FR3097907A1 - Active control of the high pressure compressor cooling flow - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne une turbomachine comprenant un circuit de refroidissement comprenant une première conduite (19) configurée pour amener un premier fluide (S1) dans l’enceinte (13, 13b) du palier avant (11, 12) et une deuxième conduite (21) configurée pour amener un deuxième fluide (S2) au niveau du compresseur haute pression (3). La première conduite (19) et la deuxième conduite (21) comprennent chacune une entrée (20, 22) distinctes, l’entrée (20) de la première conduite (19) s’étendant en amont de l’entrée (22) de la deuxième conduite (21). Par ailleurs, la turbomachine comprend un dispositif d’ajustement (23) d’un débit du deuxième fluide (S2) dans la deuxième conduite (21), ledit dispositif d’ajustement (23) comprenant un contrôleur (24) configuré pour modifier ledit débit en fonction d’une phase de vol de la turbomachine (7). Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a turbomachine comprising a cooling circuit comprising a first pipe (19) configured to supply a first fluid (S1) into the enclosure (13, 13b) of the front bearing (11, 12) and a second pipe (21). ) configured to bring a second fluid (S2) to the high pressure compressor (3). The first pipe (19) and the second pipe (21) each comprise a separate inlet (20, 22), the inlet (20) of the first pipe (19) extending upstream of the inlet (22) of the second line (21). Furthermore, the turbomachine comprises a device (23) for adjusting a flow rate of the second fluid (S2) in the second pipe (21), said adjusting device (23) comprising a controller (24) configured to modify said flow rate as a function of a phase of flight of the turbomachine (7). Figure for the abstract: Fig. 1

Description

Contrôle actif du débit de refroidissement du compresseur haute pressionActive control of high pressure compressor cooling flow

La présente invention concerne le domaine des moteurs à turbine à gaz, et plus précisément la régulation de la température d’un compresseur haute pression dans un moteur à turbine à gaz.The present invention relates to the field of gas turbine engines, and more specifically to the regulation of the temperature of a high pressure compressor in a gas turbine engine.

De manière connue en soi, une turbomachine à double flux comprend généralement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz, une soufflante, éventuellement logée dans un carter de soufflante. La soufflante comporte un disque de soufflante (ou rotor) pourvu d'aubes à sa périphérie qui, lorsqu'elles sont mises en rotation, entraînent un flux d’air dans la turbomachine. La masse d’air aspirée par la soufflante est divisée en un flux primaire, qui circule dans une veine primaire, et en un flux secondaire, qui est concentrique avec le flux primaire et circule dans une veine secondaire.In a manner known per se, a dual-flow turbomachine generally comprises, from upstream to downstream in the direction of gas flow, a fan, possibly housed in a fan casing. The fan comprises a fan disc (or rotor) provided with blades at its periphery which, when they are rotated, cause a flow of air in the turbomachine. The mass of air sucked in by the fan is divided into a primary flow, which circulates in a primary vein, and a secondary flow, which is concentric with the primary flow and circulates in a secondary vein.

L’espace d’écoulement primaire traverse un corps primaire comprenant un ou plusieurs étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère d’échappement des gaz.The primary flow space passes through a primary body comprising one or more compressor stages, for example a low pressure compressor and a high pressure compressor, a combustion chamber, one or more turbine stages, for example a high pressure turbine and a low pressure turbine, and a gas exhaust nozzle.

Typiquement, la turbine basse pression entraine en rotation le compresseur basse pression et la soufflante par l’intermédiaire d’un premier arbre, dit arbre basse pression, tandis que la turbine haute pression entraine en rotation le compresseur haute pression par l’intermédiaire d’un deuxième arbre, dit arbre haute pression. L’arbre basse pression est généralement logé dans l’arbre haute pression, lesdits arbres étant fixés aux parties fixes du turboréacteur par l’intermédiaire de paliers.Typically, the low pressure turbine rotates the low pressure compressor and the fan via a first shaft, called the low pressure shaft, while the high pressure turbine rotates the high pressure compressor via a second shaft, called the high-pressure shaft. The low pressure shaft is generally housed in the high pressure shaft, said shafts being fixed to the fixed parts of the turbojet engine via bearings.

Les compresseurs sont réalisés sous la forme d'une succession d'étages comprenant chacun une roue d'aubes mobiles (rotor) tournant devant une roue d'aubes fixes (stator, ou redresseurs).The compressors are made in the form of a succession of stages each comprising a wheel of moving blades (rotor) rotating in front of a wheel of fixed blades (stator, or rectifiers).

Le rotor du compresseur haute pression nécessite d’être ventilé par un fluide de refroidissement, généralement de l’air, afin de garantir la tenue mécanique des pièces par la maîtrise de la température maximale atteinte en fonctionnement, le respect des objectifs en termes de durée de vie grâce à la réduction des gradients thermiques au sein du rotor, et le contrôle des jeux radiaux en sommet de roue mobile et sous les redresseurs en harmonisant les comportements thermiques du rotor et du carter.The rotor of the high pressure compressor needs to be ventilated by a cooling fluid, generally air, in order to guarantee the mechanical strength of the parts by controlling the maximum temperature reached in operation, respecting the objectives in terms of duration life thanks to the reduction of thermal gradients within the rotor, and the control of radial clearances at the top of the moving wheel and under the rectifiers by harmonizing the thermal behavior of the rotor and the casing.

Ce fluide de refroidissement sert également à la maitrise du comportement thermique de l’arbre basse pression et en fin de compte des jeux axiaux de la turbine basse pression et de la longueur moteur.This cooling fluid is also used to control the thermal behavior of the low pressure shaft and ultimately the axial clearances of the low pressure turbine and the engine length.

Par ailleurs, l’enceinte qui loge le palier avant de l’arbre haute pression doit être pressurisée quelle que soit la phase de fonctionnement de la turbomachine pour éviter les fuites d’huile. Cette pressurisation est alors assurée par le fluide de refroidissement.Furthermore, the enclosure that houses the front bearing of the high-pressure shaft must be pressurized regardless of the operating phase of the turbomachine to prevent oil leaks. This pressurization is then ensured by the cooling fluid.

