Brevet FR3147594A1 — publié le 20241011

Carter pour turbomachine à retourne Turbomachine (1), comprenant une première veine dans laquelle est disposée un compresseur basse pression (3) et un compresseur haute pression (4) ; une chambre de combustion (5), une deuxième veine, dans laquelle est disposée une turbine haute pression et une turbine basse pression (7) ; un carter (10) annulaire délimitant la première et la deuxième veine, dans laquelle le carter présente : une position de fixation, une première position de coulissement dans laquelle le carter est apte à coulisser par rapport au compresseur basse pression et la turbine haute pression le long de la direction axiale, et une deuxième position de coulissement dans laquelle le carter est apte à coulisser par rapport au compresseur haute pression et la turbine basse pression le long de la direction axiale. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Carter pour turbomachine à retourne Le présent exposé concerne un carter de turbomachine. Le carter de la présente invention est particulièrement adapté pour une turbomachine dite « à retourne ». L’optimisation des flux thermodynamiques au sein d’une turbomachine est un axe qui permet de réduire la consommation de carburant de ces turbomachines. La prise en compte de ces paramètres a amené à concevoir des turbomachines dites « à retourne », comme cela est décrit dans FR3080652. Dans cette configuration, la turbine haute pression est liée au compresseur basse pression et la turbine basse pression est liée au compresseur haute pression. Bien que cette configuration soit avantageuse en termes de flux thermodynamiques, la maintenance de telles turbomachines est plus complexe du fait de la structure à retourne. En effet, les compresseurs et turbines de ce type de turbomachines sont plus difficilement accessibles. Afin de faire une opération de maintenance sur une turbine ou un compresseur, il peut être nécessaire de démonter un grand nombre d’autres pièces, ce qui est coûteux en moyens et en temps. Il existe donc un besoin d’amélioration des turbomachines à retourne et de leurs procédés de maintenance pour surmonter, au moins partiellement, les désavantages précités. Le présent exposé concerne une turbomachine comprenant une première veine dans laquelle est disposée un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, alimenté en air comprimé par le compresseur basse pression une chambre de combustion alimentée en air comprimée par le compresseur haute pression, une deuxième veine, radialement externe et concentrique à la première veine, dans laquelle est disposée une turbine haute pression alimentée en gaz par la chambre de combustion et une turbine basse pression alimentée en gaz par la turbine haute pression; un carter annulaire délimitant la première et la deuxième veine et étant relié au compresseur basse pression, au compresseur haute pression, à la turbine haute pression et à la turbine basse pression, le compresseur basse pression et la turbine haute pression étant situés en avant du carter selon la direction axiale et le compresseur haute pression et la turbine basse pression étant situés en arrière du carter selon la direction axiale, dans laquelle le carter présente une position de fixation, une première position de coulissement dans laquelle le carter est apte à coulisser par rapport au compresseur basse pression et la turbine haute pression le long de la direction axiale, et une deuxième position de coulissement dans laquelle le carter est apte à coulisser par rapport au compresseur haute pression et la turbine basse pression le long de la direction axiale. Dans le présent exposé, les termes « axial », « radial », « tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont quant à eux définis par rapport à l’axe principal de la turbomachine. En particulier, le terme « axialement » s’entend par rapport à l’axe principal de la turbomachine. Par ailleurs, les termes « avant » et « arrière » rapportent à la direction axiale. On comprend que l’avant de la turbomachine correspond à l’entrée d’air dans la turbomachine, et l’arrière de la turbomachine correspond à la sortie d’air. Cette configuration avantageuse permet de grandement faciliter la maintenance de la turbomachine. En effet, grâce au carter de l’invention, il est possible d’isoler sélectivement la partie en avant du carter ou la partie en arrière du carter. Cela permet donc de démonter, par exemple, la turbine haute pression sans démonter la turbine basse pression et le compresseur haute pression. Les opérations de maintenances d’une turbomachine selon l’invention sont donc moins coûteuses et moins longues que ces mêmes opérations pour des turbomachines connues. Par conséquent, l’utilisation d’un carter selon l’invention représente une économie de moyens et de temps. Dans certains modes de réalisation, le carter est relié à la turbine basse pression et à la turbine haute pression par des liaisons boulonnées, et est relié au compresseur basse pression et au