INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La cible dentée 1 présente sur son pourtour une série de dents 3. Chaque dent 3 comporte deux fronts 4 de dent qui permettent à un capteur 5 de suivre la rotation de la cible dentée 1. Plus particulièrement, chaque dent 3 comporte un front 4 de dent montant (début de dent, autrement dit passage entre un premier pied et le sommet de la dent) et un front 4 de dent descendant (fin de dent, autrement dit passage entre le sommet et un second pied de la dent). Ce capteur 5 suit ainsi le défilement de chaque front 4 de dent et analyse un des deux fronts 4 de chacune des dents, régulièrement espacés autour de la cible dentée 1, pour en déduire la position de l’axe vilebrequin.
Les accouplements entre arbres de type Curvic ® sont bien connus de l’état de la technique. Un tel accouplement est un accouplement comportant aux extrémités des arbres devant être accouplés des plateaux dentés dont les dents sont mutuellement engagées les unes avec les autres.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, une telle configuration permet de pressuriser l’enceinte aval en faisant circuler le flux d’air de pressurisation entre les moyens de prélèvement jusqu’à l’enceinte aval de la turbomachine. L’emplacement du passage de communication fluidique entre les deux plateaux de l’accouplement Curvic ® permet d’éviter de percer l’arbre basse pression dans une zone de passage de couple, ce qui impliquerait de créer une surépaisseur sur l’arbre basse pression afin de résister à la concentration de contraintes en ce point. Les efforts qui passent dans la portion aval d’arbre basse pression transitent par les dents de l’accouplement Curvic ® sans se concentrer dans un quelconque tronçon percé. Par ailleurs, un accouplement Curvic ® est simple à réaliser et n’entraîne pas de modification structurelles conséquentes des pièces existantes de la turbomachine.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le dispositif de pressurisation comporte un capot amont d’isolation du premier flux d’air qui entoure l’accouplement Curvic ® et qui est porté par ledit accouplement, ledit capot amont comportant une bride de fixation amont dont une paroi transversale amont est fixée au dos du plateau amont de l’accouplement Curvic ® et qui est traversée par les vis axiales de l’accouplement Curvic ®, et des moyens de guidage du premier flux d’air de pressurisation vers une jonction des périphéries extérieures des plateaux dentés.
Le capot amont permet donc avantageusement de guider le premier flux jusqu’à l’accouplement Curvic ® pour permettre sa pénétration entre les plateaux de l’accouplement, en l’isolant de tout autre flux ou perturbation.
- le capot amont comporte successivement d’amont en aval :
une collerette tubulaire amont qui s’étend en amont de la bride amont avec jeu autour la portion amont de l’arbre basse pression, la bride amont, comportant la paroi transversale amont et en aval de cette paroi transversale amont, une collerette tubulaire aval qui est reçue et centrée sur une périphérie du plateau aval de l’accouplement Curvic ®, les moyens de guidage du premier flux d’air, comportant au moins un conduit qui est formé à l’intérieur du capot amont, qui s’étend depuis la jonction de la collerette tubulaire amont et de la bride amont jusqu’au droit de la jonction des plateaux de l’accouplement Curvic ®, et qui met en communication fluidique l’intérieur de la collerette tubulaire amont avec la jonction des plateaux de l’accouplement Curvic ®.
- l’au moins un conduit comporte :
au moins une première partie de conduit délimitée entre une lunule radiale creusée dans une face de la paroi transversale amont et une face amont du plateau amont de l’accouplement Curvic ®, cette lunule débouchant dans la collerette tubulaire amont, une deuxième partie de conduit communiquant avec la première partie, délimitée par une cavité annulaire formée entre la collerette tubulaire aval et le plateau amont de l’accouplement Curvic ®, ledit plateau amont étant de diamètre inférieur au plateau aval,
- la portion amont d’arbre basse pression comporte à sa jonction avec le plateau amont de l’accouplement Curvic ®, une gouttière radiale qui est alignée avec chaque lunule de la bride amont du capot amont,
- le capot amont comporte une pluralité de premières parties de conduit, chacune desdites premières parties de conduit correspondant avec une gouttière de la portion amont de l’arbre basse pression.