Généralement, le fluide de refroidissement est prélevé en amont du compresseur haute pression afin que la perte de performance de la turbomachine soit la plus faible possible (en particulier en phase de croisière). Cela permet en outre de limiter la température de la partie de ce fluide qui est utilisée pour pressuriser l’enceinte et donc d’éviter une dégradation accélérée de l’huile de lubrification.Generally, the cooling fluid is taken upstream of the high-pressure compressor so that the loss of performance of the turbomachine is as low as possible (in particular in the cruising phase). This also makes it possible to limit the temperature of the part of this fluid which is used to pressurize the containment and therefore to avoid accelerated degradation of the lubricating oil.

Toutefois, le débit du fluide de refroidissement est dimensionné en fonction du point de fonctionnement le plus critique en termes de température, c’est-à-dire pendant la phase de décollage. Il en découle que ce débit est surdimensionné pour les autres phases de vol, et en particulier pour la phase de croisière.However, the coolant flow is sized according to the most critical operating point in terms of temperature, i.e. during the take-off phase. It follows that this flow rate is oversized for the other flight phases, and in particular for the cruising phase.

Un but de l’invention est de proposer une turbomachine comprenant un circuit de refroidissement pouvant être optimisé selon les phases de fonctionnement de la turbomachine afin d’obtenir un gain en performance et qui soit en outre capable de pressuriser suffisamment une enceinte de palier, tout en respectant les températures de fonctionnement optimales des différentes pièces du moteur.An object of the invention is to provide a turbomachine comprising a cooling circuit that can be optimized according to the operating phases of the turbomachine in order to obtain a gain in performance and which is also capable of sufficiently pressurizing a bearing enclosure, while respecting the optimum operating temperatures of the various parts of the engine.

Pour cela, l’invention propose une turbomachine comprenant :
- un premier corps comprenant un premier compresseur et un premier arbre entrainant le premier compresseur,
- un deuxième corps comprenant un deuxième compresseur et un deuxième arbre entrainant le deuxième compresseur, ledit deuxième compresseur s’étendant en aval du premier compresseur,
- un carter intermédiaire, agencé entre le premier compresseur et le deuxième compresseur et définissant une veine d’écoulement,
- un palier configuré pour guider le deuxième arbre par rapport au carter intermédiaire, ledit palier étant logé dans une enceinte, et
- un circuit de refroidissement, comprenant une première conduite configurée pour amener un premier fluide dans l’enceinte et une deuxième conduite configurée pour amener un deuxième fluide au niveau du deuxième compresseur,
- un dispositif d’ajustement d’un débit du deuxième fluide dans la deuxième conduite, ledit dispositif d’ajustement comprenant un contrôleur configuré pour modifier ledit débit en fonction d’une phase de vol de la turbomachine, et en ce que la première conduite et la deuxième conduite comprennent chacune une entrée distinctes, l’entrée de la première conduite s’étendant en amont, par rapport au sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine, de l’entrée de la deuxième conduite.For this, the invention proposes a turbomachine comprising:
- a first body comprising a first compressor and a first shaft driving the first compressor,
- a second body comprising a second compressor and a second shaft driving the second compressor, said second compressor extending downstream of the first compressor,
- an intermediate casing, arranged between the first compressor and the second compressor and defining a flow path,
- a bearing configured to guide the second shaft relative to the intermediate casing, said bearing being housed in an enclosure, and
- a cooling circuit, comprising a first pipe configured to bring a first fluid into the enclosure and a second pipe configured to bring a second fluid to the level of the second compressor,
- a device for adjusting a flow rate of the second fluid in the second pipe, said adjustment device comprising a controller configured to modify said flow rate as a function of a phase of flight of the turbomachine, and in that the first pipe and the second pipe each comprise a separate inlet, the inlet of the first pipe extending upstream, relative to the direction of flow of the gases in the turbomachine, from the inlet of the second pipe.

Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de la turbomachine décrite ci-dessus sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :
- l’entrée de la première conduite débouche dans la veine d’écoulement définie par le carter intermédiaire.
- l’entrée de la deuxième conduite débouche au niveau du deuxième compresseur.
- le deuxième compresseur comprend au moins un premier étage de compression et un deuxième étage de compression, le premier étage de compression s’étendant en amont du deuxième étage de compression, et l’entrée de la deuxième conduite débouche au niveau du deuxième étage de compression.
- le dispositif d’ajustement comprend une valve, par exemple une valve papillon.
- l’enceinte comprend une paroi amont et une paroi aval, la turbomachine comprenant en outre un premier moyen d’étanchéité entre la paroi aval de l’enceinte et l’arbre haute pression et un deuxième moyen d’étanchéité entre la paroi amont de l’enceinte et l’arbre basse pression.
- la turbomachine comprend en outre un deuxième palier configuré pour guider le premier arbre par rapport au carter intermédiaire et une enceinte supplémentaire logeant le deuxième palier, l’enceinte et l’enceinte supplémentaire comprenant chacune une paroi amont et une paroi aval, la turbomachine comprenant en outre un premier moyen d’étanchéité entre la paroi amont de l’enceinte et le deuxième arbre et entre la paroi aval de ladite enceinte et ledit deuxième arbre, tandis que l’enceinte supplémentaire comprend un deuxième moyen d’étanchéité entre la paroi amont de l’enceinte supplémentaire et le premier arbre et entre la paroi aval de ladite enceinte supplémentaire et ledit premier arbre.
- la turbomachine comprend en outre un troisième moyen d’étanchéité configuré pour réaliser une étanchéité entre le deuxième arbre et le premier arbre.
- la turbomachine comprend en outre un quatrième moyen d’étanchéité configuré pour réaliser une étanchéité entre le deuxième arbre et une sortie de la deuxième conduite dans le carter intermédiaire.
- le dispositif d’ajustement est fixé sur la deuxième conduite.Certain preferred but non-limiting characteristics of the turbomachine described above are the following, taken individually or in combination:
- The inlet of the first pipe opens into the flow path defined by the intermediate casing.
- the inlet of the second pipe opens at the level of the second compressor.
- the second compressor comprises at least a first compression stage and a second compression stage, the first compression stage extending upstream of the second compression stage, and the inlet of the second pipe opens at the level of the second stage of compression.
- the adjustment device comprises a valve, for example a butterfly valve.
- the enclosure comprises an upstream wall and a downstream wall, the turbine engine further comprising a first sealing means between the downstream wall of the enclosure and the high-pressure shaft and a second sealing means between the upstream wall of the enclosure and the low pressure shaft.
- the turbomachine further comprises a second bearing configured to guide the first shaft relative to the intermediate casing and an additional enclosure housing the second bearing, the enclosure and the additional enclosure each comprising an upstream wall and a downstream wall, the turbomachine comprising also a first sealing means between the upstream wall of the enclosure and the second shaft and between the downstream wall of said enclosure and said second shaft, while the additional enclosure comprises a second sealing means between the upstream wall of the additional enclosure and the first shaft and between the downstream wall of said additional enclosure and said first shaft.
- the turbomachine further comprises a third sealing means configured to provide sealing between the second shaft and the first shaft.
- the turbomachine further comprises a fourth sealing means configured to provide sealing between the second shaft and an outlet of the second pipe in the intermediate casing.
- the adjustment device is fixed to the second pipe.

