FR3084907A1 - DEVICE AND METHOD FOR COOLING A TURBINE IN A TURBOMACHINE - Google Patents

DEVICE AND METHOD FOR COOLING A TURBINE IN A TURBOMACHINE Download PDF

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Abstract

Turbomachine (100) d'aéronef comprenant un compresseur haute pression (30), au moins une turbine (50, 60), au moins un conduit de prélèvement (500) apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression (30), une pluralité de canaux (200) de circulation d'air de refroidissement aptes à acheminer ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine, et un dispositif de vanne (400) raccordé entre ledit au moins un conduit de prélèvement et lesdits canaux de circulation d'air de refroidissement, chaque canal étant en communication sélective avec le compresseur haute pression par l'intermédiaire du dispositif de vanne, le dispositif de vanne étant configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement interdire la circulation d'air dans un des canaux et à autoriser la circulation d'air dans les autres canaux, et dans un second mode de fonctionnement autoriser la circulation d'air dans tous les canaux.Aircraft turbomachine (100) comprising a high pressure compressor (30), at least one turbine (50, 60), at least one bleed pipe (500) capable of taking a fraction of cooling air from a flow d circulating in the high pressure compressor (30), a plurality of cooling air circulation channels (200) capable of conveying said fraction of cooling air to said at least one turbine, and a valve device (400) connected between said at least one sampling duct and said cooling air circulation channels, each channel being in selective communication with the high pressure compressor via the valve device, the valve device being configured to , in a first mode of operation prohibit the circulation of air in one of the channels and to authorize the circulation of air in the other channels, and in a second mode of operation allow the circulation of air in all canals.

Description

Arrière-plan de l'inventionInvention background

L'invention concerne le domaine des turbomachines. Plus précisément, l'invention concerne le refroidissement d'au moins une turbine dans une turbomachine d'aéronef.The invention relates to the field of turbomachinery. More specifically, the invention relates to the cooling of at least one turbine in an aircraft turbomachine.

Il est courant dans une turbomachine de prélever de l'air sur un compresseur haute pression pour refroidir des pièces dans des étages présentant un environnement plus chaud. L'air de refroidissement prélevé sur le compresseur haute pression est par exemple acheminé vers les turbines haute pression et basse pression de la turbomachine. L'air acheminé permet alors la purge de l'air chaud et la ventilation des pièces d'attaches (ex : disques, aubes mobiles) de ces turbines. Un tel refroidissement permet ainsi de se prémunir de tout risque de surchauffe des pièces mobiles des turbines, pouvant aboutir dans le pire des cas à une rupture de ces pièces.It is common in a turbomachine to take air from a high pressure compressor to cool parts in stages with a warmer environment. The cooling air taken from the high pressure compressor is for example routed to the high pressure and low pressure turbines of the turbomachine. The air supplied then purges the hot air and ventilates the attachment parts (eg discs, moving blades) of these turbines. Such cooling thus makes it possible to guard against any risk of overheating of the moving parts of the turbines, which could lead in the worst case to a rupture of these parts.

Par ailleurs, en vue de garantir la conformité des dispositifs de refroidissement aux normes aéronautiques, il est courant de surdimensionner ces dispositifs.Furthermore, in order to guarantee compliance of the cooling devices with aeronautical standards, it is common to oversize these devices.

A titre d'exemple, il est possible de réaliser un unique canal de prélèvement d'air sur le compresseur haute pression, ce canal assurant également la circulation de l'air prélevé vers les turbines haute pression et basse pression afin de refroidir celles-ci. Un tel canal forme ainsi un dispositif de refroidissement de ces turbines. Un surdimensionnement de ce dispositif de refroidissement peut alors consister à réaliser pour le canal un diamètre plus important que nécessaire, ce canal acheminant alors plus d'air que nécessaire pour refroidir les turbines haute pression et basse pression. Avantageusement, ce surdimensionnement permet de garantir en cas de dysfonctionnement du canal, par exemple en cas d'obstruction partielle ou de perçage partiel, que celui-ci continue à délivrer suffisamment d'air de refroidissement aux turbines haute pression et basse pression.By way of example, it is possible to produce a single air sampling channel on the high pressure compressor, this channel also ensuring the circulation of the sampled air towards the high pressure and low pressure turbines in order to cool them. . Such a channel thus forms a device for cooling these turbines. Oversizing of this cooling device can then consist in making a larger diameter for the channel than necessary, this channel then conveying more air than necessary to cool the high pressure and low pressure turbines. Advantageously, this oversizing makes it possible to guarantee in the event of a malfunction of the channel, for example in the event of partial obstruction or partial drilling, that the latter continues to deliver sufficient cooling air to the high pressure and low pressure turbines.

Dans un autre exemple, un prélèvement d'une fraction d’air sur le compresseur haute pression et l'acheminement de l'air prélevé vers les turbines haute pression et basse pression via trois canaux de circulation d'air peut suffire à assurer le refroidissement de ces turbines. Un surdimensionnement peut alors consister à utiliser un quatrième canal qui prélève également de l'air sur le compresseur haute pression et achemine l'air prélevé vers les turbines haute pression et basse pression. L'utilisation de ce canal supplémentaire permet de garantir que le débit d'air prélevé sur le compresseur haute pression demeure suffisant en cas de dysfonctionnement, par exemple de rupture, d'un des canaux. Autrement dit, un tel surdimensionnement permet de garantir que toute défaillance d'un canal de circulation d'air demeure sans effet et n'affecte pas la sécurité du vol de l'aéronef.In another example, a sampling of an air fraction on the high pressure compressor and the routing of the sampled air to the high pressure and low pressure turbines via three air circulation channels may be sufficient to ensure cooling. of these turbines. Oversizing can then consist in using a fourth channel which also takes air from the high pressure compressor and routes the air taken to the high pressure and low pressure turbines. The use of this additional channel makes it possible to guarantee that the air flow rate taken from the high pressure compressor remains sufficient in the event of a malfunction, for example of rupture, of one of the channels. In other words, such oversizing makes it possible to guarantee that any failure of an air circulation channel remains without effect and does not affect the flight safety of the aircraft.

Bien que fiables, les surdimensionnements des dispositifs de refroidissement décrits ci-dessus conduisent à prélever plus d'air que réellement nécessaire sur le compresseur haute pression dans une situation nominale de fonctionnement de la turbomachine, par exemple en l'absence de défaillance d'un canal de circulation d'air. Un tel surprélèvement d'air impacte alors de manière non négligeable la consommation spécifique en carburant (SFC) de l'aéronef.Although reliable, the oversizing of the cooling devices described above results in taking more air than actually necessary from the high pressure compressor in a nominal operating situation of the turbomachine, for example in the absence of failure of a air circulation channel. Such an over-sampling of air then has a non-negligible impact on the specific fuel consumption (SFC) of the aircraft.

Il est donc souhaitable d'améliorer les performances de la turbomachine, notamment de limiter l'impact des systèmes de refroidissement sur la consommation en carburant de l'aéronef.It is therefore desirable to improve the performance of the turbomachine, in particular to limit the impact of the cooling systems on the fuel consumption of the aircraft.

Objet et résumé de l’inventionSubject and summary of the invention

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks.

A cet effet, l’invention propose une turbomachine d'aéronef comprenant un compresseur haute pression, au moins une turbine, au moins un conduit de prélèvement apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression, une pluralité de canaux de circulation d'air de refroidissement aptes à acheminer ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine, et un dispositif de vanne raccordé entre ledit au moins un conduit de prélèvement et lesdits canaux de circulation d'air de refroidissement, chaque canal étant en communication sélective avec le compresseur haute pression par l'intermédiaire du dispositif de vanne, le dispositif de vanne étant configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement interdire la circulation d'air dans un des canaux et autoriser la circulation d'air dans les autres canaux, et dans un second mode de fonctionnement autoriser la circulation d'air dans tous les canaux.To this end, the invention provides an aircraft turbomachine comprising a high pressure compressor, at least one turbine, at least one sampling duct capable of taking a fraction of cooling air from an air flow circulating in the high pressure compressor, a plurality of cooling air circulation channels suitable for conveying said fraction of cooling air to said at least one turbine, and a valve device connected between said at least one sampling duct and said cooling air circulation channels, each channel being in selective communication with the high pressure compressor via the valve device, the valve device being configured to, in a first operating mode, prohibit the circulation of air in one of the channels and allow air circulation in the other channels, and in a second operating mode allow air circulation in all can to the.

Avantageusement, dans une situation nominale, c'est-à-dire en l'absence d'un dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine, le dispositif de vanne est commandé selon le premier mode de fonctionnement. Un des canaux de circulation d'air est alors obturé et un nombre de canaux correspondant au juste besoin du refroidissement de ladite au moins une turbine est utilisé pour acheminer une fraction d'air vers celle-ci. En cas de défaillance d'un canal de circulation d'air, le dispositif de vanne peut également être commandé dans la première configuration, de manière à interdire la circulation d'air dans le canal défaillant. Dans ce mode de fonctionnement, l'ensemble des canaux de circulation d'air n'est donc pas utilisé et ladite au moins une turbine est toujours refroidie au juste besoin, aussi bien en situation nominale que suite à la détection d'un dysfonctionnement. Ainsi, seule une quantité d'air réellement nécessaire au refroidissement de ladite au moins turbine est prélevée sur le compresseur haute pression et la consommation spécifique en carburant de la turbomachine est minimisée. Le deuxième mode de fonctionnement n'autorise quant à lui la circulation de l'air dans tous les canaux que lorsqu'une telle situation est réellement nécessaire. Ce deuxième mode de fonctionnement permet alors de compenser la défaillance d'un canal ou d'une étanchéité dans ladite au moins une turbine dans le cas où la défaillance de ce canal ne serait pas détectée. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, les performances globales de la turbomachine se voient dégradées au profit du refroidissement de de ladite au moins turbine, du fait de l'utilisation de la totalité des canaux de circulation d'air. Néanmoins, une telle diminution des performances de la turbomachine demeure peu fréquente. Ce mode de fonctionnement est en effet commandé uniquement en cas de détection d'un dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine et en l'absence de détection d'une défaillance d'un des canaux. Autrement dit, le surdimensionnement du nombre de canaux est utilisé de manière sélective par le dispositif de vanne. Contrairement à l'état de l'art, ce surdimensionnement du nombre de canaux n'implique donc pas de surprélèvement d'air sur le compresseur haute pression durant le fonctionnement nominal de la turbomachine. La mise en œuvre du dispositif de vanne permet ainsi l'obtention d'une fonctionnalité de secours performante pour refroidir ladite au moins une turbine en purgeant l'air chaud de ses étages. Il a été évalué, pour toutes phases de fonctionnement de la turbomachine, qu'il est possible d'obtenir pour le circuit de refroidissement décrit ci-dessus un gain de l'ordre de 30% en consommation spécifique de carburant.Advantageously, in a nominal situation, that is to say in the absence of a malfunction of the cooling of said at least one turbine, the valve device is controlled according to the first operating mode. One of the air circulation channels is then closed and a number of channels corresponding to the just need for cooling of said at least one turbine is used to supply a fraction of air to it. In the event of a failure in an air circulation channel, the valve device can also be controlled in the first configuration, so as to prevent air circulation in the faulty channel. In this operating mode, all of the air circulation channels are therefore not used and said at least one turbine is always cooled to the right level, both in nominal situation and following the detection of a malfunction. Thus, only a quantity of air actually necessary for cooling said at least turbine is taken from the high pressure compressor and the specific fuel consumption of the turbomachine is minimized. The second operating mode only allows air circulation in all the channels when such a situation is really necessary. This second operating mode then makes it possible to compensate for the failure of a channel or of a seal in said at least one turbine in the event that the failure of this channel is not detected. In this second operating mode, the overall performance of the turbomachine is degraded in favor of the cooling of said at least turbine, due to the use of all of the air circulation channels. However, such a reduction in the performance of the turbomachine remains infrequent. This operating mode is in fact controlled only in the event of detection of a malfunction of the cooling of said at least one turbine and in the absence of detection of a failure of one of the channels. In other words, the oversizing of the number of channels is used selectively by the valve device. Contrary to the state of the art, this oversizing of the number of channels therefore does not imply an over-sampling of air on the high pressure compressor during the nominal operation of the turbomachine. The implementation of the valve device thus makes it possible to obtain an efficient emergency functionality for cooling said at least one turbine by purging the hot air from its stages. It has been evaluated, for all operating phases of the turbomachine, that it is possible to obtain for the cooling circuit described above a gain of the order of 30% in specific fuel consumption.

Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend en outre un dispositif de contrôle configuré pour détecter un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine, et en cas de détection commander le dispositif de vanne pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement.In an exemplary embodiment, the turbomachine further comprises a control device configured to detect a possible malfunction of the cooling of said at least one turbine, and in the event of detection control the valve device so that it operates in the first mode of operating mode or in the second operating mode.

Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend en outre, pour chaque canal, au moins un capteur de pression, le dispositif de contrôle comprenant un premier module configuré pour comparer des mesures de pression pour au moins deux canaux distincts et un second module configuré pour identifier un éventuel dysfonctionnement d'un canal lorsqu'une mesure de pression pour un premier canal est inférieure à une mesure de pression d'au moins un deuxième canal et que la valeur absolue de la différence de pression mesurée entre le premier canal et le deuxième canal est supérieure à un seuil, le dispositif de contrôle étant configuré en outre pour, dans le cas où le deuxième module détecte un dysfonctionnement d'un canal, commander le fonctionnement du dispositif de vanne dans le premier mode de fonctionnement de manière à interdire la circulation d'air dans ledit premier canal pour lequel un dysfonctionnement a été identifié.In an exemplary embodiment, the turbomachine further comprises, for each channel, at least one pressure sensor, the control device comprising a first module configured to compare pressure measurements for at least two distinct channels and a second module configured to identify a possible malfunction of a channel when a pressure measurement for a first channel is less than a pressure measurement of at least a second channel and the absolute value of the pressure difference measured between the first channel and the second channel is greater than a threshold, the control device being further configured to, in the event that the second module detects a malfunction of a channel, controlling the operation of the valve device in the first operating mode so as to prohibit the air circulation in said first channel for which a malfunction has been identified.

Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend en outre au moins un capteur de température configuré pour déterminer une température de ladite au moins une turbine, le dispositif de contrôle étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne dans le second mode de fonctionnement si la température de ladite au moins une turbine est supérieure à un seuil de température.In an exemplary embodiment, the turbomachine further comprises at least one temperature sensor configured to determine a temperature of said at least one turbine, the control device being further configured to control the operation of the valve device in the second mode of operation if the temperature of said at least one turbine is above a temperature threshold.

Dans un exemple de réalisation, ledit au moins un capteur de température est disposé dans une enceinte, sur un disque, ou sur un stator de ladite au moins une turbine.In an exemplary embodiment, said at least one temperature sensor is arranged in an enclosure, on a disk, or on a stator of said at least one turbine.

Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend un collecteur d'air de refroidissement raccordé, d'une part, à une extrémité de chaque canal et, d'autre part, à un distributeur creux de ladite au moins une turbine.In an exemplary embodiment, the turbomachine comprises a cooling air manifold connected, on the one hand, to one end of each channel and, on the other hand, to a hollow distributor of said at least one turbine.

Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend au moins un capteur de pression configuré pour déterminer la pression dans le collecteur d'air de refroidissement, le dispositif de contrôle étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne dans le second mode de fonctionnement si la pression dans le collecteur d'air est inférieure à un seuil de pression.In an exemplary embodiment, the turbomachine comprises at least one pressure sensor configured to determine the pressure in the cooling air manifold, the control device being further configured to control the operation of the valve device in the second mode of operation if the pressure in the air manifold is below a pressure threshold.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif de vanne comprend une pluralité de sorties raccordées chacune à un canal et un obturateur mobile en rotation autour d'un axe de révolution du dispositif de vanne, les sorties étant réparties circonférentiellement autour de l'axe de révolution du dispositif de vanne, et l'obturateur étant configuré pour obstruer un unique canal dans le premier mode de fonctionnement du dispositif de vanne et pour être disposé entre deux canaux dans le second mode de fonctionnement du dispositif de manière à n'obstruer aucun des canaux.In an exemplary embodiment, the valve device comprises a plurality of outlets each connected to a channel and a shutter movable in rotation about an axis of revolution of the valve device, the outlets being distributed circumferentially around the axis of revolution of the valve device, and the shutter being configured to obstruct a single channel in the first operating mode of the valve device and to be disposed between two channels in the second operating mode of the device so as not to obstruct any of the channels .

Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend quatre canaux de circulation d'air de refroidissement en communication sélective avec le compresseur haute pression par l'intermédiaire du dispositif vanne.In an exemplary embodiment, the turbomachine comprises four cooling air circulation channels in selective communication with the high pressure compressor via the valve device.

Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une turbine est une turbine haute pression ou une turbine basse pression.In an exemplary embodiment, said at least one turbine is a high pressure turbine or a low pressure turbine.

L'invention propose également, selon un autre aspect, un procédé de refroidissement d'au moins une turbine dans une turbomachine, comprenant une étape de prélèvement par au moins un conduit de prélèvement d'une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans un compresseur haute pression de la turbomachine, une étape d'acheminement de ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine via une pluralité de canaux de circulation d'air de refroidissement, lesdits canaux étant raccordés audit au moins un conduit de prélèvement via un dispositif de vanne, ce procédé comprenant une étape de sélection du mode de fonctionnement du dispositif de vanne en fonction de l'état de refroidissement de ladite au moins une turbine, le dispositif de vanne comprenant un premier mode de fonctionnement interdisant la circulation d'air dans un des canaux et autorisant la circulation d'air dans les autres canaux, et un second mode de fonctionnement autorisant la circulation d'air dans tous les canaux.The invention also proposes, according to another aspect, a method of cooling at least one turbine in a turbomachine, comprising a step of sampling by at least one duct for sampling a fraction of air for cooling a flow. of air circulating in a high pressure compressor of the turbomachine, a step of conveying said fraction of cooling air to said at least one turbine via a plurality of cooling air circulation channels, said channels being connected to said at least one sampling conduit via a valve device, this method comprising a step of selecting the operating mode of the valve device as a function of the cooling state of said at least one turbine, the valve device comprising a first operating mode prohibiting the circulation of air in one of the channels and authorizing the circulation of air in the other channels, and a second operating mode t allowing air circulation in all channels.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawings, in which:

- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une turbomachine équipée d'un dispositif de refroidissement selon l'invention,FIG. 1 is a view in longitudinal section of a turbomachine equipped with a cooling device according to the invention,

- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale et partielle d'une turbine basse pression dans une turbomachine selon l'invention,FIG. 2 is a view in longitudinal and partial section of a low pressure turbine in a turbomachine according to the invention,

- la figure 3 est une vue en coupe d'une vanne d'un dispositif de refroidissement selon un mode de réalisation de l'invention, le plan de coupe comprenant l'axe de révolution de la vanne ;- Figure 3 is a sectional view of a valve of a cooling device according to an embodiment of the invention, the section plane comprising the axis of revolution of the valve;

- les figures 4 à 6 présentent trois vues en coupe de la vanne de la figure 3 dans un plan orthogonal à l'axe de révolution de la vanne pour trois positions différentes de l'obturateur de la vanne.- Figures 4 to 6 show three sectional views of the valve of Figure 3 in a plane orthogonal to the axis of revolution of the valve for three different positions of the valve shutter.

Description détaillée de modes de réalisationDetailed description of embodiments

Les termes « amont » et « aval » sont par la suite définis par rapport au sens d'écoulement des gaz au travers une turbomachine, indiqué par la flèche F sur les figures 1 et 2.The terms “upstream” and “downstream” are subsequently defined with respect to the direction of flow of the gases through a turbomachine, indicated by the arrow F in FIGS. 1 and 2.

La figure 1 illustre une turbomachine 100 à double flux comprenant de manière connue d'amont en aval successivement au moins une soufflante 10, une partie moteur comprenant successivement au moins un étage de compresseur basse pression 20, de compresseur haute pression 30, une chambre de combustion 40, au moins un étage de turbine haute pression 50 et de turbine basse pression 60.FIG. 1 illustrates a turbomachine 100 with double flow comprising in known manner from upstream to downstream successively at least one fan 10, an engine part successively comprising at least one stage of low pressure compressor 20, of high pressure compressor 30, a combustion 40, at least one stage of high pressure turbine 50 and low pressure turbine 60.

Des rotors, tournant autour de l'axe principal X de la turbomachine 100 et pouvant être couplés entre eux par différents systèmes de transmission et d'engrenages, correspondent à ces différents éléments.Rotors, rotating around the main axis X of the turbomachine 100 and which can be coupled together by different transmission and gear systems, correspond to these different elements.

De manière connue, une fraction d'air A est prélevée sur le compresseur haute pression 30 en vue de refroidir des zones plus chaudes de la turbomachine 100, notamment les turbines haute pression 50 et basse pression 60.In known manner, a fraction of air A is taken from the high pressure compressor 30 with a view to cooling hotter zones of the turbomachine 100, in particular the high pressure 50 and low pressure 60 turbines.