compresseur haute pression par des liaisons coulissantes aptes à se défaire par un coulissement du carter selon la direction axiale. Cette configuration est simple à fabriquer et à incorporer dans la turbomachine. De plus, ce compromis offrant de la simplicité fournit néanmoins un carter suffisamment robuste pour les contraintes s’appliquant sur la turbomachine. Dans certains modes de réalisation, le carter est configuré pour passer de la position de fixation à l’une de la première ou de la deuxième position de glissement par le démontage de l’une des liaisons boulonnées. Dans cette configuration, il est possible de passer de la position de fixation à l’une des positions de glissement par le démontage d’une seule liaison boulonnée. Cela représente donc une économie de temps et de moyens. Dans certains modes de réalisation, les liaisons coulissantes comprennent une liaison à rouleaux. Ce type de liaison coulissante représente un bon compromis entre respect du cahier des charges et coût . Dans certains modes de réalisation, le carter comprend au moins deux éléments structuraux distincts. Dans cette configuration, les propriétés mécaniques du carter sont améliorées, si bien que la tenue structurelle de la turbomachine est améliorée. Le présent exposé concerne par ailleurs un procédé de maintenance d’une turbomachine selon l’un des précédents aspects comprenant le passage du carter de la position de fixation à l’une de la première ou de la deuxième position de coulissement, le coulissement du carter selon la direction axiale, optionnellement jusqu’à son retrait de la turbomachine. Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de réalisation du dispositif et du procédé proposés. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés. Les dessins annexés sont schématiques et visent avant tout à illustrer les principes de l’exposé. La représente une vue en coupe d’une turbomachine selon un premier mode de réalisation. La représente une vue détaillée de la , illustrant une première position de glissement. La représente la vue de la , illustrant une deuxième position de glissement. Afin de rendre plus concret l’exposé, un exemple de dispositif est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Il est rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple. La turbomachine 1 comprend un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6, et une turbine basse pression 7. Ces différents éléments de la turbomachine 1 peuvent être installés à l’intérieur d’une nacelle 20. Dans le présent exposé, les termes « axial », « radial », « tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont quant à eux définis par rapport à l’axe principal A-A de la turbomachine 1. En particulier, le terme « axialement » s’entend par rapport à l’axe principal X-X de la turbomachine 1. Par ailleurs, les termes « avant » et « arrière » rapportent à la direction axiale. On comprend que l’avant de la turbomachine 1 correspond à l’entrée d’air dans la turbomachine, et l’arrière de la turbomachine correspond à la sortie d’air. Comme cela est représenté sur la , la turbomachine comprend une première veine dans laquelle le compresseur basse pression 3 et le compresseur haute pression 4 sont disposés. De plus, la turbomachine comprend une deuxième veine, radialement externe et concentrique à la première veine, dans laquelle une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7 sont disposées. Une soufflante 2 est prévue en amont du compresseur basse pression 3, et par exemple à l’intérieur de la nacelle 20. Dans ce cas, en aval de la soufflante 2, le flux d’air est divisé en une première partie de flux d’air (aussi appelée flux primaire) F1 passant par le compresseur basse pression 3 et entrant dans la première veine, et une deuxième partie de flux d’air (aussi appelée flux secondaire) F2 s’écoulant en dérivation autour du compresseur basse pression 3. Le flux primaire F1 est séparé du flux secondaire F2 par deux viroles, une virole interne 11 et une virole externe 12. En outre, le flux secondaire F2 est guidé par la virole externe 12 et une virole de carter 14 disposée autour de la virole externe 12. Le compresseur basse pression 3 et la turbine haute pression 6 peuvent être reliés par un premier arbre rotatif A, tandis que le compresseur haute pression 4 et la turbine basse pression 7 peuvent être reliés par un deuxième arbre rotatif B. La soufflante 2 peut aussi être reliée au premier arbre rotatif A, par exemple à travers un premier réducteur R1. Le compresseur haute pression 4 peut comprendre au moins un étage axial 4a et un étage rotatif 4b disposé en aval de l’étage rotatif 4a et éventuellement relié à ce dernier à travers un deuxième réducteur R2. De manière connue, lorsque la turbomachine 1 fonctionne, le compresseur basse pression 3 comprime l’air du flux primaire F1. Le compresseur haute pression 4 est alimenté en air comprimé par le compresseur basse pression 3, et la chambre de combustion 5 est alimentée en air comprimé par le compresseur haute