Selon un deuxième aspect, l’invention propose un aéronef comprenant une turbomachine comme décrite ci-dessus.According to a second aspect, the invention proposes an aircraft comprising a turbomachine as described above.

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une vue partielle et schématique d’un exemple de réalisation d’une turbomachine conforme à l’invention.Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Figure 1 is a partial and schematic view of an embodiment of a turbine engine according to the invention.

Les figures 2 et 3 illustrent deux variantes de réalisation d’un exemple de réalisation d’une turbomachine conforme à l’invention. FIGS. 2 and 3 illustrate two variant embodiments of an exemplary embodiment of a turbomachine according to the invention.

La figure 4 illustre de manière très schématique un exemple de logique de pilotage du débit du deuxième fluide prélevé dans une turbomachine conforme à l’invention en fonction des différentes phases de fonctionnement de la turbomachine. FIG. 4 very schematically illustrates an example of logic for controlling the flow rate of the second fluid taken from a turbomachine according to the invention as a function of the different operating phases of the turbomachine.

Comme indiqué précédemment, une turbomachine 7 à double flux comprend une soufflante 1, éventuellement carénée, un premier corps (ou corps basse pression), un deuxième corps (ou corps haute pression), une chambre de combustion 4 et une tuyère d’échappement des gaz. La masse d’air aspirée par la soufflante 1 est divisée en un flux primaire F2 qui circule dans la veine d’écoulement primaire et en un flux secondaire F1 qui est concentrique avec le flux primaire F2 et circule dans la veine d’écoulement secondaire, à travers notamment le corps basse pression et le corps haute pression.As indicated previously, a dual-flow turbomachine 7 comprises a fan 1, optionally shrouded, a first body (or low-pressure body), a second body (or high-pressure body), a combustion chamber 4 and an exhaust nozzle for gas. The mass of air sucked in by the fan 1 is divided into a primary flow F2 which circulates in the primary flow path and a secondary flow F1 which is concentric with the primary flow F2 and circulates in the secondary flow path, through in particular the low pressure body and the high pressure body.

Le corps basse pression comprend un compresseur basse pression 2 entrainé en rotation autour d’un axe X de la turbomachine 7 par une turbine basse pression 7, par l’intermédiaire d’un premier arbre (ou arbre basse pression 8). Le corps haute pression comprend un compresseur haute pression 3 entrainé en rotation autour de l’axe X de la turbomachine 7 par une turbine haute pression 5, par l’intermédiaire d’un deuxième arbre (ou arbre haute pression 9). Le compresseur haute pression 3 comprend au moins deux étages de compression 3a, 3b, chaque étage étant formé successivement d’une roue d'aubes mobiles et d’un redresseur.The low pressure body comprises a low pressure compressor 2 driven in rotation about an axis X of the turbomachine 7 by a low pressure turbine 7, via a first shaft (or low pressure shaft 8). The high-pressure body comprises a high-pressure compressor 3 driven in rotation about the axis X of the turbomachine 7 by a high-pressure turbine 5, via a second shaft (or high-pressure shaft 9). The high-pressure compressor 3 comprises at least two compression stages 3a, 3b, each stage being successively formed by a moving blade wheel and a stator.

La turbomachine 7 comprend par ailleurs un carter inter-compresseur (ou carter intermédiaire 10) agencé entre le compresseur basse pression 2 et le compresseur haute pression 3. Le flux primaire F2 passe donc successivement dans le compresseur basse pression 2, dans le carter intermédiaire 10 puis dans le compresseur haute pression 3 avant d’atteindre la chambre de combustion 4.The turbomachine 7 also comprises an inter-compressor casing (or intermediate casing 10) arranged between the low pressure compressor 2 and the high pressure compressor 3. The primary flow F2 therefore passes successively through the low pressure compressor 2, into the intermediate casing 10 then into the high pressure compressor 3 before reaching the combustion chamber 4.

L’arbre haute pression 9 est fixé aux parties structurales du moteur par l’intermédiaire d’au moins un palier avant 11 et d’un palier arrière. Le palier avant 11 de l’arbre haute pression 9 (ci-après palier avant HP 11), qui est le palier situé le plus en amont de l’arbre haute pression 9, peut par exemple être monté sur l’arbre haute pression 9 et sur le carter intermédiaire 10.The high pressure shaft 9 is fixed to the structural parts of the engine via at least one front bearing 11 and one rear bearing. The front bearing 11 of the high pressure shaft 9 (hereinafter HP front bearing 11), which is the bearing located furthest upstream from the high pressure shaft 9, can for example be mounted on the high pressure shaft 9 and on the intermediate casing 10.