Avantageusement, selon une autre caractéristique de l’invention, le dispositif de pressurisation comporte des moyens de prélèvement d’un second flux d’air de pressurisation en amont de la turbomachine, et un boîtier d’acheminement dudit second flux d’air qui comporte deux parties amont et aval tubulaires comportant des parois externes tubulaires amont et aval qui sont reçues l’une dans l’autre, qui entourent avec jeu le capot amont, et qui délimitent avec le capot amont un canal externe communiquant avec une autre enceinte aval et :
la partie amont comporte le capot amont et une paroi de liaison amont sensiblement radiale, solidaire dudit capot amont, et porteuse de la paroi externe tubulaire amont, la partie aval comporte une bride de fixation aval qui est fixée au dos du plateau aval de l’accouplement Curvic ®, qui est traversée par les vis axiales de l’accouplement Curvic ® et ’une paroi de liaison aval sensiblement radiale, solidaire de ladite bride aval, et porteuse de la paroi externe tubulaire aval, lesdites paroi de liaison amont et aval comportent chacune au moins une ouverture respective permettant le passage du second flux d’air de pressurisation au travers du boîtier dans le canal externe.
- la partie tubulaire amont du boîter comporte :
une portée d’étanchéité interne, formée dans la collerette tubulaire amont du capot amont, et porteuse d’un matériau abradable apte à coopérer avec une léchette externe d’un arbre haute pression de la turbomachine, une léchette radiale externe, portée par la paroi externe tubulaire amont
Dans l’exemple illustré, le secteur 40 comporte deux pales 42. Toutefois, le secteur 40 peut comporter une seule pale.
Chaque pale 42 comprend une paroi d'intrados 56 et une paroi d'extrados 58 reliées entre elles par un bord d'attaque BA dirigé vers l’amont et un bord de fuite BF dirigé vers l’aval.
Chaque pale 42 de ce secteur 40 de distributeur est creuse dans la hauteur desquelles de l’air de refroidissement circule et comprend au moins une cavité interne 60 de circulation d'air de refroidissement provenant d'une enceinte d'alimentation (non illustrée) et logeant une chemise de refroidissement 62. L’air de refroidissement est par exemple l’air prélevé en sortie du compresseur haute pression.
La illustre une vue en coupe transversale d’une pale selon l’art antérieur. Dans l’exemple illustré, la pale 42 comporte deux cavités internes séparées par une paroi intermédiaire 59 s’étendant sur toute la hauteur de la pale, c’est-à-dire selon la première direction d’extension de la pale, sensiblement suivant la direction radiale R. La première cavité interne est agencée à proximité du bord d’attaque dite cavité 60A amont ou « de bord d’attaque » et la seconde cavité interne est agencée à proximité du bord de fuite dite cavité 60B aval ou « de bord de fuite ». Chaque cavité 60A, 60B loge une chemise de refroidissement 62, respectivement une chemise amont 62A et une chemise aval 62B.
Toutefois, l’invention s’applique également à une pale comportant une seule cavité s’étendant du bord d’attaque au bord de fuite et logeant une seule chemise de refroidissement.
La ou les chemises de refroidissement 62 sont classiquement destinées à guider l’air de refroidissement et formées à partir de tôles multi-percées pour refroidir la face interne de la pale par des impacts d'air de refroidissement. Ainsi, des perforations sont ménagées sur la ou les chemises 62 pour que l’air de refroidissement s’échappe à l’intérieur de la pale 42, via lesdites perforations, en direction des surfaces intérieures des parois de la pale délimitant la ou les cavités. Des perforations 64 sont également prévues au niveau des parois de la pale 42 et notamment au niveau de son bord d’attaque et de son bord de fuite, afin de contribuer au refroidissement des parois intrados et extrados de la pale et de permettre à l’air de s’échapper pour rejoindre le flux d’air primaire traversant la turbine.
