventilation avec la face interne de l’anneau d’étanchéité. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du distributeur selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - le déflecteur est monté sur l’un parmi la bride et l’anneau d’étanchéité de sorte à s’étendre sensiblement radialement dans la cavité de ventilation ; - le déflecteur est fixé sur un bord amont coudé de l’anneau d’étanchéité ; - le bord amont s’étend radialement vers l’intérieur ; - le distributeur comprend une tôle coudée fixée sur un bord amont de l’anneau d’étanchéité, l’au moins un orifice traversersant le déflecteur ; - le déflecteur comprend une tôle sensiblement plane ou tronconique ; - le déflecteur s’étend radialement par rapport à l’axe ; - le déflecteur est brasé sur l’un parmi la bride et l’anneau d’étanchéité ou est monolithique avec l’anneau d’étanchéité ; et/ou - l’anneau d’étanchéité est monté pour être mobile radialement par rapport à la bride. Selon un deuxième aspect, l’invention propose une turbine comprenant un distributeur selon le premier aspect. Selon un troisième aspect, l’invention propose une turbomachine comprenant une turbine selon le deuxième aspect et une turbine additionnelle, une vitesse de rotation de la turbine additionnelle étant supérieure à une vitesse de rotation de la turbine. Selon un quatrième aspect, l’invention propose un aéronef comprenant une turbomachine selon le troisième aspect. 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 est une vue en coupe d’un exemple de turbine comprenant un distributeur conforme à un mode de réalisation de l’invention, sur laquelle ont été représentés de façon schématique les différents fluides (gaz) circulant sous le distributeur ; La est une vue partielle et en perspective d’un exemple d’anneau d’étanchéité et de déflecteur conformes à un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue en coupe d’un exemple de turbine conventionnelle comprenant un distributeur sur laquelle ont été représentés de façon schématique les différents fluides circulant sous le distributeur ; et La illustre un aéronef comprenant deux turbomachines conformes à un mode de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Distributeur (3) de turbine (2) présentant un axe (X) de révolution et comprenant : - une bride (6) s’étendant radialement par rapport à l’axe (X); - un anneau d’étanchéité (12) monté sur la bride (6) et comprenant une face interne (15a) configurée pour porter un élément abradable (13) ; - une cavité de ventilation (17) délimitée radialement à l’intérieur par une face externe (15b) de l’anneau d’étanchéité (12) et en aval par une face amont (6a) de la bride (6) ; le distributeur (3) étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre : - un déflecteur configuré pour guider un flux d’air vers la cavité de ventilation (17) ; et - au moins un orifice (20) traversant formé dans l’anneau d’étanchéité (12) et configuré pour mettre en communication fluidique la cavité de ventilation (17) avec la face interne (15a) de l’anneau d’étanchéité (12). Distributeur (3) selon la revendication 1, dans lequel le déflecteur (19) est monté sur l’un parmi la bride (6) et l’anneau d’étanchéité (12) de sorte à s’étendre sensiblement radialement dans la cavité de ventilation (17). Distributeur (3) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le déflecteur (19) est fixé sur un bord amont (15c) coudé de l’anneau d’étanchéité (12). Distributeur (3) selon la revendication 3, dans lequel le bord amont (15c) s’étend radialement vers l’intérieur. Distributeur (3) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le distributeur (3) comprend une tôle coudée fixée sur un bord amont (15c) de l’anneau d’étanchéité (12), l’au moins un orifice (20) traversersant le déflecteur (19). Distributeur (3) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le déflecteur (19) comprend une tôle sensiblement plane ou tronconique. Distributeur (3) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le déflecteur (19) s’étend radialement par rapport à l’axe (X). Distributeur (3) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le déflecteur (19) est brasé sur l’un parmi la bride (6) et l’anneau d’étanchéité (12) ou est monolithique avec l’anneau d’étanchéité (12). Distributeur (3) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel l’anneau d’étanchéité (12) est monté pour être mobile radialement par rapport à la bride (6). Turbine (2) comprenant un distributeur (3) selon l’une des revendications 1 à 9. Turbomachine (1) comprenant une turbine (2) selon la revendication 10 et une turbine additionnelle, une vitesse de rotation de la turbine additionnelle étant supérieure à une vitesse de rotation de la turbine (2).