La figure 2 est un agrandissement d'une zone de la turbomachine 100, illustrant de manière simplifiée la partie aval de la turbine haute pression 50 et amont de la turbine basse pression 60.FIG. 2 is an enlargement of a zone of the turbomachine 100, illustrating in a simplified manner the downstream part of the high pressure turbine 50 and upstream of the low pressure turbine 60.

La partie aval de la turbine haute pression 50 ici représentée illustre un étage 51 comprenant au moins une aube mobile 52 assemblée sur un disque 53 mobile solidaire en rotation d'un arbre haute pression 101.The downstream part of the high pressure turbine 50 shown here illustrates a stage 51 comprising at least one movable blade 52 assembled on a movable disc 53 integral in rotation with a high pressure shaft 101.

La turbine basse pression 60 ici illustrée comprend une pluralité d'étages 61, 62 de turbine. Un premier étage 61, ainsi que les étages 62 situés en aval de celui-ci comprennent respectivement un ensemble de distributeurs fixes 70 et 65. Chaque étage 61, 62 comprend en outre un disque 63 mobile sur lequel est monté un ensemble d'aubes 64 entraînées en rotation par le disque 63 mobile. Le premier étage 61 de la turbine basse pression 60 comprend au moins une aube 64 mobile, ainsi qu'au moins un distributeur 70 creux, dans lequel circule de l'air de refroidissement. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le distributeur 70 forme une seule pièce avec un carter 66 constitutif de cette turbine et est creux pour laisser passer en son intérieur de l'air de refroidissement, sortant par l'intermédiaire d'injecteurs 72 associés au distributeur 70. Les étages 62 suivants, situés en aval de la turbine basse pression 60, comprennent chacun au moins une aube 64 mobile et un distributeur 65 se présentant sous la forme d'un aubage fixe. Le disque 63 mobile est solidaire en rotation d'un arbre basse pression 102 s'étendant selon l'axe X-X, tandis que chaque stator 65 est relié au carter 66. Chaque étage 61, 62 de turbine comprend en outre un anneau de turbine 67 situé en regard des aubes 64 mobiles, et qui est solidaire du carter 66. De même, l'étage 51 de la turbine haute pression 50 comprend un carter, ici le carter 66, qui entoure les aubes 52 mobiles (rotors) de la turbine haute pression 50 et comprend un anneau (abradable) de turbine 54 situé en regard des aubes 52.The low pressure turbine 60 illustrated here comprises a plurality of turbine stages 61, 62. A first stage 61, as well as the stages 62 situated downstream thereof comprise respectively a set of fixed distributors 70 and 65. Each stage 61, 62 further comprises a movable disc 63 on which is mounted a set of vanes 64 rotated by the movable disc 63. The first stage 61 of the low pressure turbine 60 comprises at least one movable blade 64, as well as at least one hollow distributor 70, in which cooling air circulates. In the example illustrated in FIG. 2, the distributor 70 forms a single piece with a casing 66 constituting this turbine and is hollow to allow cooling air to pass inside, exiting via injectors 72 associated with the distributor 70. The following stages 62, located downstream of the low pressure turbine 60, each comprise at least one movable blade 64 and a distributor 65 in the form of a fixed blade. The movable disc 63 is integral in rotation with a low pressure shaft 102 extending along the axis XX, while each stator 65 is connected to the casing 66. Each turbine stage 61, 62 further comprises a turbine ring 67 located opposite the movable blades 64, and which is integral with the housing 66. Similarly, the stage 51 of the high pressure turbine 50 comprises a housing, here the housing 66, which surrounds the mobile blades 52 (rotors) of the turbine high pressure 50 and comprises a turbine ring (abradable) 54 located opposite the blades 52.

Les aubes 52, 64, les stators 65 et les anneaux de turbine 54, 67 sont en matériau CMC. Le carter 66 et le distributeur 70 sont quant à eux en un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique strictement supérieur à celui du matériau CMC, par exemple en un matériau métallique. Les disques 53, 63 mobiles sont en un matériau métallique.The blades 52, 64, the stators 65 and the turbine rings 54, 67 are made of CMC material. The casing 66 and the distributor 70 are in turn made of a material having a coefficient of thermal expansion strictly greater than that of the CMC material, for example a metallic material. The moving discs 53, 63 are made of a metallic material.

Conformément à l'invention, la turbomachine comprend un dispositif de refroidissement permettant d'acheminer la fraction d'air A prélevée sur le compresseur haute pression 30 vers au moins un étage de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60. Dans les modes de réalisation qui vont être décrits, la fraction d'air A prélevée est distribuée au niveau d'un étage aval de la turbine haute pression 50 et au niveau d'un étage amont de la turbine basse pression 60. Les turbines haute pression 50 et basse pression 60 se voient ainsi refroidies. Cependant, il est entendu que dans d'autres modes de réalisation nonillustrés la fraction d'air A prélevée peut être également distribuée en d'autre étages de ces turbines, par exemple en amont de la turbine haute pression 50 ou en aval de la turbine basse pression 60 à l'aide d'injecteurs d'air. Par ailleurs, bien qu'un même circuit refroidisse ici les turbines haute pression 50 et basse pression 60, il est entendu que dans d'autres modes de réalisation chacune des turbines peut être refroidie de manière indépendante à l'aide d'un circuit de refroidissement analogue à celui qui va être décrit.According to the invention, the turbomachine comprises a cooling device making it possible to convey the fraction of air A taken from the high pressure compressor 30 to at least one stage of the high pressure turbine 50 and / or of the low pressure turbine 60 In the embodiments which will be described, the fraction of air A withdrawn is distributed at a level downstream of the high pressure turbine 50 and at a level upstream of the low pressure turbine 60. The turbines high pressure 50 and low pressure 60 are thus cooled. However, it is understood that in other non-illustrated embodiments the fraction of air A withdrawn can also be distributed in other stages of these turbines, for example upstream of the high pressure turbine 50 or downstream of the turbine low pressure 60 using air injectors. Furthermore, although the same circuit here cools the high pressure 50 and low pressure 60 turbines, it is understood that in other embodiments each of the turbines can be cooled independently using a cooling similar to that which will be described.

Dans le mode de réalisation illustré sur la Figure 2, la fraction d'air A prélevée est acheminée au travers le distributeur 70 creux. La direction de circulation de la fraction d'air A au travers le distributeur creux 70 est illustré par les flèches 71. La fraction d'air A est ensuite distribuée via les injecteurs 72. Ces injecteurs 72 débouchent en aval de l'étage 51 de la turbine haute pression 50 et en amont du premier étage 61 de la turbine basse pression 60. L'air distribué par les injecteurs 72 permet notamment de refroidir les disques 53, 63 de ces turbines, comme l'illustrent respectivement les flèches 74, 75. L'air distribué par les injecteurs 72 permet par ailleurs la purge de l'air chaud présent dans les turbines haute pression 50 et basse pression 60, assurant ainsi le refroidissement de celles-ci. Plus précisément, l'air de refroidissement distribué par les injecteurs 72 abaisse la température de l'air présent dans les cavités des turbines haute pression 50 et basse pression 60 et permet l'évacuation de l'air chaud de celles-ci. L'air chaud est alors évacué dans la veine principale de circulation d'air de ces turbines, c'est-à-dire dans la veine primaire de circulation d'air de la turbomachine 100. La purge de l'air chaud des turbines haute pression 50 et basse pression 60 est ici respectivement symbolisée par les flèches 73, 76. Tout risque de surchauffe des rotors des turbines haute pression 50 et basse pression 60 se voit ainsi écarté.In the embodiment illustrated in FIG. 2, the fraction of air A withdrawn is routed through the hollow distributor 70. The direction of circulation of the air fraction A through the hollow distributor 70 is illustrated by the arrows 71. The air fraction A is then distributed via the injectors 72. These injectors 72 open downstream of the stage 51 of the high pressure turbine 50 and upstream of the first stage 61 of the low pressure turbine 60. The air distributed by the injectors 72 makes it possible in particular to cool the disks 53, 63 of these turbines, as illustrated respectively by arrows 74, 75 The air distributed by the injectors 72 also makes it possible to purge the hot air present in the high pressure 50 and low pressure 60 turbines, thus ensuring the cooling thereof. More specifically, the cooling air distributed by the injectors 72 lowers the temperature of the air present in the cavities of the high pressure 50 and low pressure turbines 60 and allows the evacuation of the hot air from these. The hot air is then evacuated in the main air flow stream of these turbines, that is to say in the primary air flow stream of the turbomachine 100. The purging of the hot air from the turbines high pressure 50 and low pressure 60 is here respectively symbolized by the arrows 73, 76. Any risk of overheating of the rotors of the high pressure 50 and low pressure 60 turbines is thus avoided.

La fraction d'air prélevée sur le compresseur haute pression 30 est notamment destinée à alimenter en air un ou plusieurs dispositifs contrôlant les performances de la turbomachine 100, à ventiler les étages 61, 62 de la turbine basse pression 60 et purger l'air chaud des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60.The fraction of air taken from the high pressure compressor 30 is in particular intended to supply air to one or more devices controlling the performance of the turbomachine 100, to ventilate the stages 61, 62 of the low pressure turbine 60 and to purge the hot air stages 51, 61, 62 of the high pressure 50 and low pressure 60 turbines.

Ainsi, de manière connue, un ou plusieurs canaux de circulation d'air de refroidissement prélèvent un fraction d'air sur le compresseur haute pression 30 et acheminent l'air prélevé vers un ou plusieurs dispositifs contrôlant les performances de la turbomachine 100. Un de ces dispositifs est à titre d'exemple un dispositif de pilotage d'un jeu J entre, d'une part, les sommets des aubes 52, 64 du rotor des turbines haute pression 50 ou basse pression 60 et, d'autre part, les anneaux de turbine 54, 67 du carter 66 entourant ces aubes 52, 64. Ce dispositif est couramment connu de l'homme du métier sous la dénomination HPTACC (« High Pressure Turbine Active Clearance Control»). Dans un autre exemple, le ou les canaux acheminent l'air prélevé vers un dispositif de contrôle de jeu de la turbine basse pression 60, c'est à dire vers un dispositif LPTACC (« Low Pressure Turbine Active Clearance »). De tels dispositifs sont bien connus de l'homme du métier et ne sont ici pas illustrés à des fins de clarté des dessins.Thus, in known manner, one or more cooling air circulation channels draw a fraction of air from the high pressure compressor 30 and convey the air taken to one or more devices controlling the performance of the turbomachine 100. One of these devices is, for example, a device for controlling a clearance J between, on the one hand, the tops of the blades 52, 64 of the rotor of the high pressure 50 or low pressure 60 turbines and, on the other hand, the turbine rings 54, 67 of the casing 66 surrounding these blades 52, 64. This device is commonly known to a person skilled in the art under the name HPTACC (“High Pressure Turbine Active Clearance Control”). In another example, the channel or channels convey the sampled air to a clearance control device of the low pressure turbine 60, that is to say to an LPTACC device (“Low Pressure Turbine Active Clearance”). Such devices are well known to those skilled in the art and are not illustrated here for the sake of clarity of the drawings.