La chemise 62 est située à distance sensiblement constante des surfaces internes limitant la cavité de la pale 42, cette distance est appelée entrefer et notée E sur les figures 6 à 8. Elle est généralement comprise entre 0,5 et 0,6 mm.
Selon l’invention, afin de supprimer le phénomène de flambage des pales des distributeurs, la cavité centrale 60, plus précisément la cavité centrale du bord de fuite 60B lorsqu’il y a deux cavités, comporte une portion d’extrados munie d’au moins un raidisseur pour renforcer la paroi extrados de la pale.
Avantageusement, le raidisseur ou l’ensemble des raidisseurs est positionné sur la portion extrados au niveau de la zone où un flambage est attendu. En d’autres termes, le centre géométrique du raidisseur ou de l’ensemble des raidisseurs est positionné sur la portion extrados à une position prédéterminée en fonction de contraintes thermomécaniques, et notamment des contraintes thermomécaniques auquel le secteur est destiné à être soumis. La position prédéterminée, c’est-à-dire la position de la zone de la portion extrados devant se déformer par flambage, est déterminée avantageusement par calcul par éléments finis. Avantageusement, le centre géométrique du raidisseur ou de l’ensemble des raidisseurs est positionné sur la portion extrados à une distance du secteur de plateforme annulaire interne comprise entre 50% et 100% de la longueur L de la pale tel qu’illustré sur la qui illustre une vue de face de la pale selon la direction D.
En outre, le ou chaque raidisseur s’étend longitudinalement selon la première direction (radiale R) sur une longueur L1 comprise entre 75 % et 100 % de la longueur L de la pale selon la première direction (radiale R).
En outre, chaque raidisseur présente une épaisseur, c’est-à-dire une dimension selon une deuxième direction (notée N) normale à la portion extrados de la cavité centrale de la pale, supérieure à l’entrefer E défini entre la portion extrados de la cavité centrale et la chemise de refroidissement logeant dans la cavité. De préférence, l’épaisseur des raidisseurs est supérieure à l’épaisseur de la paroi de la portion extrados de la cavité centrale. L’épaisseur de la paroi extrados est généralement comprise entre 0,7 et 1,2 mm.
La illustre une vue en coupe transversale d’une pale d’un secteur de distributeur selon un premier mode de réalisation. Selon celui-ci, la portion extrados 58 de la cavité centrale 60B comporte un raidisseur 70 s’étendant à partir de la surface interne de la portion extrados de la cavité interne 60B vers l’intérieur selon la deuxième direction N sur une épaisseur e1.
Le raidisseur 70 est dit radial car il s’étend longitudinalement selon la première direction R sur une longueur prédéterminée. Le centre géométrique G du raidisseur 70 est positionné sur la moitié radialement extérieure de la portion extrados 58 de la cavité centrale 60B, c’est-à-dire plus proche de la plateforme annulaire externe 52 que de la plateforme annulaire interne 54. En outre, la longueur L1 selon la première direction est supérieure ou égale à 50 % de la longueur L ou hauteur de la pale selon cette première direction.
Dans l’exemple illustré, le centre géométrique G du raidisseur 70 est positionné sur la portion extrados à 0,75×L du secteur de plateforme annulaire interne 54 et s’étend sur une longueur égale à la moitié de la longueur L de la pale.
En outre, l’épaisseur e1 du raidisseur 70 est supérieure à l’épaisseur de la paroi de la portion extrados de la cavité centrale et également supérieure à l’entrefer E défini entre la portion extrados de la cavité centrale et la chemise de refroidissement logeant dans la cavité.