L’arbre basse pression 8 quant à lui peut être supporté trois paliers. Le palier avant 12 de l’arbre basse pression 8 (ci-après palier avant BP 12), qui est un palier situé en amont de l’arbre basse pression 8, peut être monté entre l’arbre basse pression 8 et le compresseur basse pression 2 (sur le carter d’entrée).The low pressure shaft 8 can be supported in three bearings. The front bearing 12 of the low pressure shaft 8 (hereinafter LP front bearing 12), which is a bearing located upstream of the low pressure shaft 8, can be mounted between the low pressure shaft 8 and the low compressor pressure 2 (on the inlet housing).

Ces différents paliers avant HP 11 et BP 12 doivent être lubrifiés et refroidis. A cet effet, les paliers HP 11 et BP 12 sont logés dans un ou plusieurs enceintes 13, 13b qui sont alimentées en huile par un groupe de lubrification. Les paliers HP 11 et BP 12 sont lubrifiés par l’huile qui est projetée dans l’enceinte 13, 13b par des gicleurs afin de former un brouillard de gouttelettes en suspension. Chaque enceinte 13, 13b comprend une paroi amont et une paroi aval raccordées au carter intermédiaire 10 ainsi que des moyens d’étanchéité 14-18. Les moyens d’étanchéité 14-18 sont configurés pour délimiter l’enceinte 13, 13b entre ses partes fixes (carter) et ses parties mobiles (arbre) en définissant un espace de passage de petite section qui crée une différence de pression entre l’intérieur de l’enceinte 13, 13b et son environnement. L’injection d’un flux d’air dans l’enceinte 13, 13b via ces moyens d’étanchéité 14-18 permet ainsi de pressuriser l’enceinte 13, 13b et de retenir au maximum l’huile à l’intérieur de celle-ci.These different HP 11 and BP 12 front bearings must be lubricated and cooled. To this end, the HP 11 and LP 12 bearings are housed in one or more enclosures 13, 13b which are supplied with oil by a lubrication unit. The HP 11 and BP 12 bearings are lubricated by the oil which is projected into the enclosure 13, 13b by nozzles in order to form a mist of droplets in suspension. Each enclosure 13, 13b comprises an upstream wall and a downstream wall connected to the intermediate casing 10 as well as sealing means 14-18. The sealing means 14-18 are configured to delimit the enclosure 13, 13b between its fixed parts (housing) and its moving parts (shaft) by defining a passage space of small section which creates a pressure difference between the interior of the enclosure 13, 13b and its environment. The injection of a flow of air into the enclosure 13, 13b via these sealing means 14-18 thus makes it possible to pressurize the enclosure 13, 13b and to retain the oil inside it as much as possible. -this.

Les moyens d’étanchéité 14-18 peuvent comprendre, de manière non limitative, l’un au moins des éléments suivants : un joint à labyrinthe, un joint à bague flottante, un joint à brosse, un joint radial segmenté, etc.The sealing means 14-18 may comprise, without limitation, at least one of the following elements: a labyrinth seal, a floating ring seal, a brush seal, a segmented radial seal, etc.

La turbomachine 7 comprend en outre un circuit de refroidissement, comprenant une première conduite 19 configurée pour amener un premier fluide S1 de refroidissement dans l’enceinte 13, 13b par ces moyens d’étanchéité 14-18, et une deuxième conduite 21 configurée pour amener un deuxième fluide S2 de refroidissement au niveau du compresseur haute pression 3.The turbomachine 7 further comprises a cooling circuit, comprising a first pipe 19 configured to bring a first cooling fluid S1 into the enclosure 13, 13b via these sealing means 14-18, and a second pipe 21 configured to bring a second cooling fluid S2 at the high pressure compressor 3.

Afin d’optimiser le refroidissement de la partie tournante du compresseur haute pression 3 en fonction des phases de fonctionnement tout un garantissant une pressurisation suffisante de l’enceinte 13, 13b du paliers avant HP 11 de l’arbre haute pression 9, la première conduite 19 et la deuxième conduite 21 comprennent chacune une entrée 20, 22 distinctes, l’entrée 20 de la première conduite 19 s’étendant en amont, par rapport au sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine 7, par rapport à l’entrée 22 de la deuxième conduite 21. Par ailleurs, la turbomachine 7 comprend un dispositif d’ajustement 23 du débit du deuxième fluide S2 de refroidissement dans la deuxième conduite 21, ce dispositif comprenant un contrôleur 24 configuré pour modifier ledit débit en fonction d’une phase de vol de la turbomachine 7.In order to optimize the cooling of the rotating part of the high pressure compressor 3 according to the operating phases while guaranteeing sufficient pressurization of the enclosure 13, 13b of the HP front bearings 11 of the high pressure shaft 9, the first pipe 19 and the second pipe 21 each comprise a separate inlet 20, 22, the inlet 20 of the first pipe 19 extending upstream, with respect to the direction of flow of the gases in the turbine engine 7, with respect to the inlet 22 of the second pipe 21. Furthermore, the turbine engine 7 comprises a device 23 for adjusting the flow rate of the second cooling fluid S2 in the second pipe 21, this device comprising a controller 24 configured to modify said flow rate according to a turbomachine flight phase 7.

Dans une forme de réalisation, la première conduite 19 peut par exemple traverser la virole annulaire interne du carter intermédiaire 10 pour déboucher dans l’enceinte 13, 13b. La deuxième conduite 21 peut s’étendre radialement vers l’extérieur depuis le carter du compresseur haute pression 3, traverser le bras de carter (voir figure 1) pour déboucher dans la cavité en aval des moyens d’étanchéité 18 puis l’arbre haute pression 9.In one embodiment, the first pipe 19 can for example pass through the internal annular shroud of the intermediate casing 10 to open into the enclosure 13, 13b. The second pipe 21 can extend radially outwards from the casing of the high pressure compressor 3, cross the casing arm (see FIG. 1) to emerge in the cavity downstream of the sealing means 18 then the high shaft pressure 9.