pression 4. Un injecteur de carburant (non représenté) injecte du carburant dans la chambre de combustion 5, ce carburant étant brûlé avec l’air comprimé arrivant dans la chambre de combustion 5. Les gaz chauds issus de cette combustion sortent de la chambre de combustion 5, et alimentent la turbine haute pression 6. Dans la turbine haute pression 6, les gaz subissent une première détente et entraînent la turbine haute pression 6. Les gaz ainsi détendus alimentent ensuite la turbine basse pression 7. Dans la turbine basse pression 7, les gaz subissent une deuxième détente et entraînent la turbine basse pression 7. Lorsque la turbomachine 1 fonctionne, la turbine haute pression 6 et la turbine basse pression 7 entraînent le compresseur basse pression 3 et le compresseur haute pression 4. En particulier, la soufflante 2 et le compresseur basse pression 3 peuvent être entraînés par la turbine haute pression 6 à travers le premier arbre rotatif A, tandis que les étages axiaux 4a et radial 4b du compresseur haute pression 4 sont entraînés par la turbine basse pression 7. La représente une vue en détail de la , centrée sur un carter 100 annulaire. Le carter 100 délimite la première et la deuxième veine et est relié au compresseur basse pression 3, au compresseur haute pression 4, à la turbine haute pression 6 et à la turbine passe pression 7. Le carter 100 peut être formé d’une unique pièce monobloc ou d’un assemblage de pièces. En d’autres termes, le carter 100 sépare axialement le compresseur basse pression 3 et le compresseur haute pression 4 au niveau de la première veine et sépare axialement la turbine haute pression 6 et turbine basse pression 7 au niveau de la deuxième veine. Le carter 100 est relié à la turbine haute pression 6 et à la turbine basse pression 7 par des liaisons boulonnées 101, 101’. Par exemple, les liaisons boulonnées 101, 101’ peuvent comprendre une pluralité de boulons serrés sur une portion de contact annulaire prévue, pour la liaison boulonnée 101, entre la turbine haute pression 6 et le carter 100. Les liaisons boulonnées 101, 101’ maintiennent axialement le carter 100. Le présent exemple de réalisation s’appuie sur des liaisons boulonnées 101, 101’. Cependant tout autre méthode de fixation axiale réversible peut être envisagé. D’autre part, le carter 100 est relié au compresseur basse pression 3 et au compresseur basse pression 4 par des liaisons coulissantes 102. Dans le présent exposé, une liaison coulissante 102 est une liaison apte à se défaire par un coulissement selon une direction. Ici, les liaisons coulissantes 102 reliant le carter 100 aux compresseurs 3, 4 se défont par un coulissement selon la direction axiale. Dans le présent exemple, les liaisons coulissantes 102 sont des liaisons à rouleau. Le carter 100 présente une position de fixation dans laquelle le carter 100 est solidaire des compresseurs 3, 4 et les turbines 6, 7. Cette position correspond à la position du carter 100 lorsque la turbomachine 1 est en fonctionnement. En référence à la , le carter 100 présente une première position de coulissement. Lorsque le carter 100 est dans la première position de coulissement, le carter 100 est apte à coulisser par rapport au compresseur basse pression 3 et à la turbine haute pression 6 selon la direction axiale. Dans ces circonstances, le compresseur haute pression 4 et la turbine basse pression 7 coulissent également par rapport à la turbine haute pression 6 et au compresseur basse pression 3. Le carter 100 passe de la position de fixation à la première position de coulissement lorsque la liaison boulonnée 101 entre le carter 100 et la turbine haute pression 6 est retirée. D’autre part, la liaison boulonnée 101’ entre le carter 100 et la turbine basse pression 7 est maintenue. Dans la première position de coulissement, le maintien axial du carter 100 est donc uniquement à l’arrière, au niveau de la turbine basse pression 7. Il est alors possible de faire coulisser le carter 100 selon la direction axiale, vers l’arrière, défaisant ainsi les liaisons coulissantes 102. On comprend alors qu’aucun élément de la turbomachine 1 n’entre en butée axiale lors du coulissement du carter 100 selon la direction axiale. Par ailleurs, la turbine basse pression 7 et le compresseur haute pression 4, qui restent liés au carter 100, coulissent également selon la direction axiale. Les parties ainsi séparées sont délimitées par des pointillées sur la . Ainsi, pendant une opération de maintenance de la turbomachine 1 ciblant le compresseur basse pression 3 ou la turbine haute pression 6, le carter 100 est passé de la position de fixation à la première position de coulissement, puis le carter 100 est coulissé axialement vers l’arrière jusqu’à son retrait complet de la turbomachine 1. Dans ces circonstances, la turbine basse pression 7 et le compresseur haute pression 4, avec le deuxième arbre rotatif B, voire même le deuxième réducteur R2, qui restent liés au carter 100, sont également retirés de la turbomachine 1. La