Afin de maintenir la circulation d’air dans la cavité et notamment du bord d’attaque vers le bord de fuite, le raidisseur radial comporte au moins un orifice traversant selon un axe parallèle à une troisième direction perpendiculaire à la première direction et s’étendant du bord d’attaque BA au bord de fuite BF de la pale, c’est-à-dire selon une direction tangentielle T à la portion d’extrados 68 de la cavité interne 60B.
Comme l’illustre la , qui représente le dispositif de pressurisation 82 de l’enceinte aval selon l’invention est par exemple logé dans une partie aval 84 de la turbomachine, par exemple à proximité de la turbine basse pression, en amont de l’enceinte précédemment décrite en référence à la . Le dispositif de pressurisation 82 pourrait être logé en d’autres endroits de la turbomachine, sans limitation de l’invention.
Le dispositif 82 comporte de manière connue des moyens de prélèvement (non représentés) du premier flux d’air de pressurisation F1 en amont de l’enceinte 50, et en l’occurrence au niveau de la partie 84. Ces moyens de prélèvement peuvent par exemple consister en un piquage réalisé au niveau du compresseur haute pression.
Le dispositif 82 comporte de manière général un canal d’acheminement 86 du premier flux d’air F1 depuis les moyens de prélèvement jusqu’à l’enceinte 50. Une partie de ce canal 86 a été matérialisé par une flèche sur la .
Comme l’illustrent les figures 3 et 7, le canal 86 comporte un premier tronçon 88 qui est délimité intérieurement par une périphérie extérieure 90 d’une première portion 92 de l’arbre basse pression 28, et un deuxième tronçon 94 qui est formé dans un conduit interne 96 délimité par une deuxième portion creuse 98 de l’arbre basse pression 28, et qui communique avec l’enceinte aval précitée.
Le premier tronçon 88 peut par exemple être délimité entre la périphérie extérieure 90 d’une première portion 92 de l’arbre basse pression 28 et une paroi interne 100 de l’arbre basse pression 30.
Le dispositif comporte aussi de manière classique au moins un passage de communication fluidique 102 entre la périphérie extérieure 90 de la première portion 92 de l’arbre basse pression 28 et le conduit interne 96 de la deuxième portion 98 de cet arbre basse pression. Le dispositif comporte enfin, naturellement, l’enceinte aval 50 précédemment évoquée, mais qui n’a pas été représentée sur les figures 3 et 7.
Conformément à l’invention, les deux portions 92 et 98 de l’arbre basse pression 28 sont des portions amont et aval distinctes qui sont accouplées axialement l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un accouplement de type Curvic ® 104. Cet accouplement 104 comporte deux plateaux dentés d’accouplement, respectivement un plateau amont 106 et un plateau aval 108 qui coopèrent l’un avec l’autre et qui sont portés respectivement par les portions amont 92 et aval 98 de l’arbre basse pression 28.
Ces plateaux 106 et 108 sont fixés l’un à l’autre par l’intermédiaire de vis 114 axiales, qui sont parallèles à l’axe X de l’arbre 28. Par ailleurs, au moins un passage de communication fluidique 102 est délimité entre les plateaux amont 106 et aval 108.
Cette configuration est particulièrement avantageuse pour deux raisons. Premièrement, la réalisation de l’arbre 28 en deux parties amont et aval permet, par rapport à un arbre percé de trous, d’augmenter sa résistance lorsqu’il est soumis à des couples de torsion élevés.
Deuxièmement, l’agencement du passage fluidique 102 entre les plateaux 106 amont et aval 108 permet d’utiliser ces plateaux sans devoir réaliser un quelconque perçage de l’arbre basse pression 28, et par conséquent d’éviter d’en amoindrir la résistance en créant des zones de concentration de contraintes autour de ces perçages.
Troisièmement, la réalisation de l’arbre 28 en deux parties amont et aval permet d’en simplifier la réalisation, par rapport à un arbre très long et très fin.
