FR3108362A1 - Etage d’aubes à orientation variable pour une turbomachine axiale comprenant un organe de régulation du débit d’air dépendant de l’orientation des aubes - Google Patents

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Abstract

Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable pour une turbomachine (10) comprenant :- un anneau intérieur (34) ; - un espace (E) axial en amont dudit anneau (34) débouchant dans un circuit de refroidissement (26) ; et- une rangée d’aubes (32) comprenant chacune une pale (32a) s’étendant radialement vers l’extérieur et montée à rotation dans l’anneau intérieur (34) autour de leur axe entre une position ouverte et une position au moins partiellement fermée, chaque aube (32) comprenant un pied (32b) situé à une extrémité intérieure de ladite pale (32a), ledit pied (32b) étant logé dans l’anneau intérieur (34). Ledit étage comprend un organe (40) de régulation du débit d’air configuré pour forcer le passage du flux d’air dans l’espace (E) lorsque les aubes (32) sont en position au moins partiellement fermée. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Etage d’aubes à orientation variable pour une turbomachine axiale comprenant un organe de régulation du débit d’air dépendant de l’orientation des aubes
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne le domaine des turbomachines, telles qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion, et notamment des étages d’aubes pivotantes de turbomachine.
Plus particulièrement, la présente invention concerne la régulation de la circulation d’un fluide dans un moteur de la turbomachine, et notamment la régulation du refroidissement d’un élément de turbine tel que, par exemple, un disque de turbine haute pression d’un moteur à turbine à gaz à double corps.
Etat de la technique antérieur
Classiquement, une turbomachine à double corps à soufflante comprend successivement une soufflante, un corps basse pression et un corps haute pression tous les deux rotatifs. Chaque corps comprend un compresseur, une turbine entraînant le compresseur et un arbre reliant la turbine au compresseur. Lors du fonctionnement de la turbomachine, un mélange d’air et de carburant est brûlé dans la chambre de combustion du moteur pour créer la poussée nécessaire au déplacement de l’aéronef sur lequel est montée la turbomachine. Après combustion dans la chambre de combustion, le flux de gaz à très haute température circule dans la turbine haute pression.
Les éléments de la turbine, en particulier le disque de turbine du corps haute pression, sont soumis à des températures très élevées. Afin de protéger ledit disque de turbine haute pression, il est connu de ménager dans le moteur des circuits de refroidissement dans lesquels de l’air, prélevé en amont de la turbine haute pression, notamment en aval d’un carter intermédiaire, circule, d’amont en aval dans la turbomachine, intérieurement au disque de turbine haute pression et extérieurement à l’arbre basse pression. Le circuit de refroidissement du disque de turbine haute pression, et notamment de son alésage, est connu sous sa dénomination anglo-saxonne « circuit bore cooling ».
On peut se référer à cet égard au document WO 2009/144300 – A1 qui décrit un circuit de refroidissement de turbine d’une turbomachine axiale dans lequel des orifices sont pratiqués dans une bride de fixation d’un disque de turbine haute pression afin de réaliser un passage axial du fluide de refroidissement.
Par ailleurs, le prélèvement du circuit de refroidissement dit « bore cooling » se situe à la frontière entre les compresseurs basse pression et haute pression. La dernière interface du compresseur basse pression est un carter intermédiaire réalisé en fonderie. Les défauts de forme de ce carter sont particulièrement importants, ce qui implique d’avoir une marche descendante importante au niveau du premier étage du compresseur haute pression.
Dans une turbomachine, le compresseur haute pression comprend généralement plusieurs étages d’aubes à calage variable montés entre des roues mobiles du compresseur haute pression de la turbomachine.
Ces aubes à calage variable, connues sous le nom de « variable stator vane », d’acronyme « VSV » en termes anglo-saxons, sont portées par le stator et sont réglables en position autour de leurs axes afin de modifier les caractéristiques d’écoulement de fluide, par exemple de l’air, dans la turbomachine en fonction des régimes de rotation de la turbomachine.
On peut se référer à cet égard aux documents FR 2 874 977 et EP 2 031 188 qui décrivent de telles aubes à calage variable.