Le dispositif d’ajustement 23 du débit peut par exemple comprendre une valve 23, typiquement une valve papillon. L’ouverture et la fermeture de cette valve 23 est alors commandée par le contrôleur 24 en fonction des phases de vol de la turbomachine 7. En particulier, on notera que le contrôleur 24 est configuré pour ouvrir et fermer progressivement la valve 23 afin de permettre une augmentation ou une diminution progressive du débit prélevé (par opposition à un contrôle binaire consistant à simplement ouvrir ou fermer la valve 23).The flow adjustment device 23 may for example comprise a valve 23, typically a butterfly valve. The opening and closing of this valve 23 is then controlled by the controller 24 according to the flight phases of the turbine engine 7. In particular, it will be noted that the controller 24 is configured to gradually open and close the valve 23 in order to allow a gradual increase or decrease in the flow taken (as opposed to a binary control consisting in simply opening or closing the valve 23).

Le contrôleur 24 peut comprendre un calculateur du type FADEC (acronyme anglais de Full Authority Digital Engine Control). La phase de vol peut notamment être déterminée par le contrôleur 24 grâce à des capteurs mesurant la vitesse de rotation des arbres, la température et la pression en différents endroits de la turbomachine 7. Par exemple, on pourra utiliser l’un au moins des capteurs suivants :
- un capteur configuré pour déterminer la vitesse de rotation de l’arbre haute pression 9
- un capteur configuré pour déterminer une température en entrée de la turbine basse pression 6, etc.The controller 24 can comprise a computer of the FADEC (English acronym for Full Authority Digital Engine Control) type. The flight phase can in particular be determined by the controller 24 thanks to sensors measuring the speed of rotation of the shafts, the temperature and the pressure in different places of the turbomachine 7. For example, one could use at least one of the sensors following:
- a sensor configured to determine the speed of rotation of the high pressure shaft 9
- a sensor configured to determine a temperature at the inlet of the low pressure turbine 6, etc.

Contrairement à des dispositifs de prélèvement passifs, le dispositif d’ajustement 23 du débit réalise un ajustement actif du débit du deuxième fluide S2 de refroidissement. Cela permet ainsi d’augmenter les performances de la turbomachine 7, puisque ce débit peut à la fois être suffisant pour assurer le refroidissement des roues mobiles pendant la phase de décollage, qui est la phase la plus critique en termes de température, tout en étant limité pendant les autres phases de vol par rapport au débit habituellement prélevé, et plus particulièrement la croisière, où le débit nécessaire est plus faible.Unlike passive sampling devices, the flow adjustment device 23 performs an active adjustment of the flow rate of the second cooling fluid S2. This thus makes it possible to increase the performance of the turbomachine 7, since this flow rate can both be sufficient to ensure the cooling of the mobile wheels during the take-off phase, which is the most critical phase in terms of temperature, while being limited during the other phases of flight compared to the flow rate usually taken, and more particularly during cruise, where the necessary flow rate is lower.

Dans une forme de réalisation, la logique de pilotage du dispositif d’ajustement 23 implémentée par le contrôleur 24 afin d’adapter le débit du deuxième fluide S2 prélevé en entrée 22 de la deuxième conduite 21 peut comprendre les phases suivantes, en fonction des différentes phases de vol de la turbomachine 7 (voir Figure 4) :
- au ralenti au sol (« ground idle GI » en anglais), le débit prélevé est faible
- au décollage (« takeoff TO » en anglais), le débit prélevé est élevé
- en montée (« climb CL » en anglais), le débit prélevé est inférieur à celui prélevé au décollage
- en croisière (« cruise CR » en anglais), le débit prélevé est inférieur à celui prélevé en montée
- au ralenti en vol (« flight idle FI » en anglais), le débit prélevé est d’abord très élevé (proche du débit prélevé au décollage) puis diminue jusqu’à atteindre le débit prélevé en phase de ralenti au sol.In one embodiment, the control logic of the adjustment device 23 implemented by the controller 24 in order to adapt the flow rate of the second fluid S2 taken from the inlet 22 of the second pipe 21 can comprise the following phases, depending on the different flight phases of the turbomachine 7 (see Figure 4):
- at ground idle ("ground idle GI"), the flow rate taken is low
- on takeoff ("takeoff TO"), the flow rate taken is high
- in climb ("climb CL"), the airflow sampled is lower than that sampled at takeoff
- in cruise ("cruise CR"), the flow taken is lower than that taken when climbing
at idle in flight (“flight idle FI”), the flow rate taken off is initially very high (close to the flow rate taken off at take-off) then decreases until it reaches the flow rate taken off during the ground idle phase.

Grâce au contrôleur 24 et au dispositif d’ajustement 23 de débit, le débit prélevé en phase de ralenti peut donc être plus élevé que dans les dispositifs de prélèvement passifs, le deuxième fluide S2 étant prélevé en aval du premier étage de compression 3a et régulé par le contrôleur 24. Au contraire, dans les turbomachines conventionnelles, le fluide de refroidissement étant prélevé de manière passive en amont du compresseur haute pression, son débit est plus faible, en particulier sur les phases de ralenti au sol ou en vol.Thanks to the controller 24 and to the flow adjustment device 23, the flow rate taken off in the idling phase can therefore be higher than in the passive sampling devices, the second fluid S2 being taken off downstream of the first compression stage 3a and regulated by the controller 24. On the contrary, in conventional turbomachines, the cooling fluid being drawn passively upstream of the high-pressure compressor, its flow rate is lower, in particular during the idling phases on the ground or in flight.

Le cas échéant, cette logique de pilotage peut être adaptée de sorte à tenir compte du vieillissement de la turbomachine 7, afin d’optimiser au mieux la durée de vie des disques du compresseur haute pression3.If necessary, this control logic can be adapted so as to take account of the aging of the turbomachine 7, in order to best optimize the life of the discs of the high pressure compressor3.

Le dispositif d’ajustement 23 peut être fixé sur la deuxième conduite 21 de la turbomachine 7.The adjustment device 23 can be fixed on the second line 21 of the turbomachine 7.