Toujours de manière connue, une pluralité de canaux 200 de circulation d'air de refroidissement prélèvent chacun une fraction d'air A de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression 30, et acheminent la fraction d'air A prélevée au niveau d'au moins un étage de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60. Dans le mode de réalisation illustré sur la Figure 2, l'air A de refroidissement acheminé vers les turbines haute pression 50 et basse pression 60 est destiné à purger l'air chaud des étages 51, 61, 62 de ces turbines afin de les refroidir. Une extrémité 200a de chaque canal 200 est raccordée en tant qu'entrée d'air à un collecteur 300 d'air de refroidissement. La sortie du collecteur 300 d'air de refroidissement est raccordée au distributeur 70 creux de la turbine basse pression 60.Still in known manner, a plurality of cooling air circulation channels 200 each take a fraction of cooling air A from an air flow circulating in the high pressure compressor 30, and convey the air fraction A taken from at least one stage of the high pressure turbine 50 and / or the low pressure turbine 60. In the embodiment illustrated in FIG. 2, the cooling air A supplied to the high pressure turbines 50 and low pressure 60 is intended to purge the hot air from stages 51, 61, 62 of these turbines in order to cool them. One end 200a of each channel 200 is connected as an air inlet to a cooling air manifold 300. The outlet of the cooling air collector 300 is connected to the hollow distributor 70 of the low pressure turbine 60.

Quatre canaux 200 de circulation d'air sont illustrés à titre d'exemple sur la figure 1. Cependant, il est entendu qu'un nombre inférieur ou supérieur de canaux 200 peut être considéré.Four air circulation channels 200 are illustrated by way of example in FIG. 1. However, it is understood that a lower or higher number of channels 200 can be considered.

Le nombre total de canaux 200 destinés à acheminer l'air A prélevé sur le compresseur haute pression 30 vers les turbines haute pression 50 et/ou basse pression 60 est choisi de manière à comporter un canal 200 supplémentaire par comparaison au nombre minimal de canaux qui suffiraient à refroidir ces turbines. En d'autres termes, le nombre de canaux 200 de circulation d'air est surdimensionné par rapport au nombre minimal de canaux permettant de refroidir au juste besoin la turbine haute pression 50 et/ou la turbine basse pression 60.The total number of channels 200 intended to convey the air A taken from the high pressure compressor 30 to the high pressure 50 and / or low pressure turbines 60 is chosen so as to include an additional channel 200 compared to the minimum number of channels which would suffice to cool these turbines. In other words, the number of air circulation channels 200 is oversized compared to the minimum number of channels making it possible to cool the high pressure turbine 50 and / or the low pressure turbine 60 when necessary.

A titre d'exemple, sur la figure 1, trois canaux 200 supposés ne comporter aucun défaut (ex : pas de canal obstrué ou percé), suffisent à assurer un refroidissement de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60, ainsi que la purge de l'air chaud des étages 51, 61, 62 de ces turbines. Cependant, quatre canaux 200 sont ici mis en œuvre en vue du refroidissement de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60 qui sera décrit par la suite. Plus généralement, si N canaux de circulation d'air permettent de garantir un refroidissement au juste besoin d'au moins une turbine, l'invention met en œuvre N+l canaux, avec N un entier supérieur ou égal à 1.By way of example, in FIG. 1, three channels 200 assumed to have no defect (ex: no obstructed or pierced channel), are sufficient to cool the high pressure turbine 50 and the low pressure turbine 60, thus that the purging of the hot air from stages 51, 61, 62 of these turbines. However, four channels 200 are implemented here for the cooling of the high pressure turbine 50 and the low pressure turbine 60 which will be described later. More generally, if N air circulation channels make it possible to guarantee cooling at just the need for at least one turbine, the invention uses N + 1 channels, with N an integer greater than or equal to 1.

Conformément à l'invention, un dispositif de vanne 400 est raccordé entre le compresseur haute pression 30 et la pluralité de canaux 200 qui sont destinés à refroidir les turbines haute pression 50 et basse pression 60.According to the invention, a valve device 400 is connected between the high pressure compressor 30 and the plurality of channels 200 which are intended to cool the high pressure 50 and low pressure 60 turbines.

Le dispositif de vanne 400, illustré de manière simplifiée sur la figure 1, comprend au moins une entrée raccordée au niveau de l'un des étages du compresseur haute pression 30 à une zone de prélèvement d'air du compresseur. Le raccordement entre l'entrée du dispositif de vanne 400 et une zone de prélèvement d'air du compresseur haute pression 30 est réalisé à l'aide d'au moins un conduit de prélèvement 500 apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression 30. Le conduit de prélèvement 500 peut se présenter sous la forme d'un canal de circulation d'air interconnectant le dispositif de vanne 200 et le compresseur haute pression 30 (distincts de ceux-ci), ou encore être un élément constitutif du dispositif de vanne 400, c'est-à-dire formé par celui-ci. Le dispositif de vanne 400 comprend en outre une pluralité de sorties, chaque sortie étant raccordée à un canal 200 de circulation d'air distinct.The valve device 400, illustrated in a simplified manner in FIG. 1, comprises at least one inlet connected at one of the stages of the high pressure compressor 30 to an air intake zone of the compressor. The connection between the inlet of the valve device 400 and an air sampling zone of the high pressure compressor 30 is made using at least one sampling conduit 500 capable of withdrawing a fraction of cooling air d an air flow circulating in the high pressure compressor 30. The sampling duct 500 can be in the form of an air circulation channel interconnecting the valve device 200 and the high pressure compressor 30 (separate from those -ci), or even be a constituent element of the valve device 400, that is to say formed by the latter. The valve device 400 further comprises a plurality of outlets, each outlet being connected to a separate air circulation channel 200.

Chaque canal 200 de circulation d'air peut être obturé par un obturateur mis en œuvre dans le dispositif de vanne 400. Autrement dit, chaque canal 200 est en communication sélective avec le compresseur haute pression 30 par l'intermédiaire du dispositif de vanne 400.Each air circulation channel 200 can be closed by a shutter implemented in the valve device 400. In other words, each channel 200 is in selective communication with the high pressure compressor 30 via the valve device 400.

Les figures 3 à 6 illustrent un exemple de réalisation d'un dispositif de vanne 400. Dans ces exemples, le dispositif de vanne 400 comprend un boîtier 401 présentant une forme sensiblement cylindrique selon un axe de révolution X. Comme il peut être vu sur la figure 3, qui est une vue en coupe de la figure 4 selon le plan III-III, une ouverture 402 d'admission d'air est ménagée dans le boîtier 401. Cette ouverture 402 sert d'entrée d'air au dispositif de vanne 400 et est à raccordée à une zone de prélèvement d'air du compresseur haute pression 30 par l'intermédiaire du conduit de prélèvement 500, qui est indépendant du dispositif de vanne ou constitutif de celui-ci.Figures 3 to 6 illustrate an embodiment of a valve device 400. In these examples, the valve device 400 comprises a housing 401 having a substantially cylindrical shape along an axis of revolution X. As can be seen in the Figure 3, which is a sectional view of Figure 4 along the plane III-III, an air intake opening 402 is formed in the housing 401. This opening 402 serves as an air inlet to the valve device 400 and is connected to an air sampling zone of the high pressure compressor 30 by means of the sampling conduit 500, which is independent of the valve device or constituting it.

Le dispositif de vanne 400 comprend en outre une pluralité de sorties 403 ménagées dans le boîtier 401. Comme il peut être vu sur les figures 4 à 6, les sorties 403 sont réparties circonférentiellement autour de l'axe de révolution X. Chaque sortie 403 est raccordée à un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air distinct. Le dispositif de vanne 400 comprend en outre un obturateur 404 mobile en rotation autour de l'axe de révolution X.The valve device 400 further comprises a plurality of outlets 403 formed in the housing 401. As can be seen in FIGS. 4 to 6, the outlets 403 are distributed circumferentially around the axis of revolution X. Each outlet 403 is connected to a separate air circulation channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4. The valve device 400 further comprises a shutter 404 movable in rotation about the axis of revolution X.

Dans un premier mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400, l'obturateur 404 est configuré pour venir obturer l'une des sorties 403, et ainsi interdire la circulation d'air dans le canal 200, 200-1, 200-2, 200-3 raccordé à cette sortie. Ce premier mode de fonctionnement est observable sur les figures 4 et 6, où les canaux 200-1, 200-4 sont obturés par l'obturateur 404. Dans un second mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400, l'obturateur 404 est configuré pour autoriser la circulation d'air dans l'ensemble des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4. Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 5, l'obturateur 404 est disposé entre deux canaux 200-1, 200-4 de sorte à n'obturer aucune sortie 403 et à autoriser la circulation d'air dans l'ensemble des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4.In a first operating mode of the valve device 400, the shutter 404 is configured to close one of the outputs 403, and thus prohibit the circulation of air in the channel 200, 200-1, 200-2, 200 -3 connected to this output. This first operating mode can be observed in FIGS. 4 and 6, where the channels 200-1, 200-4 are closed by the shutter 404. In a second operating mode of the valve device 400, the shutter 404 is configured to allow air circulation in all channels 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4. Thus, in the example illustrated in FIG. 5, the shutter 404 is arranged between two channels 200-1, 200-4 so as not to block any outlet 403 and to allow the circulation of air in all of the channels 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4.

La réalisation du dispositif de vanne 400 décrit ci-dessus n'est cependant pas limitative. Dans un exemple de réalisation non-illustré, le dispositif de vanne 400 peut comprendre une pluralité d'obturateurs distincts, chaque obturateur étant associé à un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air distinct et étant apte à autoriser ou interdire la circulation d'air dans ce canal. Dans un autre exemple nonillustré, les sorties du dispositif de vanne 400 peuvent être colinéaires et un seul obturateur mobile en translation peut venir sélectivement interdire la circulation d'air dans un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 ou autoriser la circulation d'air dans l'ensemble des canaux 200, 200-1, 2002, 200-3, 200-4. Quelle que soit la réalisation du dispositif de vanne 400 choisie, le dispositif de vanne 400 présente les premier et second modes de fonctionnement décrits ci-dessus.The production of the valve device 400 described above is not, however, limiting. In an exemplary embodiment not illustrated, the valve device 400 may comprise a plurality of separate shutters, each shutter being associated with a circulation channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 d air distinct and being able to authorize or prohibit the circulation of air in this channel. In another example not illustrated, the outputs of the valve device 400 can be collinear and a single shutter movable in translation can selectively prevent the circulation of air in a channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200 -4 or allow air circulation in all channels 200, 200-1, 2002, 200-3, 200-4. Whatever the embodiment of the valve device 400 chosen, the valve device 400 has the first and second operating modes described above.