Une aube à calage variable comprend généralement un pivot cylindrique axial à chacune de ses extrémités, ces pivots définissant l’axe de rotation de l’aube. Le pivot radialement externe, appelé pivot de commande, est engagé dans une cheminée cylindrique d’un carter de stator de la turbomachine et est relié par une biellette à un organe de commande de l’orientation des aubes. La rotation de l’organe de commande est transmise par les biellettes aux pivots externes des aubes et les fait tourner autour de leurs axes.
Le pivot radialement interne, appelé pivot de guidage, est mobile dans une douille de support pivotant logée dans un évidement d’un anneau intérieur de la turbomachine.
Toutefois, les circuits de refroidissement connus sont généralement dimensionnés pour un fonctionnement en régime nominal de la turbomachine. Or, lorsque la turbomachine fonctionne au ralenti, bien que le besoin en refroidissement soit plus faible, le débit de fuite d’air du compresseur diminue et devient insuffisant pour assurer le refroidissement nécessaire, notamment lors d’une forte augmentation du régime de la turbomachine.
La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients des systèmes précités et de proposer un système de régulation du débit de fuite d’air circulant dans une turbomachine en fonction des besoins nécessaires en air pour refroidir les disques de rotor de la turbomachine et ce, sans ajouter d’actionneurs et de système de commande, afin d’optimiser les performances globales de la turbomachine.
L’objectif de l’invention est donc de permettre un refroidissement satisfaisant des disques de rotor de la turbomachine à tous les régimes de la turbomachine.
L’invention a donc pour objet un étage d’aubes à orientation variable pour une turbomachine comprenant un anneau intérieur, un espace axial en amont dudit anneau débouchant dans un circuit de refroidissement, et une rangée d’aubes comprenant chacune une pale s’étendant radialement vers l’extérieur et montée à rotation dans l’anneau intérieur autour de leur axe entre une position ouverte de circulation du flux d’air vers le compresseur haute pression et une position au moins partiellement fermée.
Chaque aube comprend un pied situé à une extrémité intérieure de ladite pale et logé dans l’anneau intérieur.
L’étage d’aubes à orientation variable comprend en outre un organe de régulation du débit d’air logé au moins en partie dans l’espace axial et configuré pour forcer le passage du flux d’air dans l’espace lorsque les aubes sont en position au moins partiellement fermée.
En d’autres termes, l’organe de régulation du débit d’air agit comme un organe d’obstruction du flux, forçant le passage du flux d’air dans le circuit de refroidissement.
Ainsi, grâce audit organe de régulation du débit d’air, la section du circuit de refroidissement d’air de fuite dit « bore cooling » est augmentée uniquement pendant les phases de ralenti du régime de la turbomachine. Dans les phases de ralenti du régime de la turbomachine, la rangée d’aubes est dans la position partiellement fermée, ce qui permet d’éviter l’utilisation d’actionneurs supplémentaires.
Avantageusement, l’organe de régulation du débit d’air comprend un anneau de barrière, d’axe X-X, monté axialement en amont de l’anneau intérieur, par exemple sa paroi amont, et mobile radialement entre une position de fermeture du circuit de refroidissement lorsque les aubes à calage variable sont en position ouverte et une position d’ouverture du circuit de refroidissement lorsque les aubes à calage variable sont en position au moins partiellement fermée.
L’anneau de barrière forme un obstacle au flux d’air et force ainsi le passage du flux d’air à travers le circuit de refroidissement. Ainsi, l’organe de régulation du débit d’air permet d’augmenter la section du circuit de refroidissement d’air de fuite dit « bore cooling » uniquement pendant les phases de ralenti du régime de la turbomachine, où les aubes à calage variable sont en position au moins partiellement fermée.
Selon un mode de réalisation, l’organe de régulation du débit d’air comprend au moins deux organes de liaison reliant chacun une aube avec l’anneau de barrière.
Par « organe de liaison », on entend toute pièce mécanique reliant deux pièces distinctes et mobiles l’une par rapport à l’autre à l’aide d’articulations fixées à chacune de ses extrémités.
Par exemple, l’organe de régulation du débit d’air comprend huit organes de liaison régulièrement répartis sur la circonférence de l’anneau de barrière, disposés à 45° l’un de l’autre par rapport à l’axe X-X. On notera que l’organe de régulation du débit d’air comprend au moins deux organes de liaison régulièrement répartis sur la circonférence de l’anneau de barrière.
Par exemple, chacun des organes de liaison est monté à rotation sur un axe de pivot fixé sur l’anneau intérieur. Les organes de liaison sont ainsi montés articulés par rapport à l’anneau intérieur.