Le passage 102 de communication fluidique peut être réalisé de différentes façons. Comme l’illustrent les figures 4 8 et 9, chaque plateau amont 106 ou aval 108, comporte des dents respectives amont 110 et aval 112. De préférence, comme l’illustrent les figures 8 et 9, chaque plateau 106 et 108 comporte deux séries concentriques de dents 110 ou 112 associées, réparties angulairement de manière régulière autour de l’axe X des plateaux. Le passage 102 pourrait par exemple consister en une interruption de ces dents suivant un secteur angulaire donné, interruption dans laquelle serait formé pour chaque plateau un demi-conduit radial venant coïncider avec un demi-conduit radial du plateau opposé.
Toutefois, plus simplement, dans le mode de réalis ation préféré de l’invention, comme l’illustrent les figures 8 et 9, chaque plateau amont 106 ou aval 108 de l’accouplement Curvic ® 104 comporte une face respective tournée vers le plateau 108 ou 106. Ainsi le plateau amont 106 comporte une face 116 tournée vers une face 118 du plateau aval 108. A partir de la face 116 du plateau 106 s’étendent axialement les dents 110 qui sont reçues entre les dents 112 de la face 118 du plateau 108 opposé en formant un jeu axial J, comme cela a été représenté à la . Les dents 110 et 112 sont réparties suivant deux séries de dents coaxiales. Entre les deux séries de dents 110 sont agencés des perçages 118 et entre les deux séries de dents 112 sont agencés des perçages en regard 120, les perçages 118, 120 permettant le passage des vis 114.
L’invention tire avantageusement parti de cette configuration en ce que chaque passage de communication fluidique 102 est délimité par deux dents adjacentes d’un plateau, au moins une dent du plateau opposé, et au moins une face d’un plateau. Par exemple, sur la un passage fluidique 102 est délimité par deux dents adjacentes 112 du plateau 108, l’extrémité de la dent 110 du plateau 106 opposé, et la face 118 du plateau 108. De même un autre passage fluidique 102 est délimité par deux dents adjacentes 110 du plateau 106, l’extrémité de la dent 112 du plateau 108 opposé, et la face 116 du plateau 106.
Sur la , chaque dent d’un plateau est engagée entre deux dents en traits forts du plateau opposé. Il est possible d’agrandir certains passages fluidiques 102 en supprimant une ou plusieurs dents d’un plateau. Cette configuration a été représentée en traits pointillés sur la plateau 106, qui montre une dent 112 qui été supprimée. Dans ce cas le plateau amont 102 comporte au moins deux dents adjacentes 110 qui sont distantes d’un pas p’ qui est double d’un pas p séparant deux dents adjacentes 112 du plateau 108 opposé.
Il sera compris que plus généralement, il est possible de supprimer plusieurs dents consécutives d’un plateau de sorte qu’au moins un plateau amont ou aval comporte au moins deux dents adjacentes qui sont distantes d’un pas p’ qui est multiple d’un pas p séparant deux dents adjacentes du plateau opposé. Bien entendu, les dents pouvant être supprimées peuvent être réparties sur les deux plateaux et le nombre de dents supprimées dépend de la qualité de l’engrènement recherché entre les plateaux 106, 108.