La commande de la position de l'obturateur 404 du dispositif de vanne 400, et donc les premier et deuxième modes de fonctionnement du dispositif de vanne 400, sont sélectionnés et commandés à partir d'un dispositif de contrôle 600. Le dispositif de contrôle 600 est notamment configuré pour détecter un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60. En cas de détection d'un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60, par exemple de la purge en air chaud des étages 51, 61, 62 de ces turbines, le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement en fonction du dysfonctionnement identifié.The control of the position of the shutter 404 of the valve device 400, and therefore the first and second operating modes of the valve device 400, are selected and controlled from a control device 600. The control device 600 is notably configured to detect a possible malfunction of the cooling of the low pressure turbine 60. If a malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 or of the low pressure turbine 60 is detected, for example of the hot air purging of the stages 51, 61, 62 of these turbines, the control device 600 then controls the valve device 400 so that it operates in the first operating mode or in the second operating mode depending on the identified malfunction.

Initialement, dans une situation nominale, c'est-à-dire en l'absence d'un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60, le dispositif de vanne 400 est commandé par le dispositif de contrôle 600 pour fonctionner dans le premier mode de fonctionnement. Dans cette situation initiale, une des sorties 403 du dispositif de vanne 400 est obturée par l'obturateur 404. Comme expliqué précédemment, le nombre de canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air est volontairement surdimensionné par rapport au nombre de canaux nécessaires pour refroidir au juste besoin les turbines haute pression 50 et basse pression 60. Ainsi, malgré l'obturation d'un des canaux du dispositif de vanne 400, le dispositif de vanne refroidit au juste besoin les turbines haute pression 50 et basse pression 60 et assure la purge en air chaud de leurs étages 51, 61, 62 respectifs. Cette situation correspond à titre d'exemple à la Figure 4 pour laquelle l'obturateur 404 interdit la circulation de l'air au travers le canal 200-1. Dans cet exemple, quatre canaux 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air sont mis en œuvre, mais trois canaux suffisent à refroidir au juste besoin les turbines haute pression 50 et basse pression 60. Ainsi, sur cette figure l'air acheminé à partir du conduit de prélèvement 500 traverse le dispositif de vanne 400 et ressort par les canaux 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 assurant ainsi un refroidissement au juste besoin de ces turbines.Initially, in a nominal situation, that is to say in the absence of a malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 and the low pressure turbine 60, the valve device 400 is controlled by the control device 600 to operate in the first operating mode. In this initial situation, one of the outputs 403 of the valve device 400 is closed by the shutter 404. As explained above, the number of circulation channels 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 d air is voluntarily oversized in relation to the number of channels necessary to cool the high-pressure turbines 50 and low pressure 60 when necessary. Thus, despite the blockage of one of the channels of the valve device 400, the valve device cools to just need the high pressure turbines 50 and low pressure 60 and ensures the hot air purge of their stages 51, 61, 62 respectively. This situation corresponds by way of example to FIG. 4 for which the shutter 404 prohibits the circulation of air through the channel 200-1. In this example, four air circulation channels 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 are used, but three channels are sufficient to cool the high pressure 50 and low pressure 60 turbines when necessary. Thus, in this figure, the air conveyed from the sampling conduit 500 passes through the valve device 400 and exits through the channels 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 thus ensuring cooling at just the need for these turbines.

Un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60 peut avoir plusieurs causes. Une cause du dysfonctionnement du refroidissement peut être le dysfonctionnement d'un canal 200, par exemple la rupture ou l'obturation accidentelle d'un des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air. Une autre cause de ce dysfonctionnement peut résulter de l'usure excessive ou de la rupture d'un ou plusieurs joints d'étanchéité des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60 résulte à titre d'exemple d'une défaillance d'un joint labyrinthe 69 assurant l'isolation en pression d'une enceinte 68 de la turbine basse pression 60.A malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 or the low pressure turbine 60 can have several causes. One cause of the cooling malfunction can be the malfunction of a channel 200, for example the accidental rupture or blockage of one of the circulation channels 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 'air. Another cause of this malfunction may result from excessive wear or rupture of one or more seals of the high pressure turbines 50 and low pressure 60. A malfunction of the cooling of the low pressure turbine 60 results as a result. 'example of a failure of a labyrinth seal 69 ensuring the pressure insulation of an enclosure 68 of the low pressure turbine 60.

Le dispositif de contrôle 600 peut à titre d'exemple détecter un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60 et de la purge en air chaud des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60 à partir de mesures issues d'un ou plusieurs capteurs Cl, C2, C3 de données.The control device 600 can, for example, detect a malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 and / or of the low pressure turbine 60 and of the hot air purge of the stages 51, 61, 62 of the high pressure turbines 50 and low pressure 60 from measurements from one or more data sensors C1, C2, C3.

Dans un mode de réalisation, chaque canal 200 est muni d'au moins un capteur de pression Cl. Chaque capteur de pression Cl mesure la pression de l'air A circulant dans le canal 200 auquel il est associé et communique ses mesures à un premier module 601 constitutif du dispositif de contrôle 600. Le premier module 601 compare les mesures de pression réceptionnées pour au moins deux canaux 200 distincts. Un second module 602 constitutif du dispositif de contrôle 600 identifie alors un éventuel dysfonctionnement d'un premier canal lorsqu'une mesure de pression de ce premier canal est inférieure à une mesure de pression d'au moins un deuxième canal et que la valeur absolue de la différence de pression mesurée entre le premier canal et le deuxième canal est supérieure à un seuil prédéterminé. Le seuil prédéterminé correspond à un écart de pression traduisant un dysfonctionnement d'un canal de circulation d'air. En pratique, on peut par exemple comparer des écarts de pression entre chaque canal 200 de circulation d'air. Un canal 200 est alors identifié comme défaillant, si l'on détecte que ce canal présente un écart de pression important par rapport à deux autres canaux. Dans un autre exemple, on peut choisir une mesure de pression d'un canal 200 de circulation d'air en tant que référence, puis identifier en tant que canal défaillant le canal présentant la pression mesurée la plus faible.In one embodiment, each channel 200 is provided with at least one pressure sensor Cl. Each pressure sensor Cl measures the pressure of the air A circulating in the channel 200 with which it is associated and communicates its measurements to a first module 601 constituting the control device 600. The first module 601 compares the pressure measurements received for at least two separate channels 200. A second module 602 constituting the control device 600 then identifies a possible malfunction of a first channel when a pressure measurement of this first channel is less than a pressure measurement of at least a second channel and that the absolute value of the pressure difference measured between the first channel and the second channel is greater than a predetermined threshold. The predetermined threshold corresponds to a pressure difference reflecting a malfunction of an air circulation channel. In practice, it is possible, for example, to compare pressure differences between each air circulation channel 200. A channel 200 is then identified as faulty, if it is detected that this channel has a significant pressure difference compared to two other channels. In another example, it is possible to choose a pressure measurement of an air circulation channel 200 as a reference, then identify, as the faulty channel, the channel having the lowest measured pressure.

Le dysfonctionnement d'un canal 200 de circulation d'air risque potentiellement d'entraîner une chute de la pression de l'air acheminé vers les turbines haute pression 50 et basse pression 60, et donc d'aboutir à un mauvais refroidissement de certains étages de celles-ci, ici respectivement les étages aval et amont des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Pour parer ce risque, lorsque le second module 602 identifie le dysfonctionnement d'un canal 200 de circulation d'air, le dispositif de contrôle 600 commande le fonctionnement du dispositif de vanne 400 dans le premier mode de fonctionnement, de manière à interdire la circulation d'air dans le canal de circulation d'air pour lequel un dysfonctionnement a été identifié.The malfunction of an air circulation channel 200 potentially risks causing a drop in the pressure of the air supplied to the high pressure 50 and low pressure 60 turbines, and therefore leading to poor cooling of certain stages. of these, here respectively the downstream and upstream stages of the high pressure 50 and low pressure 60 turbines. To counter this risk, when the second module 602 identifies the malfunction of an air circulation channel 200, the control device 600 controls the operation of the valve device 400 in the first operating mode, so as to prohibit the circulation of air in the air circulation channel for which a malfunction has been identified.

A titre d'exemple, si suite à la situation initiale nominale illustrée sur la figure 4, un dysfonctionnement survient sur le canal 200-4 de circulation d'air, le dispositif de commande 600 identifie ce canal puis commande une rotation de l'obturateur 404 autour de l'axe X, de manière à ce que l'obturateur 404 viennent obturer le canal 200-4, comme illustré sur la Figure 6. Ainsi, l'obturateur 404 interdit la circulation d'air dans le canal 200-4, tandis que les turbines haute pression 50 et basse pression 60 continuent d'être refroidies au juste besoin à partir de la fraction d'air A circulant au travers des canaux 200-1, 200-2 et 200-3, trois canaux suffisant dans cet exemple à garantir un bon refroidissement de ces turbines.As an example, if following the nominal initial situation illustrated in FIG. 4, a malfunction occurs on the air circulation channel 200-4, the control device 600 identifies this channel and then controls a rotation of the shutter 404 around the X axis, so that the shutter 404 plugs the channel 200-4, as illustrated in Figure 6. Thus, the shutter 404 prevents air circulation in the channel 200-4 , while the high pressure turbines 50 and low pressure 60 continue to be cooled to the just need from the fraction of air A circulating through channels 200-1, 200-2 and 200-3, three channels sufficient in this example to ensure good cooling of these turbines.

Par ailleurs, le dispositif de vanne 400 peut être commandé dans le premier mode de fonctionnement de manière à ce qu'à chaque démarrage de la turbomachine 100 un canal 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air différent soit obstrué. Il est ainsi possible de tester l'intégrité de chaque canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air à chaque vol de l'aéronef.Furthermore, the valve device 400 can be controlled in the first operating mode so that each time the turbomachine 100 is started, a circulation channel 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 d different air is blocked. It is thus possible to test the integrity of each channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 of air circulation on each flight of the aircraft.