L’entrée 22 de la deuxième conduite 21 débouche dans la veine d’écoulement au niveau du compresseur haute pression3. Le deuxième fluide S2 est injecté dans le compresseur haute pression3, au niveau de la jante (partie radialement externe des disques) des roues mobiles et au niveau de l’alésage (partie radialement interne des disques) desdites roues mobiles. Optionnellement, le deuxième fluide S2 est également injecté dans une canalisation ménagée entre l’arbre haute pression 9 et l’arbre basse pression 8 afin de refroidir des pièces s’étendant en aval de la chambre de combustion4.The inlet 22 of the second pipe 21 opens into the flow path at the level of the high pressure compressor3. The second fluid S2 is injected into the high pressure compressor 3, at the level of the rim (radially outer part of the discs) of the moving wheels and at the level of the bore (radially inner part of the discs) of said moving wheels. Optionally, the second fluid S2 is also injected into a pipe arranged between the high pressure shaft 9 and the low pressure shaft 8 in order to cool the parts extending downstream from the combustion chamber4.

Dans une forme de réalisation, l’entrée 22 de la deuxième conduite 21 débouche au niveau d’un étage 3b du compresseur haute pression 3 qui s’étend en aval du premier étage de compression 3a (c’est-à-dire en aval de l’étage le plus en amont du compresseur haute pression 3). Le prélèvement en aval du premier étage de compression 3a permet en effet de réduire les gradients de température au sein des disques des parties tournantes dans les phases transitoires en augmentant le débit de ventilation sur cette période. Plus précisément, la température du deuxième fluide S2 étant plus élevée, car prélevée en aval dans le compresseur haute pression 3 (par rapport à la zone de prélèvement amont habituelle), l’alésage des disques est davantage chauffé pendant les phases transitoires d’accélération ce qui permet de mieux gérer les jeux radiaux du compresseur haute pression 3. D’autre part, , pendant les phases transitoires de décélération où l’on cherche à refroidir ces alésages, le débit du deuxième fluide S2 peut être augmenté par le contrôleur 24 en ouvrant davantage le dispositif d’ajustement 23. Enfin, en phase de croisière, où le débit du fluide de refroidissement nécessaire est moindre puisque la température atteinte par les roues mobiles est plus faible qu’en phase de décollage, le prélèvement peut être réduit, limitant ainsi l’impact du prélèvement sur les performances du moteur. Le comportement thermique de l’alésage des disques est donc harmonisé avec le comportement thermique de leur jante, qui est au contact de la veine d’écoulement primaire.In one embodiment, the inlet 22 of the second pipe 21 opens at the level of a stage 3b of the high pressure compressor 3 which extends downstream from the first compression stage 3a (that is to say downstream of the most upstream stage of the high pressure compressor 3). Sampling downstream of the first compression stage 3a makes it possible to reduce the temperature gradients within the discs of the rotating parts in the transient phases by increasing the ventilation flow rate over this period. More precisely, the temperature of the second fluid S2 being higher, because it is taken downstream in the high pressure compressor 3 (compared to the usual upstream sampling zone), the bore of the discs is more heated during the transient acceleration phases. which makes it possible to better manage the radial clearances of the high pressure compressor 3. On the other hand, during the transient phases of deceleration where one seeks to cool these bores, the flow rate of the second fluid S2 can be increased by the controller 24 by further opening the adjustment device 23. Finally, in the cruising phase, where the flow rate of cooling fluid required is lower since the temperature reached by the mobile wheels is lower than in the take-off phase, the intake can be reduced , thus limiting the impact of the levy on engine performance. The thermal behavior of the bore of the discs is therefore harmonized with the thermal behavior of their rim, which is in contact with the primary flow path.

Enfin, l’augmentation par le contrôleur 24 du débit du deuxième fluide S2 prélevé par le dispositif d’ajustement 23 pendant les phases transitoires et sa diminution pendant les phases stabilisées (par exemple en croisière) permet de compenser les faibles temps de réponse thermique de l’arbre basse pression 8 en harmonisant le comportement thermique de l’arbre basse pression 8 avec celui du carter de la turbine basse pression 7. On obtient ainsi un fort gain au niveau des jeux axiaux du corps basse pression, et donc de la longueur de la turbomachine 7 de manière plus générale.Finally, the increase by the controller 24 of the flow rate of the second fluid S2 sampled by the adjustment device 23 during the transient phases and its decrease during the stabilized phases (for example at cruise) makes it possible to compensate for the low thermal response times of the low pressure shaft 8 by harmonizing the thermal behavior of the low pressure shaft 8 with that of the casing of the low pressure turbine 7. A large gain is thus obtained in terms of the axial clearances of the low pressure body, and therefore of the length of the turbomachine 7 more generally.

L’entrée 20 de la première conduite 19 débouche en amont de l’entrée 22 de la deuxième conduite 21, afin que la température du premier fluide S1 de refroidissement, qui est injecté dans l’enceinte 13, 13b, soit plus faible que celle du deuxième fluide S2, pour ne pas dégrader prématurément l’huile de lubrification de l’enceinte 13, 13b.The inlet 20 of the first pipe 19 opens upstream of the inlet 22 of the second pipe 21, so that the temperature of the first cooling fluid S1, which is injected into the enclosure 13, 13b, is lower than that of the second fluid S2, so as not to prematurely degrade the lubricating oil of the enclosure 13, 13b.

Par exemple, l’entrée 20 de la première conduite 19 peut déboucher sur la veine d’écoulement primaire au niveau du carter intermédiaire 10, soit à proximité de l’entrée du compresseur haute pression 3, soit au droit des bras s’étendant dans la veine d’écoulement secondaires.For example, the inlet 20 of the first pipe 19 can lead to the primary flow path at the level of the intermediate casing 10, either close to the inlet of the high pressure compressor 3, or in line with the arms extending in the secondary outflow vein.

Le premier fluide S1 est injecté par la première conduite 19 dans la ou les enceintes 13, 13b qui logent le palier avant HP 11 du compresseur haute pression 3 et le palier avant BP 12 du compresseur basse pression 2, au niveau de leurs moyens d’étanchéité 14-18, afin d’assurer la pressurisation desdites enceintes 13, 13b.The first fluid S1 is injected through the first pipe 19 into the enclosure(s) 13, 13b which house the front HP bearing 11 of the high pressure compressor 3 and the front LP bearing 12 of the low pressure compressor 2, at their means of sealing 14-18, in order to ensure the pressurization of said enclosures 13, 13b.