Chacun des organes de liaison peut comprendre une première extrémité solidaire d’une aube et une deuxième extrémité, opposée à ladite première extrémité, solidaire de l’anneau de barrière.
Par exemple, la première extrémité de l’organe de liaison est solidaire d’un premier pion fixé à l’aube. Par exemple, le premier pion ou arbre est fixé sur le pied de l’aube, par exemple sur un tourillon monté dans un alésage pratiqué dans l’anneau intérieur. En variante, le premier pion pourrait être fixé sur une autre partie de l’aube.
Chaque premier pion peut présenter la forme d’un axe s’étendant axialement selon l’axe longitudinal à travers une lumière débouchante pratiquée dans l’anneau intérieur, par exemple dans sa paroi amont.
Par exemple, la deuxième extrémité de l’organe de liaison est solidaire d’un deuxième pion ou arbre fixé sur l’anneau de barrière.
Chaque deuxième pion peut présenter la forme d’un axe s’étendant axialement selon l’axe longitudinal vers le carter intermédiaire et traversant un orifice pratiqué dans l’anneau de barrière.
Selon un mode de réalisation, l’anneau de barrière présente une section délimitée par une paroi aval radiale en amont de l’anneau intérieur par exemple en vis-à-vis de la paroi amont dudit anneau intérieur, une paroi supérieure axiale et une paroi amont axialement opposée à la paroi aval radiale. Par exemple, l’anneau de barrière présente une section en forme de U inversé.
En variante, on pourrait prévoir une autre forme pour la section de l’anneau de barrière, telle par exemple une forme en L comprenant une paroi aval radiale en amont de l’anneau intérieur et une paroi supérieure axiale. La surface amont dudit anneau pourrait présenter une forme incurvée afin de faciliter l’écoulement de l’air dans le circuit de refroidissement sans ajouter de pièces supplémentaires.
Le deuxième pion peut être monté fixe entre les parois amont et aval radiales de l’anneau de barrière. Ainsi, la deuxième extrémité des organes de liaison se trouve à l’intérieur de l’anneau de barrière. En variante, on pourrait prévoir un anneau de barrière sous la forme d’un disque.
L’anneau de barrière comprend, par exemple, au moins un segment annulaire. En variante, on pourrait prévoir que l’anneau de barrière soit segmenté circonférentiellement en une pluralité de segments d’anneau de barrière, par exemple au nombre de quatre, six ou huit.
Avantageusement, l’organe de régulation du débit d’air comprend un organe de guidage en translation radiale formé par un pion axial solidaire de l’anneau intérieur monté dans un trou oblong pratiqué dans l’anneau de barrière, par exemple dans les parois amont et aval radiales. Ainsi, lorsque la pale est mise en rotation, le premier pion de l’organe de régulation entraîne l’organe de liaison en rotation autour de l’axe qui entraîne en translation radiale l’anneau de barrière. En effet, grâce à l’organe de guidage, l’anneau de barrière est bloqué en rotation et le mouvement de rotation de l‘organe de liaison est transformé en mouvement de translation radiale de l’anneau de barrière.
Selon un second aspect, l’invention concerne une turbomachine, notamment axiale, comprenant :
- un compresseur basse pression ;
- un compresseur haute pression disposé en aval du compresseur basse pression ;
- une chambre de combustion disposée en aval du compresseur haute pression ;
- une turbine haute pression disposée en aval de la chambre de combustion ;
- une turbine basse pression disposée en aval de la turbine haute pression ; et
- un circuit de refroidissement ou passage de fuite d’air, dit « circuit bore cooling » en termes anglo-saxonscomportant une entrée située à la frontière entre les compresseurs basse pression et haute pression et une sortie débouchant en aval de la turbine basse pression. L’entrée du circuit de refroidissement est, par exemple située à la sortie d’un carter intermédiaire.
Le flux d’air circulant dans ledit circuit de refroidissement est prélevé en amont du compresseur haute pression pour être introduit dans la partie turbine, et notamment passant par l’alésage du rotor de turbine haute pression, le long du rotor de la turbine basse pression pour rejoindre en sortie du circuit de refroidissement, le flux primaire en sortie de la turbine basse pression.