Dans un autre mode de réalisation, au moins un capteur de température C2 est agencé dans la turbine basse pression 60 afin de déterminer la température de celle-ci. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, un capteur de température C2 est disposé dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60 et mesure la température au sein de celle-ci. Plus généralement, dans d'autres exemples non-illustrés, au moins un capteur de température C2 est disposé sur au moins une pièce constitutive de la turbine basse pression 60, la mesure de la température de cette pièce fournissant au dispositif de contrôle 600 une information représentative de l'état de refroidissement de la turbine basse pression 60. A titre d'exemple, au moins un capteur de température C2 peut être disposé sur un disque 63 ou sur un stator de la turbine basse pression. Le premier module 601 du dispositif de contrôle 600 compare alors les mesures issues du ou des capteurs de température Cl avec un ou plusieurs seuils de températures aptes à identifier un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60. Ainsi, à titre d'exemple, si les mesures de températures réceptionnées par le premier module 601 sont supérieures à un seuil de température caractérisant un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60, le second module 602 déduit un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60 et de la purge en air chaud des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Dans un autre exemple nonillustré, au moins un capteur de température peut également être positionné dans une enceinte de la turbine haute pression 50 ou sur une pièce constitutive de celle-ci afin d'identifier de manière analogue un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50.In another embodiment, at least one temperature sensor C2 is arranged in the low pressure turbine 60 in order to determine the temperature of the latter. Thus, in the example of FIG. 2, a temperature sensor C2 is placed in the enclosure 68 of the low pressure turbine 60 and measures the temperature within it. More generally, in other examples not illustrated, at least one temperature sensor C2 is placed on at least one component of the low pressure turbine 60, the measurement of the temperature of this component providing information to the control device 600 representative of the cooling state of the low pressure turbine 60. As an example, at least one temperature sensor C2 can be placed on a disk 63 or on a stator of the low pressure turbine. The first module 601 of the control device 600 then compares the measurements coming from the temperature sensor (s) C1 with one or more temperature thresholds capable of identifying a malfunction of the cooling of the low pressure turbine 60. Thus, for example, if the temperature measurements received by the first module 601 are greater than a temperature threshold characterizing a malfunction of the cooling of the low pressure turbine 60, the second module 602 deduces a malfunction of the cooling of the low pressure turbine 60 and of the purging in hot air from stages 51, 61, 62 of the high pressure turbines 50 and low pressure 60. In another example not illustrated, at least one temperature sensor can also be positioned in an enclosure of the high pressure turbine 50 or on a component part of this in order to identify in a similar way a malfunction of the cooling of the high turbine pressure 50.

Un dysfonctionnement peut, à titre d'exemple, résulter d'une défaillance d'un joint d'étanchéité d'une des turbines haute pression 50 ou basse pression 60, par exemple le joint labyrinthe 69 de la turbine basse pression 60, ou encore d'une défaillance d'un des canaux 200, 200-1, 2002, 200-3, 200-4. Quel que soit l'origine de ce dysfonctionnement, celui-ci se manifeste par une baisse de la pression d'air de refroidissement acheminé vers les turbines haute pression 50 et basse pression 60, entraînant alors un réchauffement de celles-ci.A malfunction may, for example, result from a failure of a seal of one of the high pressure turbines 50 or low pressure 60, for example the labyrinth seal 69 of the low pressure turbine 60, or else a failure of one of the channels 200, 200-1, 2002, 200-3, 200-4. Whatever the origin of this malfunction, it manifests itself by a drop in the pressure of the cooling air supplied to the high pressure 50 and low pressure 60 turbines, thereby causing them to heat up.

Afin de parer un risque de surchauffe de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60, si le second module 602 identifie à partir des mesures de températures issues du ou des capteurs de température C2 un dysfonctionnement du refroidissement d'une de ces turbines, le dispositif de contrôle 600 commande le fonctionnement du dispositif de vanne 400 dans le second mode de fonctionnement.In order to ward off a risk of overheating of the high pressure turbine 50 and / or of the low pressure turbine 60, if the second module 602 identifies from temperature measurements from the temperature sensor (s) C2 a malfunction of the cooling of a of these turbines, the control device 600 controls the operation of the valve device 400 in the second operating mode.

A titre d'exemple, si suite à la situation initiale nominale illustrée sur la figure 4, une mesure de température issue d'un capteur de température C2 conduit à identifier un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60, le dispositif de commande 600 commande une rotation de l'obturateur 404 autour de l'axe X, de manière à se positionner comme sur la figure 5. Sur cette figure, l'obturateur 404 est positionné entre deux canaux 200-1, 200-4 de circulation d'air sans obstruer ces derniers. Ainsi, conformément au deuxième mode de fonctionnement, aucun canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air n'est obstrué et la turbine est refroidie au juste besoin à partir de la fraction d'air A circulant au travers l'ensemble de ces canaux. Avantageusement, dans cet exemple la turbine basse pression 60 est refroidie au juste besoin grâce au surdimensionnement du nombre de canaux. En effet, bien que la seule utilisation de mesures de température ne permette pas de remonter aux causes du dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60, par exemple de discriminer le dysfonctionnement d'un canal 200 de circulation d'air d'une défaillance d'un joint d'étanchéité, le surdimensionnement du nombre de canaux et l'utilisation de l'ensemble de ces derniers pour acheminer de l'air de refroidissement permet de compenser toute chute momentanée de pression dans la turbine basse pression 60.By way of example, if following the nominal initial situation illustrated in FIG. 4, a temperature measurement originating from a temperature sensor C2 leads to identifying a malfunction of the cooling of the low pressure turbine 60, the control device 600 controls a rotation of the shutter 404 around the X axis, so as to position itself as in FIG. 5. In this figure, the shutter 404 is positioned between two channels 200-1, 200-4 for circulation of air without obstructing these. Thus, in accordance with the second operating mode, no air circulation channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 is obstructed and the turbine is cooled to the just need from the fraction of air A circulating through all of these channels. Advantageously, in this example the low pressure turbine 60 is cooled to the just need by virtue of the oversizing of the number of channels. Indeed, although the only use of temperature measurements does not allow to go back to the causes of the malfunction of the cooling of the low pressure turbine 60, for example to discriminate the malfunction of an air circulation channel 200 from a failure of a seal, the oversizing of the number of channels and the use of all of these to supply cooling air makes it possible to compensate for any momentary drop in pressure in the low pressure turbine 60.

Dans un autre mode de réalisation, on peut également combiner les modes de réalisation décrits ci-dessus, c'est-à-dire utiliser à la fois des capteurs de pression Cl et au moins un capteur de température, par exemple le capteur de température C2 de la turbine basse pression 60. Le dispositif de contrôle 600 peut alors discriminer la cause d'un dysfonctionnement du refroidissement des turbines haute pression 50 ou basse pression 60 et adapter le mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400 en fonction de la cause identifiée. A titre d'exemple, si le dispositif de contrôle 600 détecte une chute de pression dans un des canaux 200 et une augmentation de la température dans la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 déduit que le dysfonctionnement est lié au canal de circulation d'air présentant une chute de pression. Le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 dans le premier mode de fonctionnement de manière à ce que l'obturateur 404 vienne interdire la circulation d'air dans le canal présentant une chute de pression. Toujours dans le même exemple, si le dispositif de contrôle 600 ne détecte pas de chute de pression dans un des canaux 200 et détecte pourtant une augmentation de la température dans la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 déduit une défaillance d'étanchéité dans la turbine. Le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 dans le deuxième mode de fonctionnement, de manière à ce que l'ensemble des canaux 200 de circulation d'air alimentent en air de refroidissement la turbine basse pression 60 pour refroidir celle-ci au juste besoin. L'exemple décrit ici utilise un capteur de température C2 disposé dans la turbine basse pression 60. Dans un autre exemple de ce mode de réalisation, et de manière analogue, un capteur de température disposé dans la turbine haute pression 50 peut permettre de discriminer le dysfonctionnement d'un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air d'une défaillance d'étanchéité de cette turbine. Encore une fois, le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 de manière analogue. Par ailleurs, il est entendu que la défaillance, par exemple la rupture, d'un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air peut être détectée par d'autres moyens que des capteurs de pression, par exemple par détection de courants ou de vibrations.In another embodiment, it is also possible to combine the embodiments described above, that is to say use both pressure sensors C1 and at least one temperature sensor, for example the temperature sensor C2 of the low pressure turbine 60. The control device 600 can then discriminate the cause of a malfunction of the cooling of the high pressure 50 or low pressure 60 turbines and adapt the operating mode of the valve device 400 according to the identified cause. . For example, if the control device 600 detects a pressure drop in one of the channels 200 and an increase in the temperature in the low-pressure turbine 60, the control device 600 deduces that the malfunction is linked to the circulation channel pressure drop. The control device 600 then controls the valve device 400 in the first operating mode so that the shutter 404 prevents the circulation of air in the channel having a pressure drop. Still in the same example, if the control device 600 does not detect a pressure drop in one of the channels 200 and yet detects an increase in the temperature in the low-pressure turbine 60, the control device 600 deduces a sealing failure in the turbine. The control device 600 then controls the valve device 400 in the second operating mode, so that all of the air circulation channels 200 supply cooling air to the low pressure turbine 60 to cool it. just need. The example described here uses a temperature sensor C2 disposed in the low pressure turbine 60. In another example of this embodiment, and similarly, a temperature sensor disposed in the high pressure turbine 50 can make it possible to discriminate between the malfunction of an air circulation channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 of a sealing failure of this turbine. Again, the control device 600 then controls the valve device 400 in a similar manner. Furthermore, it is understood that the failure, for example the rupture, of a channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 of air circulation can be detected by means other than pressure sensors, for example by detecting currents or vibrations.