Les enceintes 13, 13b peuvent alors comprendre un premier moyen d’étanchéité 14 entre leur paroi aval et l’arbre haute pression 9 et un deuxième moyen d’étanchéité entre leur paroi amont et l’arbre basse pression 8. Par exemple, lorsqu’une unique enceinte 13 loge le palier avant BP 12 de l’arbre basse pression 8 et le palier avant HP 11 de l’arbre haute pression 9 (figures 3 ), ladite enceinte 13 comprend le premier et le deuxième moyen d’étanchéité 14, 15. En revanche, lorsque ces paliers HP 11 et BP 12 sont logés dans des enceintes 13, 13b distinctes (figure 2), l’enceinte 13 logeant le palier avant HP 11 comprend un premier moyen d’étanchéité à la fois entre sa paroi amont et l’arbre haute pression 9 et entre sa paroi aval et ledit arbre 9, tandis que l’enceinte 13b logeant le palier avant BP 12 comprend un deuxième moyen d’étanchéité 14 à la fois entre sa paroi amont et l’arbre basse pression 8 et entre sa paroi aval et ledit arbre 8.The enclosures 13, 13b can then comprise a first sealing means 14 between their downstream wall and the high pressure shaft 9 and a second sealing means between their upstream wall and the low pressure shaft 8. For example, when a single enclosure 13 houses the LP front bearing 12 of the low pressure shaft 8 and the HP front bearing 11 of the high pressure shaft 9 (Figures 3), said enclosure 13 comprises the first and the second sealing means 14, 15. On the other hand, when these HP 11 and BP 12 bearings are housed in separate enclosures 13, 13b (FIG. 2), the enclosure 13 housing the HP front bearing 11 comprises a first sealing means both between its wall upstream and the high pressure shaft 9 and between its downstream wall and said shaft 9, while the enclosure 13b housing the front LP bearing 12 comprises a second sealing means 14 both between its upstream wall and the lower shaft pressure 8 and between its downstream wall and said shaft 8.

Lorsque l’enceinte 13 loge les deux paliers HP 11 et BP 12, la turbomachine7 comprend en outre un troisième moyen d’étanchéité 16, configuré pour réaliser une étanchéité entre l’arbre haute pression 9 et l’arbre basse pression 8. De préférence, le troisième moyen d’étanchéité 16 s’étend en amont du premier moyen d’étanchéité 14 (en restant en amont du compresseur haute pression 4) afin de limiter l’introduction du deuxième fluide S2 dans l’enceinte 13.When the enclosure 13 houses the two HP 11 and LP 12 bearings, the turbomachine 7 further comprises a third sealing means 16, configured to provide a seal between the high pressure shaft 9 and the low pressure shaft 8. Preferably , the third sealing means 16 extends upstream of the first sealing means 14 (while remaining upstream of the high-pressure compressor 4) in order to limit the introduction of the second fluid S2 into the enclosure 13.

Quelle que soit la forme de réalisation, la turbomachine 7 comprend en outre un quatrième moyen d’étanchéité 18, configuré pour réaliser une étanchéité entre l’arbre haute pression 9 et la sortie de la deuxième conduite 21 dans le carter intermédiaire 10, ainsi qu’un cinquième moyen d’étanchéité 17 configuré pour réaliser une étanchéité entre l’arbre haute pression 9 et l’arbre basse pression 8.Whatever the embodiment, the turbomachine 7 further comprises a fourth sealing means 18, configured to provide a seal between the high pressure shaft 9 and the outlet of the second conduit 21 in the intermediate casing 10, as well as a fifth sealing means 17 configured to provide sealing between the high pressure shaft 9 and the low pressure shaft 8.

Le quatrième et le cinquième moyen d’étanchéité 17, 18 ont pour fonction de limiter le débit de deuxième fluide S2 (provenant du compresseur haute pression 3) susceptible de se mélanger au premier fluide S1 et de réchauffer l’air de pressurisation de la ou des enceintes 13, 13b.The fourth and the fifth sealing means 17, 18 have the function of limiting the flow rate of second fluid S2 (coming from the high pressure compressor 3) capable of mixing with the first fluid S1 and of heating the pressurizing air of the speakers 13, 13b.

Claims (11)