Ladite turbomachine comprend en outre un étage d’aubes à orientation variable ou étage redresseur tel que décrit précédemment et ledit carter intermédiaire est disposé en amont de l’anneau intérieur en laissant subsister l’espace axial débouchant dans un circuit de refroidissement.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
illustre schématiquement une demi-coupe axiale d’une structure d'un exemple d’une turbomachine illustrant un circuit de refroidissement ;
est une vue partielle en perspective d’un premier étage d’aubes à calage variable d’un compresseur haute pression de la turbomachine selon la figure 1, comprenant un organe de régulation du flux d’air de refroidissement dans le circuit de refroidissement selon un mode de réalisation de l’invention ;
illustre une vue de côté du premier étage d’aubes à calage variable de la figure 2 ;
représente une vue de détails du premier étage d’aubes à calage variable de la figure 3 ; et
représente schématiquement le fonctionnement de l’organe de régulation du flux d’air de refroidissement dans le circuit de refroidissement.
Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l’air dans la turbomachine. Les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis par rapport à une direction radiale à l’axe principal longitudinal X-X de la turbomachine, l’intérieur étant plus proche de l’axe principal que l’extérieur.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
Sur la figure 1 est représentée très schématiquement une demi-coupe longitudinale d’une turbomachine 10, par exemple axiale, d’axe général longitudinal X-X. La turbomachine 10 est, de manière non limitative, de type à double-flux, et notamment un turboréacteur d’aéronef.
La turbomachine 10 comprend un arbre central basse pression 12 et un arbre extérieur haute pression 14, concentrique à l’arbre central 12. L’arbre central 12 supporte un turbo-fan ou soufflante d’entrée d’air (non représenté) et un rotor de compresseur basse pression (non représenté). L’arbre extérieur 14 supporte un rotor de compresseur haute pression 18 situé en aval du compresseur basse pression.
La turbomachine 10 comprend en outre une chambre de combustion 20, fixe, disposée en aval du compresseur haute pression 18, une turbine haute pression 22 disposée directement en aval de la chambre de combustion 20 et une turbine basse pression 24 disposée en aval de la turbine haute pression 22.
La turbine haute pression 22 comprend un rotor 22a, par exemple en forme de disque, comportant une pluralité d’aubes 22b, ledit rotor 22a étant supporté par l’arbre extérieur 14 afin d’entraîner en rotation le compresseur haute pression 18.
La turbine basse pression 24 comprend un rotor (non référencé) supporté par l’arbre central 12 afin d’entraîner en rotation le compresseur basse pression et le turbo-fan.
On notera que l’invention n’est pas limitée à une telle structure de la turbomachine et pourrait s’appliquer à une turbomachine de structure différente.
Tel qu’illustré sur la figure 1, la turbomachine 10 comprend un circuit de refroidissement 26 ou passage de fuite d’air, dit « circuit bore cooling » en termes anglo-saxons dont l’entrée 26a est située à la frontière entre les compresseurs basse pression et haute pression 18. Le flux d’air circulant dans ledit circuit de refroidissement 26 est illustré par une flèche F. Un flux d’air F est prélevé en amont du compresseur haute pression 18 pour être introduit dans la partie turbine, et notamment passant par l’alésage du rotor 22a de turbine haute pression 22, le long du rotor de la turbine basse pression 24 pour rejoindre en sortie 26b du circuit de refroidissement, le flux primaire en sortie de la turbine basse pression 24.
Le compresseur haute pression 18 comprend une pluralité d’étages circulaires 30 d’aubes à calage variable montés entre des roues mobiles (non référencées) du compresseur haute pression 18 de la turbomachine. Ces aubes à calage variable, connues sous le nom de « variable stator valve », d’acronyme « VSV » en termes anglo-saxons, sont portées par le stator et sont réglables en position autour de leurs axes afin de modifier les caractéristiques d’écoulement des gaz dans le moteur de la turbomachine 10 en fonction des régimes de rotation de la turbomachine.