le centre géométrique du raidisseur ou de l’ensemble des raidisseurs est positionné sur la portion extrados à une position prédéterminée en fonction de contraintes thermomécaniques ; la position prédéterminée est déterminée par calcul par éléments finis ; le centre géométrique du raidisseur ou de l’ensemble des raidisseurs est positionné sur la portion extrados à une distance du secteur de plateforme annulaire interne comprise entre 50% et 100% de la longueur L de la pale selon la première direction R ; le au moins un raidisseur présente une longueur selon la première direction comprise entre 75 % et 100 % de la longueur L de la pale ; le ou chaque raidisseur présente une épaisseur, selon une deuxième direction normale N à la portion extrados de la cavité centrale de la pale, supérieure à un entrefer E défini entre la portion extrados de la cavité centrale et la chemise de refroidissement logeant dans la cavité ; le ou chaque raidisseur présente une épaisseur selon une deuxième direction normale à la portion extrados de la cavité centrale de la pale supérieure à 100 % de l’épaisseur de la paroi de la portion extrados de la cavité centrale ; la portion extrados de la cavité centrale comporte au moins un raidisseur radial s’étendant longitudinalement selon la première direction, et la chemise a une forme complémentaire de celle de la cavité centrale munie du ou des raidisseurs radiaux ; le secteur de distributeur comporte un unique raidisseur radial s’étendant longitudinalement selon la première direction ; le secteur de distributeur comporte une pluralité de raidisseurs, chacun s’étendant longitudinalement selon la première direction ; le ou chaque raidisseur radial présente une longueur selon la première direction d’au moins 50 % de la longueur de la pale selon cette première direction ; le ou chaque raidisseur radial comporte au moins un orifice traversant selon un axe parallèle à une troisième direction T perpendiculaire à la première direction R et s’étendant d’un bord d’attaque à un bord de fuite de la pale ; la portion extrados de la cavité centrale comporte un premier raidisseur radial ayant une première épaisseur selon une deuxième direction normale à la portion extrados de la cavité centrale et une pluralité de raidisseurs radiaux ayant une deuxième épaisseur inférieure à la première épaisseur ; la portion extrados de la cavité centrale comporte un raidisseur tangentiel s’étendant longitudinalement selon une troisième direction perpendiculaire à la première direction, le raidisseur séparant la cavité centrale entre une première cavité et une deuxième cavité radialement externe par rapport à la première cavité et en ce que la chemise comporte une première chemise logeant dans la première cavité et une deuxième chemise logeant dans la deuxième cavité ; le secteur de distributeur comporte au plus deux pales, de préférence deux pales.
L’invention concerne également une couronne de distributeur de turbine pour une turbomachine d’aéronef, comportant au moins un secteur de distributeur selon l’invention et tel que décrit précédemment.
L’invention concerne également une turbine de turbomachine comportant au moins un secteur de distributeur selon l’invention et tel que décrit précédemment. De préférence, la turbine est une turbine haute pression.
L’invention concerne également une turbomachine comportant au moins un secteur de distributeur selon l’invention et tel que décrit précédemment ou une couronne de distributeur selon l’invention et telle que décrite précédemment ou une turbine selon l’invention et telle que décrite précédemment.
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d'un secteur de distributeur selon l’invention et tel que décrit précédemment, dans lequel le ou chaque raidisseur est réalisé par fabrication additive, notamment par fusion laser sur lit de poudre métallique.
Avantageusement, la chemise est également réalisée par fabrication additive, notamment par fusion laser sur lit de poudre métallique.
la , déjà décrite, est une vue en coupe axiale (ou longitudinale) d’une turbomachine à laquelle peut s’appliquer l’invention ; la , déjà décrite, est une vue agrandie des turbines de la turbomachine de la , la , déjà décrite, illustre une pale d’un secteur de distributeur présentant une zone de gonflement de la paroi extrados ; la , déjà décrite, illustre un autre mode de flambage au niveau du bord de fuite d’une pale d’un secteur de distributeur ; la est une vue tridimensionnelle d’un secteur de distributeur d’une turbine auquel s’applique l’invention ; la est une vue en coupe transverse d’une pale du secteur de distributeur de la ; la est une vue en coupe transversale d’une pale d’un secteur de distributeur selon un premier mode de réalisation ; la est une vue schématique simplifiée de face de la pale de la ; la est une vue en coupe transversale d’une pale d’un secteur de distributeur selon un deuxième mode de réalisation ; et la est une vue en coupe radiale d’une pale d’un secteur de distributeur selon un troisième mode de réalisation.
L’invention s’applique à une turbomachine du type de celle de la (déjà décrite) et d’un distributeur de turbine de celle-ci. Ce distributeur est par exemple un distributeur 34 de la turbine haute pression illustrée en .