Turbomachine (7) comprenant :
- un premier corps comprenant un premier compresseur (2) et un premier arbre (8) entrainant le premier compresseur (2),
- un deuxième corps comprenant un deuxième compresseur (3) et un deuxième arbre (9) entrainant le deuxième compresseur (3), ledit deuxième compresseur (3) s’étendant en aval du premier compresseur (2),
- un carter intermédiaire (10), agencé entre le premier compresseur (2) et le deuxième compresseur (3) et définissant une veine d’écoulement,
- un palier (11) configuré pour guider le deuxième arbre (9) par rapport au carter intermédiaire (10), ledit palier (11) étant logé dans une enceinte (13, 13b), et
- un circuit de refroidissement, comprenant une première conduite (19) configurée pour amener un premier fluide (S1) dans l’enceinte (13, 13b) et une deuxième conduite (21) configurée pour amener un deuxième fluide (S2) au niveau du deuxième compresseur (3),
la turbomachine (7) étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un dispositif d’ajustement (23) d’un débit du deuxième fluide (S2) dans la deuxième conduite (21), ledit dispositif d’ajustement (23) comprenant un contrôleur (24) configuré pour modifier ledit débit en fonction d’une phase de vol de la turbomachine (7), et en ce que la première conduite (19) et la deuxième conduite (21) comprennent chacune une entrée (20, 22) distinctes, l’entrée (20) de la première conduite (19) s’étendant en amont, par rapport au sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine (7), de l’entrée (22) de la deuxième conduite (21).Turbomachine (7) comprising:
- a first body comprising a first compressor (2) and a first shaft (8) driving the first compressor (2),
- a second body comprising a second compressor (3) and a second shaft (9) driving the second compressor (3), said second compressor (3) extending downstream of the first compressor (2),
- an intermediate casing (10), arranged between the first compressor (2) and the second compressor (3) and defining a flow path,
- a bearing (11) configured to guide the second shaft (9) relative to the intermediate casing (10), said bearing (11) being housed in an enclosure (13, 13b), and
- a cooling circuit, comprising a first pipe (19) configured to bring a first fluid (S1) into the enclosure (13, 13b) and a second pipe (21) configured to bring a second fluid (S2) to the level of the second compressor (3),
the turbomachine (7) being characterized in that it further comprises a device (23) for adjusting a flow rate of the second fluid (S2) in the second pipe (21), said adjusting device (23) comprising a controller (24) configured to modify said flow rate as a function of a flight phase of the turbine engine (7), and in that the first pipe (19) and the second pipe (21) each comprise an inlet (20, 22 ) distinct, the inlet (20) of the first pipe (19) extending upstream, with respect to the direction of gas flow in the turbine engine (7), of the inlet (22) of the second pipe ( 21). Turbomachine (7) selon la revendication 1, dans laquelle l’entrée (20) de la première conduite (19) débouche dans la veine d’écoulement définie par le carter intermédiaire (10).Turbomachine (7) according to Claim 1, in which the inlet (20) of the first pipe (19) opens into the flow path defined by the intermediate casing (10). Turbomachine (7) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’entrée (22) de la deuxième conduite (21) débouche au niveau du deuxième compresseur (3).Turbomachine (7) according to one of Claims 1 or 2, in which the inlet (22) of the second pipe (21) opens at the level of the second compressor (3). Turbomachine (7) selon la revendication 3, dans laquelle le deuxième compresseur (3) comprend au moins un premier étage de compression (3a) et un deuxième étage de compression (3b), le premier étage de compression (3a) s’étendant en amont du deuxième étage de compression (3b), et l’entrée (20, 22) de la deuxième conduite (21) débouche au niveau du deuxième étage de compression (3b).Turbomachine (7) according to Claim 3, in which the second compressor (3) comprises at least a first compression stage (3a) and a second compression stage (3b), the first compression stage (3a) extending upstream of the second compression stage (3b), and the inlet (20, 22) of the second pipe (21) opens at the level of the second compression stage (3b). Turbomachine (7) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le dispositif d’ajustement (23) comprend une valve, par exemple une valve papillon.Turbomachine (7) according to one of Claims 1 to 4, in which the adjustment device (23) comprises a valve, for example a butterfly valve. Turbomachine (7) selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle l’enceinte (13, 13b) comprend une paroi amont et une paroi aval, la turbomachine comprenant en outre un premier moyen d’étanchéité (14) entre la paroi aval de l’enceinte (13) et l’arbre haute pression (9) et un deuxième moyen d’étanchéité (15) entre la paroi amont de l’enceinte (13, 13b) et l’arbre basse pression (8).Turbomachine (7) according to one of Claims 1 to 5, in which the enclosure (13, 13b) comprises an upstream wall and a downstream wall, the turbomachine further comprising a first sealing means (14) between the wall downstream of the enclosure (13) and the high pressure shaft (9) and a second sealing means (15) between the upstream wall of the enclosure (13, 13b) and the low pressure shaft (8). Turbomachine (7) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre un deuxième palier (12) configuré pour guider le premier arbre (8) par rapport au carter intermédiaire (10) et une enceinte supplémentaire (13b) logeant le deuxième palier (12), l’enceinte (13) et l’enceinte supplémentaire (13b) comprenant chacune une paroi amont et une paroi aval, la turbomachine (7) comprenant en outre un premier moyen d’étanchéité (14) entre la paroi amont de l’enceinte (13) et le deuxième arbre (9) et entre la paroi aval de ladite enceinte (13) et ledit deuxième arbre (9), tandis que l’enceinte supplémentaire (13b) comprend un deuxième moyen d’étanchéité (15) entre la paroi amont de l’enceinte supplémentaire (13b) et le premier arbre (8) et entre la paroi aval de ladite enceinte supplémentaire (13b) et ledit premier arbre (8).Turbomachine (7) according to one of claims 1 to 5, further comprising a second bearing (12) configured to guide the first shaft (8) relative to the intermediate casing (10) and an additional enclosure (13b) housing the second bearing (12), the enclosure (13) and the additional enclosure (13b) each comprising an upstream wall and a downstream wall, the turbine engine (7) further comprising a first sealing means (14) between the upstream wall of the enclosure (13) and the second shaft (9) and between the downstream wall of said enclosure (13) and said second shaft (9), while the additional enclosure (13b) comprises a second sealing means ( 15) between the upstream wall of the additional enclosure (13b) and the first shaft (8) and between the downstream wall of said additional enclosure (13b) and said first shaft (8). Turbomachine (7) selon l’une des revendications 6 ou 7, comprenant en outre un troisième moyen d’étanchéité (16, 17) configuré pour réaliser une étanchéité entre le deuxième arbre (9) et le premier arbre (8).Turbomachine (7) according to one of Claims 6 or 7, further comprising a third sealing means (16, 17) configured to provide a seal between the second shaft (9) and the first shaft (8). Turbomachine (7) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant en outre un quatrième moyen d’étanchéité (18) configuré pour réaliser une étanchéité entre le deuxième arbre (9) et une sortie de la deuxième conduite (21) dans le carter intermédiaire (10).Turbomachine (7) according to one of claims 1 to 8, further comprising a fourth sealing means (18) configured to provide a seal between the second shaft (9) and an outlet of the second pipe (21) in the intermediate casing (10). Turbomachine (7) selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle le dispositif d’ajustement (23) est fixé sur la deuxième conduite (21).Turbomachine (7) according to one of Claims 1 to 9, in which the adjustment device (23) is fixed to the second pipe (21). Aéronef comprenant une turbomachine (7) selon l’une des revendications 1 à 10.Aircraft comprising a turbomachine (7) according to one of claims 1 to 10.
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