Brevet FR3163694A1 — publié le 20251226

La présente invention concerne un distributeur de turbine de turbomachine, comprenant un carter externe (18) annulaire disposé autour d’une direction axiale, le carter externe (18) étant destiné à être refroidi par jet d’air au moyen d’un système de refroidissement, le distributeur comprenant au moins une pale (17) à profil aérodynamique, au moins une plateforme inférieure et au moins une plateforme supérieure (23), la plateforme inférieure (22) et la plateforme supérieure (23) délimitant une veine de circulation d’un flux de gaz d’amont en aval selon la direction axiale, chaque pale (17) s’étendant radialement depuis une plateforme inférieure vers une plateforme (23) supérieure, la plateforme (23) supérieure comprenant un corps (25) depuis lequel s’étendent un crochet amont (20a) et un crochet aval (20b) pour attacher la plateforme au carter externe (18), le corps (25) comprenant une ouverture (26) avant circonférentielle et une cavité (27) ménagée dans le corps (25), la cavité (27) s’étendant dans le corps (25) depuis l’ouverture (26) avant circonférentielle vers un fond (28) arrière circonférentiel, la cavité (27) débouchant dans la veine primaire uniquement à l’aval de la plateforme (23) supérieure. Figure 4 Distributeur de turbine de turbomachine DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des turbomachines d’aéronef et concerne plus particulièrement un distributeur d’une turbine basse pression d’une turbomachine. ETAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine d’aéronef fonctionne sur le principe de la combustion et comprend une turbine pour récupérer l’énergie des gaz et ensuite la convertir en énergie mécanique sur un arbre d’entrainement pour entrainer une soufflante générant la poussée. Le rendement de la turbine mais également sa durée de vie sont fortement conditionnés par les étanchéités entre ses différents étages. Afin d’améliorer ces étanchéités, on inclut généralement des léchettes en sommet d’aubes qui viennent en contact avec un matériau abradable recouvrant en partie le carter. Toutefois, la position relative du sommet d’aube (rotor et stator) par rapport à l’abradable peut évoluer durant l’utilisation de la turbomachine selon différents paramètres dont la variation de la température du carter qui, lorsqu’il est froid, se contracte, et lorsqu’il est chaud, se dilate, conduisant à son déplacement à la fois axial et radial par rapport au sommet d’aube. Pour mieux maîtriser ces jeux et éviter toute dégradation prématurée des différentes parties fixes et mobiles de la turbine, il est connu de contrôler la température du carter avec un apport régulé d’air frais au niveau du carter au moyen d’une vanne de pilotage de jeux (ACC pour « active clearance control ») de la turbine. Le pilotage de la position de la vanne assure celui du débit d’air qui contrôle à son tour les jeux en sommet d’aubes mais aussi la température du carter qui ne doit pas dépasser une température critique par exemple 650°c en fonctionnement continue (notamment des conditions de croisière). Dans le cas d’une turbomachine à double flux et à double corps un tel contrôle de la température du carter est mis en œuvre pour la turbine basse pression. On parle alors d’un dispositif de refroidissement connu sous la dénomination LPTACC (pour Low Pressure Turbine Active Clearance Control). De l’air frais prélevé depuis le compresseur haute pression à l’amont est injecté sur le carter de turbine basse pression par l’intermédiaire de rampes s’étendant autour du carter et pourvues d’orifices. Or en prélevant de l’air depuis le compresseur haute pression, c’est de l’air qui ne participe pas à la poussée de la turbomachine. Ce prélèvement augmente alors la consommation de carburant à puissance donnée. L’invention permet de diminuer la quantité d’air frais nécessaire pour refroidir un carter d’une turbine basse pression d’une turbomachine. Selon un premier aspect, l’invention propose un distributeur de turbine de turbomachine, comprenant un carter externe annulaire disposé autour d’une direction axiale, le carter externe étant destiné à être refroidi par jet d’air au moyen d’un