turbine haute pression 6, le compresseur basse pression 3 et le premier arbre rotatif A deviennent donc accessibles pour une opération de maintenance. En référence à la , le carter 100 présente une deuxième position de coulissement. Lorsque le carter 100 est dans la deuxième position de coulissement, le carter 100 est apte à coulisser par rapport au compresseur haute pression 4 et à la turbine basse pression 7 selon la direction axiale. Dans ces circonstances, le compresseur basse pression 3 et la turbine haute pression 6 coulissent également par rapport à la turbine basse pression 7 et au compresseur haute pression 4. Le carter 100 passe de la position de fixation à la deuxième position de coulissement lorsque la liaison boulonnée 101’ entre le carter 100 et la turbine basse pression 6 est retirée. D’autre part, la liaison boulonnée 101 entre le carter 100 et la turbine haute pression 6 est maintenue. Dans la deuxième position de coulissement, le maintien axial du carter 100 est uniquement à l’avant, au niveau de la turbine haute pression 6. Il est alors possible de faire coulisser la turbine basse pression 7 et le compresseur haute pression 4 vers l’arrière, défaisant ainsi les liaisons coulissantes 102. On note que ce mouvement est équivalent à un coulissement du carter 100 vers l’avant. Par ailleurs, on comprend alors qu’aucun élément de la turbomachine 1 n’entre en butée axiale lors de ce coulissement. Les parties ainsi séparées sont délimitées par des pointillées sur la . Optionnellement, la turbine basse pression 7 et le compresseur haute pression 4 sont solidaires et peuvent être coulissés en un seul bloc. Ainsi, pendant une opération de maintenance de la turbomachine 1 ciblant le compresseur haute pression 4 ou la turbine basse pression 7, le carter 100 est passé de la position de fixation à la deuxième position de coulissement, puis le compresseur haute pression 4 ou la turbine basse pression 7 sont coulissés axialement vers l’arrière jusqu’à leur retrait complet de la turbomachine 1. Dans ces circonstances, la turbine basse pression 7 et le compresseur haute pression 4, deviennent donc accessibles pour une opération de maintenance. Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé. Turbomachine (1), comprenant : une première veine dans laquelle est disposée un compresseur basse pression (3) et un compresseur haute pression (4), alimenté en air comprimé par le compresseur basse pression (3) ; une chambre de combustion (5) alimentée en air comprimée par le compresseur haute pression (4), une deuxième veine, radialement externe et concentrique à la première veine, dans laquelle est disposée une turbine haute pression (6) alimentée en gaz par la chambre de combustion (5) et une turbine basse pression (7) alimentée en gaz par la turbine haute pression (6) ; un carter (10) annulaire délimitant la première et la deuxième veine et étant relié au compresseur basse pression (3), au compresseur haute pression (4), à la turbine haute pression (6) et à la turbine basse pression (7), le compresseur basse pression (3) et la turbine haute pression (6) étant situés en avant du carter (100) selon la direction axiale et le compresseur haute pression (4) et la turbine basse pression (7) étant situés en arrière du carter (100) selon la direction axiale, dans laquelle le carter présente : une position de fixation, une première position de coulissement dans laquelle le carter (100) est apte à coulisser par rapport au compresseur basse pression (3) et la turbine haute pression (6) le long de la direction axiale, et une deuxième position de coulissement dans laquelle le carter (100) est apte à coulisser par rapport au compresseur haute pression (4) et la turbine basse pression (7) le long de la direction axiale. Turbomachine selon la revendication 1, dans laquelle le carter (100) est relié à la turbine basse pression (7) et à la turbine haute pression (6) par des liaisons boulonnées (101, 101’), et est relié compresseur basse pression (3) et au compresseur haute pression (4) par des liaisons coulissantes (102) aptes à se défaire par un coulissement du carter selon la direction axiale. Turbomachine selon la revendication 2, dans laquelle le carter (100) est configuré pour passer de la position de fixation à l’une de la première ou de la deuxième position de glissement par le démontage de l’une des liaisons boulonnées (101, 101’). Turbomachine selon l’une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les liaisons coulissantes (102) comprennent une liaison à rouleaux. Turbomachine selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le carter (100) comprend au moins deux éléments structuraux distincts. Procédé de maintenance d’une turbomachine (1) selon l’une des revendications précédentes comprenant le passage du carter (100) de la position de fixation à l’une de la première ou de la deuxième position de coulissement, le coulissement du carter (100) selon la direction axiale, optionnellement jusqu’à son retrait de la turbomachine (1).