Chaque aube à calage variable d’un étage circulaire possède un axe longitudinal de rotation et se présente sous la forme d’une pale comprenant une extrémité radiale externe (ou tête d’aube) portant un pivot de commande et une extrémité radiale interne (ou pied d’aube) portant un pivot de guidage. Le pivot de commande, centré sur l’axe de l’aube à calage variable, traverse une enveloppe de stator de la turbomachine et coopère avec un organe de commande de l’orientation des aubes. Plus précisément, le pivot de commande des aubes fait saillie radialement vers l’extérieur de l’enveloppe de stator et se termine par une tête sur laquelle est engagée une extrémité de bielle de commande dont l’extrémité opposée coopère avec un anneau de commande. Les bielles et l’anneau de commande forment l’organe de commande de l’orientation des aubes. La rotation de l’anneau de commande autour de l’axe de la turbomachine permet de faire tourner les bielles de commande et ainsi de modifier simultanément l’orientation de toutes les aubes à calage variable d’un même étage du compresseur haute pression.
Le montage des aubes orientables et leur commande synchronisée sont connus de l’homme du métier et ne seront pas davantage décrits dans la suite de la description.
Plus précisément, l’entrée 26a du circuit de refroidissement est située à la sortie d’un conduit annulaire 28a formé par un carter intermédiaire 28 (visible en détails sur les figures 2 à 5) de la turbomachine 10. Ledit carter intermédiaire 28 relie le compresseur basse pression au compresseur haute pression 18, directement en amont du premier étage 30a d’aubes à calage variable, appelé « étage redresseur d’entrée d’air », d’acronyme RDE.
Ledit carter intermédiaire 28 est réalisé en fonderie. Les défauts de forme de ce carter sont donc particulièrement importants, ce qui implique d’avoir une marche descendante importante au niveau du premier étage du compresseur haute pression 18.
La figure 2 est une vue en perspective de la sortie du conduit annulaire 28 et du premier étage 30a d’aubes à calage variable. Ledit premier étage 30a comprend une rangée d’aubes 32 montées radialement sur la circonférence d’un anneau intérieur 34 et espacées régulièrement les unes des autres. Les aubes 32 s’étendent radialement vers l’extérieur.
Chacune des aubes orientables 32 comprend une pale aérodynamique 32a s’étendant radialement vers l’extérieur, un pied 32b situé à l’extrémité intérieure de ladite pale 32a et une tête (non représentée) située à l’extrémité extérieur de ladite pale 32a.
Les aubes 32 sont toutes orientables autour d’axes de rotation, par exemple en partie radiaux, et ce, de manière synchronisée, afin de faire varier la section de passage pour le fluide traversant les compresseurs de la turbomachine axiale 10. Les aubes 32 sont mobiles en rotation autour de leur axe respectif entre une position ouverte de circulation du flux d’air vers le compresseur haute pression 18 et une position au moins en partie fermée.
Chaque pied 32b comprend, essentiellement, un tourillon 32c s’engageant dans un alésage 34a pratiqué dans l’anneau intérieur 34 et une plateforme 32d, préférentiellement circulaire, logée dans un lamage 34b formé dans ledit anneau intérieur 34. Le lamage 34b est concentrique à l’alésage 34a. Tel qu’illustré, une bague de friction 35 est disposée entre le tourillon 32c du pied 32b de l’aube 32 et l’alésage correspondant 34a. Cette bague 35 comprend une collerette annulaire (non référencée) en appui sur la face intérieure de la plateforme 32d.
Comme on peut le voir sur la figure 2, l’anneau intérieur 34 comprend une paroi amont 34c située du côté du carter intermédiaire 28 et espacée dudit carter intermédiaire 28 par un espace axial E pour le passage du flux d’air F dans le circuit de refroidissement 26.
La turbomachine 10 comprend en outre un organe 40 de régulation du débit d’air configuré pour agir comme un organe d’obstruction du flux en forçant le passage du flux d’air dans le circuit de refroidissement 26, et notamment dans l’espace E entre l’anneau intérieur 34 et le carter intermédiaire 28.
Tel qu’illustré en détails sur les figures 2 à 5, l’organe 40 de régulation du débit d’air comprend un anneau de barrière 42, d’axe X-X, monté axialement entre l’anneau intérieur 34, et notamment sa paroi amont 34c et le carter intermédiaire 28.
L’organe 40 de régulation du débit d’air comprend en outre une pluralité d’organes de liaison 44 reliant chacun une aube 32 avec l’anneau de barrière 42.
Par « organe de liaison », on entend toute pièce mécanique reliant deux pièces distinctes et mobiles l’une par rapport à l’autre à l’aide d’articulations fixées à chacune de ses extrémités.