Dans un autre mode de réalisation, un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60 peut être détecté à partir d'un capteur de pression C3 mesurant la pression dans le collecteur 300 d'air de refroidissement (exemple illustré sur la figure 1), dans l'enceinte de la turbine haute pression 50 ou dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60. Les mesures de pression issues du capteur de pression C3 sont communiquées au premier module 601 du dispositif de contrôle 600. Le premier moduleIn another embodiment, a malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 or the low pressure turbine 60 can be detected from a pressure sensor C3 measuring the pressure in the cooling air manifold 300 (example illustrated in FIG. 1), in the enclosure of the high pressure turbine 50 or in the enclosure 68 of the low pressure turbine 60. The pressure measurements coming from the pressure sensor C3 are communicated to the first module 601 of the control device 600. The first module

601 compare alors les mesures reçues à un seuil de pression lié à un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60. Si la pression mesurée est inférieure à ce seuil, le second module 602 identifie un dysfonctionnement lié au refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60. Afin de parer un risque de surchauffe de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60, si le second module 602 identifie à partir des mesures de pression, issues d'un ou plusieurs capteurs de température, par exemple du capteur de pression C3, un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 commande le fonctionnement du dispositif de vanne 400 dans le second mode de fonctionnement. Avantageusement, les turbines haute pression 50 et basse pression 60 sont alors refroidies au juste besoin grâce au surdimensionnement du nombre de canaux 200 de circulation d'air. En effet, bien que la seule utilisation de mesures de pression ne permette pas de remonter aux causes du dysfonctionnement du refroidissement de ces turbines, par exemple de discriminer le dysfonctionnement d'un canal 200 d'une défaillance d'un joint d'étanchéité, le surdimensionnement du nombre de canaux 200 et l'utilisation de l'ensemble de ces derniers pour acheminer de l'air de refroidissement à destination de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60 permet de compenser toute chute momentanée de pression dans celles-ci.601 then compares the measurements received with a pressure threshold linked to a malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 or of the low pressure turbine 60. If the pressure measured is less than this threshold, the second module 602 identifies a malfunction linked to the cooling of the high pressure turbine 50 or of the low pressure turbine 60. In order to ward off a risk of overheating of the high pressure turbine 50 or of the low pressure turbine 60, if the second module 602 identifies from the pressure measurements, from of one or more temperature sensors, for example of the pressure sensor C3, a malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 or the low pressure turbine 60, the control device 600 controls the operation of the valve device 400 in the second mode of operation. Advantageously, the high-pressure 50 and low-pressure turbines 60 are then cooled to the just need as a result of the oversizing of the number of air circulation channels 200. Indeed, although the only use of pressure measurements does not allow to go back to the causes of the dysfunction of the cooling of these turbines, for example to discriminate the dysfunction of a channel 200 from a failure of a seal, oversizing the number of channels 200 and using all of them to supply cooling air to the high pressure turbine 50 and the low pressure turbine 60 compensates for any momentary pressure drop in them.

Dans un autre mode de réalisation, on peut également combiner l'utilisation des capteurs de pression Cl destinés aux canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air avec l'utilisation d'un capteur de pression, par exemple le capteur de pression C3 lorsque ce dernier mesure la pression dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60. Le dispositif de contrôle 600 peut alors discriminer la cause d'un dysfonctionnement du refroidissement d'une des turbines et adapter le mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400 en fonction de la cause identifiée. A titre d'exemple, si le dispositif de contrôle 600 détecte une chute de pression dans un des canaux 200 et également une chute de pression dans la cavité 68 de la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 déduit que le dysfonctionnement est lié au canal présentant une chute de pression. Le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 dans le premier mode de fonctionnement de manière à ce que l'obturateur 404 vienne interdire la circulation d'air dans le canal présentant une chute de pression. Toujours dans le même exemple, si le dispositif de contrôle 600 ne détecte pas de chute de pression dans un des canaux 200 et détecte pourtant une chute de pression dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle déduit une défaillance d'étanchéité dans la turbine basse pression 60 et commande alors le dispositif de vanne 400 dans le deuxième mode de fonctionnement, de manière à ce que l'ensemble des canaux 200 de circulation d'air alimentent en air de refroidissement la turbine basse pression 60. La détection d'une chute de pression dans la turbine haute pression 50 peut être détectée de manière analogue en utilisant un capteur de pression disposé dans celle-ci.In another embodiment, it is also possible to combine the use of the pressure sensors Cl intended for the channels 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 of air circulation with the use of a pressure sensor, for example the pressure sensor C3 when the latter measures the pressure in the enclosure 68 of the low pressure turbine 60. The control device 600 can then discriminate the cause of a cooling malfunction in one of the turbines and adapt the operating mode of the valve device 400 according to the identified cause. For example, if the control device 600 detects a pressure drop in one of the channels 200 and also a pressure drop in the cavity 68 of the low pressure turbine 60, the control device 600 deduces that the malfunction is related to the channel with a pressure drop. The control device 600 then controls the valve device 400 in the first operating mode so that the shutter 404 prevents the circulation of air in the channel having a pressure drop. Still in the same example, if the control device 600 does not detect a pressure drop in one of the channels 200 and yet detects a pressure drop in the enclosure 68 of the low-pressure turbine 60, the control device deduces a failure in the low pressure turbine 60 and then controls the valve device 400 in the second operating mode, so that all of the air circulation channels 200 supply cooling air to the low pressure turbine 60 The detection of a pressure drop in the high pressure turbine 50 can be detected in a similar manner using a pressure sensor disposed therein.

Par ailleurs, comme illustré sur la figure 1, des clapets anti-retours 201 peuvent être disposés au niveau des sorties 200a des canaux 200. Les clapets anti-retours 201 ont pour fonction de minimiser les effets sur le prélèvement d'air du compresseur haute pression 30 en cas de défaillance d'un des canaux 200 de circulation d'air. Le risque de pertes d'air de refroidissement s'en voit ainsi limité.Furthermore, as illustrated in FIG. 1, non-return valves 201 can be arranged at the outlets 200a of the channels 200. The non-return valves 201 have the function of minimizing the effects on the air intake of the high compressor. pressure 30 in the event of failure of one of the air circulation channels 200. The risk of loss of cooling air is thus limited.

Les modes de réalisation décrits ci-dessus présentent les avantages suivants. Les modes de réalisation proposés se basent sur l'existence d'un surdimensionnement du nombre de canaux 200 de circulation d'air. La mise en œuvre du dispositif de vanne 400 permet de tirer profit de ce surdimensionnement pour optimiser la consommation spécifique de carburant de la turbomachine 100. Plus précisément, ce surdimensionnement est utilisé de manière sélective grâce au dispositif de vanne 400.The embodiments described above have the following advantages. The proposed embodiments are based on the existence of an oversizing of the number of air circulation channels 200. The implementation of the valve device 400 makes it possible to take advantage of this oversizing to optimize the specific fuel consumption of the turbomachine 100. More specifically, this oversizing is used selectively thanks to the valve device 400.

Dans une situation nominale, c'est-à-dire en l'absence de dysfonctionnement du refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60, le dispositif de vanne 400 est commandé selon le premier mode de fonctionnement. Un des canaux 200, 200-1, 200-2, 2003, 200-4 de circulation d'air est alors obturé et un nombre de canaux de circulation d'air correspondant au juste besoin du refroidissement de ces turbines est utilisé pour acheminer une fraction d'air A vers celles-ci.In a nominal situation, that is to say in the absence of malfunction of the cooling of the high pressure turbines 50 and low pressure 60, the valve device 400 is controlled according to the first operating mode. One of the air circulation channels 200, 200-1, 200-2, 2003, 200-4 is then closed and a number of air circulation channels corresponding to the just need for cooling of these turbines is used to convey a fraction of air A towards them.

En cas de défaillance d'un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air, le dispositif de vanne 400 est commandé dans la première configuration de manière à interdire la circulation dans le canal défaillant. Dans le premier mode de fonctionnement, l'ensemble des canaux de circulation d'air n'est donc pas utilisé et les turbines haute pression 50 et basse pression 60 sont toujours refroidies au juste besoin, aussi bien en situation nominale que suite à la détection d'un dysfonctionnement.In the event of failure of an air circulation channel 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4, the valve device 400 is controlled in the first configuration so as to prevent circulation in the faulty channel. In the first operating mode, all of the air circulation channels are therefore not used and the high pressure 50 and low pressure 60 turbines are always cooled to the just need, both in nominal situation and following detection. of a malfunction.

Dans le premier mode de fonctionnement, le dispositif de vanne 400 met donc à profit le surdimensionnement du nombre de canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air pour refroidir les turbines haute pression 50 et basse pression 60 au juste besoin, avec un nombre de canaux constants (ici égal à trois). Dans les exemples décrit ci-dessus, l'utilisation de trois canaux de circulation d'air sur quatre permet de fournir ce refroidissement au juste besoin. Ainsi, seule une quantité d'air réellement nécessaire au refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60 est prélevée sur le compresseur haute pression 30, et la consommation spécifique en carburant de la turbomachine 100 est minimisée.In the first operating mode, the valve device 400 therefore takes advantage of the oversizing of the number of air circulation channels 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 to cool the high pressure turbines 50 and low pressure 60 as needed, with a number of constant channels (here equal to three). In the examples described above, the use of three out of four air circulation channels makes it possible to provide this cooling when needed. Thus, only a quantity of air actually necessary for cooling the high pressure 50 and low pressure turbines 60 is taken from the high pressure compressor 30, and the specific fuel consumption of the turbomachine 100 is minimized.

Le deuxième mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400 tire quant à lui profit du surdimensionnement du nombre de canaux 200 de circulation d'air, pour n'autoriser la circulation de l'air dans tous les canaux que lorsque cela est réellement nécessaire. Ce deuxième mode de fonctionnement est commandé de manière sélective par le dispositif de contrôle 600 et permet de compenser la défaillance d'un canal ou d'une étanchéité dans les turbines haute pression 50 ou basse pression 60. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, les performances globales de la turbomachine 100 se voient dégradées au profit du refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Néanmoins, une telle diminution des performances de la turbomachine 100 demeure peu fréquente. Le deuxième mode de fonctionnement est en effet uniquement commandé en cas de de détection d'un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60 et en l'absence de détection d'une défaillance d'un des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air. Autrement dit, le surdimensionnement du nombre de canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air est utilisé de manière sélective par le dispositif de vanne 400.The second operating mode of the valve device 400 takes advantage of the oversizing of the number of air circulation channels 200, in order to allow the circulation of air in all the channels only when it is really necessary. This second operating mode is selectively controlled by the control device 600 and makes it possible to compensate for the failure of a channel or of a seal in the high pressure 50 or low pressure 60 turbines. In this second operating mode, the overall performance of the turbomachine 100 is degraded in favor of the cooling of the high pressure 50 and low pressure 60 turbines. However, such a reduction in the performance of the turbomachine 100 remains infrequent. The second operating mode is in fact only controlled in the event of detection of a malfunction of the cooling of the high pressure turbine 50 or of the low pressure turbine 60 and in the absence of detection of a failure of one of the channels. 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 of air circulation. In other words, the oversizing of the number of air circulation channels 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 is used selectively by the valve device 400.

A l'inverse, les surdimensionnements des circuits de refroidissement de l'état de l'art impliquent des sur-prélèvements d'air sur le compresseur haute pression 30 durant l'ensemble du fonctionnement nominal de la turbomachine 100. Ces sur-prélèvements conduisent alors à une 5 dégradation des performances globales de la turbomachine 100 en l'absence de défaillance dans celle-ci.Conversely, the oversizing of the state-of-the-art cooling circuits imply overshoots of air on the high-pressure compressor 30 during the entire nominal operation of the turbomachine 100. These overshoots lead then to a degradation of the overall performance of the turbomachine 100 in the absence of failure therein.