système de refroidissement, le distributeur comprenant au moins une pale à profil aérodynamique, au moins une plateforme inférieure et au moins une plateforme supérieure, la plateforme inférieure et la plateforme supérieure délimitant une veine de circulation d’un flux de gaz d’amont en aval selon la direction axiale, chaque pale s’étendant radialement depuis une plateforme inférieure vers une plateforme supérieure, la plateforme supérieure comprenant un corps depuis lequel s’étendent un crochet amont et un crochet aval pour attacher la plateforme au carter externe, le corps comprenant une ouverture avant circonférentielle et une cavité ménagée dans le corps, la cavité s’étendant dans le corps depuis l’ouverture avant circonférentielle vers un fond arrière circonférentiel, la cavité débouchant dans la veine primaire uniquement à l’aval de la plateforme supérieure. L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - l’ouverture avant circonférentielle est délimitée par deux murets radiaux s’étendant dans un plan radial dans lequel s’étend l’ouverture avant circonférentielle. - la cavité est délimitée par une surface inférieure, une surface supérieure et un fond disposé en face de l’ouverture avant circonférentielle, la surface supérieure s’étendant axialement depuis le fond en s’écartant de la surface inférieure. - la surface inférieure et/ou la surface supérieure de la cavité comportent au moins une portion réfléchissante. - la surface inférieure et/ou la surface supérieure comprend un traitement de surface réfléchissant ou un revêtement réfléchissant. Selon un deuxième aspect, l’invention propose un ensemble comprenant plusieurs distributeurs selon le premier aspect de l’invention. Selon un troisième aspect, l’invention propose une turbine basse pression comprenant un ensemble selon le deuxième aspect de l’invention. Selon un quatrième aspect, l’invention propose une turbomachine comprenant une turbine basse pression selon le troisième aspect de l’invention. Selon un cinquième aspect, l’invention propose un aéronef comprenant une cellule et une turbomachine selon le quatrième aspect de l’invention, la turbomachine étant fixée à la cellule. DESCRIPTION DES FIGURES La FIG. 1 représente une turbomachine à double flux selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 2 représente une vue en coupe d’un distributeur d’une turbine de turbomachine selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 3 représente une vue détaillée en coupe d’un distributeur d’une turbine de turbomachine selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 4 représente une vue en perspective d’un distributeur d’une turbine de turbomachine selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 5 représente une vue en perspective d’une pale de distributeur d’une turbine de turbomachine selon un mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 6 représente un aéronef selon un mode de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La FIG. 1 représente une turbomachine 1 à double flux et à double corps. Une telle turbomachine 1 est avantageusement montée sur une cellule 100 d’un aéronef, notamment sous ses ailes par l’intermédiaire d’un pylône ou d’un mât (voir la FIG. 6 ). L’axe longitudinal de la turbomachine est référencé X et correspond à l’axe de rotation des parties rotatives. Dans ce qui suit, les termes axial et radial sont définis par rapport à l’axe X. Sauf précision contraire, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence à la direction globale d’écoulement d’air à travers la turbomachine 1 en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l’axe longitudinal X et coupant l’axe longitudinal X. Par ailleurs, un plan axial est un plan contenant l'axe longitudinal X et un plan radial est un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe longitudinal X. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence : elle est perpendiculaire à l’axe longitudinal X mais ne passe pas par l’axe longitudinal X. Enfin, les adjectifs « intérieur » (ou « interne ») et « extérieur » (ou « externe ») sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe longitudinal X que la partie extérieure du même élément. La turbomachine 1 comprend, de l’amont vers l’aval dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante 2, 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. L’air issu de la soufflante 2 est divisé en un flux primaire 8 s’écoulant dans une veine annulaire primaire 9, et un flux secondaire 10 s’écoulant dans une veine annulaire secondaire 11 entourant la veine annulaire primaire 9. Le compresseur basse pression 3, le compresseur haute pression 4, la chambre de combustion 5, la turbine haute pression 6 et la turbine basse pression 7 sont agencés dans la veine primaire 9. Le rotor de la turbine haute pression 6 et le rotor du compresseur haute pression 4 sont couplés en rotation par l’intermédiaire d’un premier arbre 12 de manière à former un corps haute pression. Le rotor de la turbine basse pression 7 et le rotor du compresseur basse pression 3 sont couplés en rotation par l’intermédiaire d’un second arbre 13 de manière à former un corps basse pression, la soufflante 2 pouvant être reliée directement au rotor du compresseur basse pression 3 ou bien par l’intermédiaire d’un train d’engrenage épicycloïdal par exemple. La FIG. 2 illustre schématiquement une vue partielle d’une turbine 7 basse pression de turbomachine d’aéronef comprenant des roues mobiles 14 munies d’aubes mobiles 15 et des stators ou distributeurs 16 munies de pales 17 et un carter 18. Le carter 18 est prévu pour être refroidi par jet d’air frais par un système 19 de gestion de jeux (LPTACC). On entend par « air frais » un air prélevé le compresseur haute pression, qui est à une température inférieure à la température du carter 18 entre 200 à 500 degrés par exemple. En comparaison la température d’un carter 18 de turbine est typiquement régulée pour ne pas dépasser 650°C. La roue mobile 14 comporte un anneau mobile 19 au niveau duquel sont montées des aubes 15 mobiles. Des distributeurs basse pression 16 sont situés en aval des roues mobiles 14. Les distributeurs 16 sont montés sur le carter 18 par l’intermédiaire de brides ou de crochets 20a, 20b s’étendant depuis la surface radialement interne du carter 18, le carter 18 comprenant également des crochets 24 complémentaires. Les extrémités des aubes 15 et des anneaux mobiles 19 sont entourées d’anneaux fixes 21 en matériau abradable. Les anneaux fixes 21 sont fixés au carter ou au distributeur basse pression 16. Le distributeur basse pression 16 comprend des pales 17 à profil aérodynamique s’étendant chacune radialement depuis une plateforme inférieure 22 vers une plateforme supérieure 23. Les pales 17 sont donc dans la veine primaire 9 de circulation du flux de gaz. La plateforme supérieure 23 est plus proche du carter 18 que la plateforme inférieure 22, la plateforme supérieure 23 étant à distance de la plateforme inférieure 22 qui est elle proche de l’axe longitudinal X. Comme cela est mieux visible sur les figures 3, 4, 5, la plateforme supérieure 23 comprend un corps 25 depuis lequel s’étendent un crochet amont 20a et un crochet aval 20b pour attacher la plateforme supérieure 23 au carter 18. Le corps 25 s’étend axialement de l’amont vers l’aval depuis une partie 25a radiale arrière vers une partie 25b radiale avant. Le corps 25 comprend une cavité 27 ménagée dans son épaisseur qui s’étend axialement depuis un fond 28 circonférentiel à l’amont (fond arrière) vers une ouverture 26 circonférentielle à l’aval (ouverture avant). Le fond arrière et l’ouverture avant sont disposés dans des plans radiaux respectifs (voir le plan P1 à l’avant). La cavité 27 débouche sur l’ouverture 26 avant de sorte à déboucher dans la veine primaire 9 uniquement à l’aval de la plateforme supérieure 23. Ainsi, la plateforme supérieure est munie d’une cavité semi-ouverte en ce qu’elle ne comprend qu’une ouverture dans un plan radial de la plateforme à l’avant. La présence de la cavité permet de limiter la conduction thermique du distributeur vers le carter 18 par l’air chaud circulant dans la veine primaire 9 au cours du fonctionnement de la turbomachine. En effet, l’espace crée une interface d’air qui rompt cette conduction. De manière complémentaire, la cavité 27 présente, dans un plan