A titre d’exemple non limitatif, l’organe 40 de régulation du débit d’air comprend ici huit organes de liaison 44 régulièrement répartis sur la circonférence de l’anneau de barrière 42, disposés à 45° l’un de l’autre par rapport à l’axe X-X. On notera que l’organe 40 de régulation du débit d’air comprend au moins deux organes de liaison 44 régulièrement répartis sur la circonférence de l’anneau de barrière 42.
Chacun des organes de liaison 44 est monté à rotation sur un axe de pivot 45 fixé sur l’anneau intérieur 34. Les organes de liaison 44 sont ainsi montés articulés par rapport à l’anneau intérieur 34. Chacun des organes de liaison 44 comprend une première extrémité 44a solidaire d’un premier pion 46 solidaire d’une aube 32. Le premier pion ou arbre 46 est ici fixé sur le pied 32b de l’aube 32, notamment au tourillon 32c. En variante, le premier pion 46 pourrait être fixé sur une autre partie de l’aube 32. Chaque premier pion 46 a la forme d’un axe s’étendant axialement selon l’axe longitudinal X-X vers le carter intermédiaire 28 et traverse une lumière 34d débouchante pratiquée dans la paroi amont 34c de l’anneau intérieur 34.
Chacun des organes de liaison 44 comprend en outre une deuxième extrémité 44b, opposée à la première extrémité 44a et solidaire d’un deuxième pion ou arbre 47 solidaire de l’aube 32 associée. Le deuxième pion 47 est ici fixé sur l’anneau de barrière 42.
Chaque deuxième pion 47 a la forme d’un axe s’étendant axialement selon l’axe longitudinal X-X vers le carter intermédiaire 28 et traversant un orifice (non référencé) pratiqué dans l’anneau de barrière 42.
Tel que visible sur la figure 2, l’anneau de barrière 42 présente une section en forme de U inversé délimité par une paroi aval radiale 42a en vis-à-vis de la paroi amont 34c de l’anneau intérieur 34, une paroi supérieure axiale 42b et une paroi amont radiale 42c en vis-à-vis du carter intermédiaire 28. Le deuxième pion 47 est monté ici fixe entre les parois amont et aval radiales 42a, 42c de l’anneau de barrière 42. Ainsi, la deuxième extrémité 44b des organes de liaison 44 se trouve à l’intérieur de l’anneau de barrière 42. En variante, on pourrait prévoir un anneau de barrière 42 sous la forme d’un disque.
Tel qu’illustré, l’anneau de barrière 42 forme un anneau unique. En variante, on pourrait prévoir que l’anneau de barrière 42 soit segmenté circonférentiellement en une pluralité de segments d’anneau de barrière, par exemple au nombre de quatre, six ou huit.
Chaque deuxième pion 47 a la forme d’un axe s’étendant axialement selon l’axe longitudinal X-X vers le carter intermédiaire 28.
L’organe 40 de régulation du débit d’air comprend également un organe 48 de guidage en translation formé par un pion axial solidaire de l’anneau intérieur 34 monté dans un trou oblong 42d pratiqué dans la paroi amont radiale 42c et la paroi aval radiale 42a de l’anneau de barrière 42. Ainsi, lorsque la pale 32 est mise en rotation, le premier pion 46 de l’organe 40 de régulation entraine l’organe de liaison 44 en rotation autour de l’axe 45 qui entraîne en translation radiale l’anneau de barrière 42 selon les flèches F1 et F2 visibles sur la figure 5.
En effet, grâce à l’organe 48 de guidage, l’anneau de barrière 42 est bloqué en rotation et le mouvement de rotation de l’organe de liaison 44 est transformé en mouvement de translation radiale de l’anneau de barrière 42.
L’anneau de barrière 42 est ainsi configuré pour être mobile radialement suivant les flèches F1 et F2 respectivement entre une position de fermeture du circuit de refroidissement 26 lorsque les aubes 32 à calage variable sont en position ouverte et une position d’ouverture du circuit de refroidissement 26 lorsque les aubes 32 à calage variable sont en position au moins partiellement fermée. Dans la position d’ouverture du circuit de refroidissement 26, dans laquelle l’anneau de barrière 42 est mobile selon la flèche F1, l’anneau de barrière 42 forme un obstacle au flux d’air et force ainsi le passage du flux d’air à travers de circuit de refroidissement 26.