Avantageusement, les modes de réalisations proposés ci-dessus permettent l'obtention d'une fonctionnalité de secours performante pour le refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60 et la 10 purge des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Cette fonctionnalité de refroidissement répond par ailleurs parfaitement aux exigences de sécurité aéronautiques. Sur la base de ces modes de réalisation, il a été évalué, pour toutes phases de fonctionnement de la turbomachine 100, qu'il est possible d'obtenir pour le 15 circuit de refroidissement décrit ci-dessus un gain de l'ordre de 30% en consommation spécifique de carburant.Advantageously, the embodiments proposed above make it possible to obtain an efficient standby functionality for cooling the high pressure 50 and low pressure 60 turbines and the purging of the stages 51, 61, 62 of the high pressure turbines 50 and low pressure 60. This cooling functionality also perfectly meets aeronautical safety requirements. On the basis of these embodiments, it has been evaluated, for all operating phases of the turbomachine 100, that it is possible to obtain a gain of the order of 30 for the cooling circuit described above. % in specific fuel consumption.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Turbomachine (100) d'aéronef comprenant un compresseur haute pression (30), au moins une turbine (50, 60)au moins un conduit de prélèvement (500) apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression (30), une pluralité de canaux (200) de circulation d'air de refroidissement aptes à acheminer ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine (50, 60), et un dispositif de vanne (400) raccordé entre ledit au moins un conduit de prélèvement (500) et lesdits canaux (200) de circulation d'air de refroidissement, caractérisé en ce que chaque canal (200) est en communication sélective avec le compresseur haute pression (30) par l'intermédiaire du dispositif de vanne (400), et en ce que le dispositif de vanne (400) est configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement interdire la circulation d'air dans un des canaux (200) et à autoriser la circulation d'air dans les autres canaux (200), et dans un second mode de fonctionnement autoriser la circulation d'air dans tous les canaux (200).1. Aircraft turbomachine (100) comprising a high pressure compressor (30), at least one turbine (50, 60) at least one bleed pipe (500) capable of taking a fraction of cooling air from a flow air circulating in the high pressure compressor (30), a plurality of cooling air circulation channels (200) capable of conveying said fraction of cooling air to said at least one turbine (50, 60) , and a valve device (400) connected between said at least one sampling duct (500) and said cooling air circulation channels (200), characterized in that each channel (200) is in selective communication with the high pressure compressor (30) via the valve device (400), and in that the valve device (400) is configured to, in a first operating mode, prohibit the circulation of air in one of the channels ( 200) and to allow air circulation in the other channels ( 200), and in a second operating mode allow air circulation in all the channels (200). 2. Turbomachine (100) selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif de contrôle (600) configuré pour détecter un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine (50, 60), et en cas de détection commander le dispositif de vanne (400) pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement.2. Turbomachine (100) according to claim 1, further comprising a control device (600) configured to detect a possible malfunction of the cooling of said at least one turbine (50, 60), and in case of detection control the device valve (400) so that it operates in the first operating mode or in the second operating mode. 3. Turbomachine (100) selon la revendication 2, comprenant en outre, pour chaque canal (200), au moins un capteur de pression (Cl), le dispositif de contrôle (600) comprenant un premier module (601) configuré pour comparer des mesures de pression pour au moins deux canaux (200) distincts et un second module (602) configuré pour identifier un éventuel dysfonctionnement d'un canal (200) lorsqu'une mesure de pression pour un premier canal est inférieure à une mesure de pression d'au moins un deuxième canal et que la valeur absolue de la différence de pression mesurée entre le premier canal et le deuxième canal est supérieure à un seuil, le dispositif de contrôle (600) étant configuré en outre pour, dans le cas où le deuxième module (602) détecte un dysfonctionnement d'un canal (200), commander le fonctionnement du dispositif de vanne (400) dans le premier mode de fonctionnement de manière à interdire la circulation d'air dans ledit premier canal pour lequel un dysfonctionnement a été identifié.3. The turbomachine (100) according to claim 2, further comprising, for each channel (200), at least one pressure sensor (Cl), the control device (600) comprising a first module (601) configured to compare pressure measurements for at least two separate channels (200) and a second module (602) configured to identify a possible malfunction of a channel (200) when a pressure measurement for a first channel is less than a pressure measurement d '' at least a second channel and that the absolute value of the pressure difference measured between the first channel and the second channel is greater than a threshold, the control device (600) being further configured for, in the case where the second module (602) detects a malfunction of a channel (200), controls the operation of the valve device (400) in the first operating mode so as to prevent the circulation of air in said first channel for which a malfunction has been identified. 4. Turbomachine (100) selon les revendications 2 ou 3, comprenant au moins un capteur de température (C2) configuré pour déterminer une température de ladite au moins une turbine (50, 60), le dispositif de contrôle (600) étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne (400) dans le second mode de fonctionnement si la température de ladite au moins une turbine (50, 60) est supérieure à un seuil de température.4. Turbomachine (100) according to claims 2 or 3, comprising at least one temperature sensor (C2) configured to determine a temperature of said at least one turbine (50, 60), the control device (600) being furthermore configured to control the operation of the valve device (400) in the second operating mode if the temperature of said at least one turbine (50, 60) is greater than a temperature threshold. 5. Turbomachine (100) selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un capteur de température (C2) est disposé dans une enceinte (68), sur un disque (63), ou sur un stator (65) de ladite au moins une turbine (50, 60).5. A turbomachine (100) according to claim 4, wherein said at least one temperature sensor (C2) is disposed in an enclosure (68), on a disc (63), or on a stator (65) of said at least a turbine (50, 60). 6. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un collecteur d'air (300) de refroidissement raccordé, d'une part, à une extrémité (200a) de chaque canal (200) et, d'autre part, à un distributeur creux (70) de ladite au moins une turbine (50, 60).6. Turbomachine (100) according to any one of claims 1 to 5, comprising a cooling air collector (300) connected, on the one hand, to one end (200a) of each channel (200) and, d on the other hand, to a hollow distributor (70) of said at least one turbine (50, 60). 7. Turbomachine (100) selon la revendication 6 en combinaison avec la revendication 2, comprenant au moins un capteur de pression (C3) configuré pour déterminer la pression dans le collecteur d'air (300) de refroidissement, le dispositif de contrôle (600) étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne (400) dans le second mode de fonctionnement si la pression dans le collecteur d'air (300) est inférieure à un seuil de pression.7. A turbomachine (100) according to claim 6 in combination with claim 2, comprising at least one pressure sensor (C3) configured to determine the pressure in the cooling air manifold (300), the control device (600 ) being further configured to control the operation of the valve device (400) in the second mode of operation if the pressure in the air manifold (300) is less than a pressure threshold. 8. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le dispositif de vanne (400) comprend une pluralité de sorties (403) raccordées chacune à un canal (200) et un obturateur (404) mobile en rotation autour d'un axe de révolution (X) du dispositif de vanne (400), les sorties (403) étant réparties circonférentiellement autour de l'axe de révolution (X) du dispositif de vanne (400), et l'obturateur (404) étant configuré pour obstruer un unique canal (200-1, 200-2, 200-3, 2004) dans le premier mode de fonctionnement du dispositif de vanne (400) et pour être disposé entre deux canaux (200-1, 200-4) dans le second mode de fonctionnement du dispositif de manière à n'obstruer aucun des canaux (200-1, 200-2, 200-3, 200-4).8. Turbomachine (100) according to any one of claims 1 to 7, in which the valve device (400) comprises a plurality of outlets (403) each connected to a channel (200) and a shutter (404) movable in rotation about an axis of revolution (X) of the valve device (400), the outlets (403) being distributed circumferentially around the axis of revolution (X) of the valve device (400), and the shutter ( 404) being configured to obstruct a single channel (200-1, 200-2, 200-3, 2004) in the first operating mode of the valve device (400) and to be arranged between two channels (200-1, 200 -4) in the second mode of operation of the device so as not to obstruct any of the channels (200-1, 200-2, 200-3, 200-4). 9. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant quatre canaux (200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4) de circulation d'air de refroidissement en communication sélective avec le compresseur haute pression (30) par l'intermédiaire du dispositif vanne (400).9. Turbomachine (100) according to any one of claims 1 to 8, comprising four channels (200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4) for cooling air circulation in selective communication with the high pressure compressor (30) via the valve device (400). 10. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle ladite au moins une turbine (50, 60) est une turbine haute pression (50) ou une turbine basse pression (60).10. Turbomachine (100) according to any one of claims 1 to 9, wherein said at least one turbine (50, 60) is a high pressure turbine (50) or a low pressure turbine (60). 11. Procédé de refroidissement d'au moins une turbine (50, 60) dans une turbomachine (100), comprenant une étape de prélèvement par au moins un conduit de prélèvement (500) d'une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans un compresseur haute pression (30) de la turbomachine (100), une étape d'acheminement de ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine (50, 60) via une pluralité de canaux (200) de circulation d'air de refroidissement, lesdits canaux (200) étant raccordés audit au moins un conduit de prélèvement (500) via un dispositif de vanne (400), ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de sélection du mode de fonctionnement du dispositif de vanne (400) en fonction de l'état de refroidissement de ladite au moins une turbine (50, 60), le dispositif de vanne (400) comprenant un premier mode de fonctionnement interdisant la circulation d'air dans un des canaux (200) et autorisant la circulation d'air dans les autres canaux (200), et un second mode de fonctionnement autorisant la circulation d'air dans tous les canaux (200).11. A method of cooling at least one turbine (50, 60) in a turbomachine (100), comprising a step of sampling by at least one sampling conduit (500) of a fraction of cooling air from a air flow circulating in a high pressure compressor (30) of the turbomachine (100), a step of conveying said fraction of cooling air to said at least one turbine (50, 60) via a plurality of cooling air circulation channels (200), said channels (200) being connected to said at least one sampling conduit (500) via a valve device (400), this method being characterized in that it comprises a step for selecting the operating mode of the valve device (400) as a function of the cooling state of said at least one turbine (50, 60), the valve device (400) comprising a first operating mode prohibiting the circulation of in one of the channels (200) and allowing circulation tion of air in the other channels (200), and a second operating mode allowing the circulation of air in all the channels (200). 12. Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre une détection par un dispositif de contrôle (600) d'un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine (50, 60), et, en cas de détection d'un dysfonctionnement, une commande du 5 dispositif de vanne (400) pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement.12. The method of claim 11, further comprising detection by a control device (600) of a possible malfunction of the cooling of said at least one turbine (50, 60), and, in the event of detection of a malfunction , a control of the valve device (400) so that it operates in the first operating mode or in the second operating mode.
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