axial, une largeur qui varie d’une valeur d à une valeur D > d dans la direction axiale X, c’est-à-dire de l’amont vers l’aval. En particulier, la cavité 27 comporte une surface inférieure 29 et une surface supérieure 30 et le fond arrière 28 est disposé en face de l’ouverture 26 avant, la surface supérieure 30 s’étendant axialement en s’écartant de la surface inférieure 29. La surface supérieure 30 diverge donc de la surface inférieure 29 dans la direction axiale. La cavité 27 ainsi divergente permet de guider le flux d’air issu de la pale de distributeur vers la veine primaire 9 (les flèches à l’intérieur de la cavité montrent le cheminement du flux dans la cavité 27). De manière alternative ou complémentaire, pour améliorer le guidage du flux d’air dans la cavité 27, les surfaces inférieure 29 et/ou supérieure 30 de la cavité 27 sont réfléchissantes. Une telle propriété est obtenue soit par traitement de surface ou par la pose d’un revêtement réfléchissant sur ces surfaces. Un tel revêtement est un revêtement surfacique de type nickel chrome qui permet d’augmenter la réflexion, que l’on appelle émissivité, du flux radiatif vers la veine 9. De manière alternative ou complémentaire, l’ouverture 26 avant est délimitée par deux murets 31 radiaux pour améliorer la tenue mécanique de la plateforme ainsi obtenue. La cavité est donc ouverte sur une partie à l’avant du corps 25 de la plateforme supérieure 23. Grâce à la cavité 27 ménagée dans la plateforme supérieure 23 il est possible de mieux contrôler le débit d’air du LPTACC et notamment de diminuer la quantité d’air prélevé. Distributeur (16) de turbine de turbomachine, comprenant un carter externe (18) annulaire disposé autour d’une direction axiale (X), le carter externe (18) étant destiné à être refroidi par jet d’air au moyen d’un système (19) de refroidissement, le distributeur (16) comprenant au moins une pale (17) à profil aérodynamique, au moins une plateforme (22) inférieure et au moins une plateforme supérieure (23), la plateforme inférieure (22) et la plateforme supérieure (23) délimitant une veine (9) de circulation d’un flux de gaz d’amont en aval selon la direction axiale (X), chaque pale (17) s’étendant radialement depuis une plateforme (22) inférieure vers une plateforme (23) supérieure, la plateforme (23) supérieure comprenant un corps (25) depuis lequel s’étendent un crochet amont (20a) et un crochet aval (20b) pour attacher la plateforme au carter externe (18), le corps (25) comprenant une ouverture (26) avant circonférentielle et une cavité (27) ménagée dans le corps (25), la cavité (27) s’étendant dans le corps (25) depuis l’ouverture (26) avant circonférentielle vers un fond (28) arrière circonférentiel, la cavité (27) débouchant dans la veine (9) primaire uniquement à l’aval de la plateforme (23) supérieure. Distributeur selon la revendication 1, dans lequel l’ouverture (26) avant circonférentielle est délimitée par deux murets (31) radiaux s’étendant dans un plan (P1) radial dans lequel s’étend l’ouverture (26) avant circonférentielle. Distributeur selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel la cavité (27) est délimitée par une surface inférieure (29), une surface supérieure (30) et un fond (28) disposé en face de l’ouverture (26) avant circonférentielle, la surface supérieure (30) s’étendant axialement depuis le fond (28) en s’écartant de la surface inférieure (29). Distributeur selon la revendication 3, dans lequel la surface inférieure (29) et/ou la surface supérieure (30) de la cavité (27) comportent au moins une portion réfléchissante. Distributeur selon la revendication 4, dans lequel la surface inférieure (29) et/ou la surface supérieure (30) comprend un traitement de surface réfléchissant ou un revêtement réfléchissant Ensemble comprenant plusieurs distributeurs (16) selon l’une des revendications précédentes. Turbine (7) basse pression comprenant un ensemble selon la revendication précédente. Turbomachine (1) comprenant une turbine basse pression selon la revendication précédente. Aéronef comprenant une cellule (100) et une turbomachine (1) selon la revendication 7, la turbomachine (1) étant fixée à la cellule (100).