Ainsi, l’organe 40 de régulation du débit d’air permet d’augmenter la section du circuit de refroidissement d’air de fuite dit « bore cooling » uniquement pendant les phases de ralenti du régime de la turbomachine, où les aubes 32 à calage variable sont en position au moins partiellement fermée.
Grâce à l’invention, il est possible de réguler le flux d’air de refroidissement en fonction des besoins du moteur.
L’organe de régulation du débit d’air est applicable pour tous les moteurs nécessitant un circuit de refroidissement dit « bore cooling » pour refroidir les éléments du compresseur haute pression et/ou de la turbine haute pression.

Claims (13)

  1. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable pour une turbomachine (10) comprenant :
    - un anneau intérieur (34) ;
    - un espace (E) axial en amont dudit anneau (34) débouchant dans un circuit de refroidissement (26) ; et
    - une rangée d’aubes (32) comprenant chacune une pale (32a) s’étendant radialement vers l’extérieur et montée à rotation dans l’anneau intérieur (34) autour de leur axe entre une position ouverte et une position au moins partiellement fermée, chaque aube (32) comprenant un pied (32b) situé à une extrémité intérieure de ladite pale (32a), ledit pied (32b) étant logé dans l’anneau intérieur (34), caractérisé en ce qu’il comprend :
    un organe (40) de régulation du débit d’air logé au moins en partie dans l’espace axial (E) et configuré pour forcer le passage du flux d’air dans l’espace (E) lorsque les aubes (32) sont en position au moins partiellement fermée.
  2. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon la revendication 1, dans lequel l’organe (40) de régulation du débit d’air comprend un anneau de barrière (42), d’axe X-X, monté axialement en amont de l’anneau intérieur (34) et mobile radialement entre une position de fermeture du circuit de refroidissement (26) lorsque les aubes (32) à calage variable sont en position ouverte et une position d’ouverture du circuit de refroidissement (26) lorsque les aubes (32) à calage variable sont en position au moins partiellement fermée.
  3. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon la revendication 2, dans lequel l’organe (40) de régulation du débit d’air comprend au moins deux organes de liaison (44) reliant chacun une aube (32) avec l’anneau de barrière (42).
  4. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon la revendication 3, dans lequel chacun des organes de liaison (44) est monté à rotation sur un axe de pivot (45) fixé sur l’anneau intérieur (34).
  5. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon la revendication 3 ou 4, dans lequel chacun des organes de liaison (44) comprend une première extrémité (44a) solidaire d’une aube (32) et une deuxième extrémité (44b), opposée à ladite première extrémité (44a), solidaire de l’anneau de barrière (42).
  6. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon la revendication 5, dans lequel la première extrémité (44a) de l’organe de liaison (44) est solidaire d’un premier pion (46) fixé à l’aube (32).
  7. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon la revendication 6, dans lequel chaque premier pion (46) a la forme d’un axe s’étendant axialement selon l’axe longitudinal (X-X) à travers une lumière (34d) débouchante pratiquée dans l’anneau intérieur (34).
  8. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la deuxième extrémité (44b) de l’organe de liaison (44) est solidaire d’un deuxième pion ou arbre (47) fixé sur l’anneau de barrière (42).
  9. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon l’une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel l’anneau de barrière (42) présente une section délimitée par une paroi aval radiale (42a) en amont de l’anneau intérieur (34), une paroi supérieure axiale (42b) et une paroi amont radiale (42c) axialement opposée à la paroi aval radiale (42a).
  10. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon les revendications 8 et 9, dans lequel le deuxième pion (47) est monté fixe entre les parois amont et aval radiales (42a, 42c) de l’anneau de barrière (42).
  11. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, dans lequel l’anneau de barrière (42) comprend au moins un segment annulaire.
  12. Etage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, dans lequel l’organe (40) de régulation du débit d’air comprend un organe (48) de guidage en translation radiale formé par un arbre axial solidaire de l’anneau intérieur (34) monté dans un trou oblong (42d) pratiqué dans l’anneau de barrière (42).
  13. Turbomachine (10), notamment axiale, comprenant :
    - un compresseur basse pression ;
    - un compresseur haute pression (18) disposé en aval du compresseur basse pression ;
    - une chambre de combustion (20) disposée en aval du compresseur haute pression (18) ;
    - une turbine haute pression (22) disposée en aval de la chambre de combustion (20) ;
    - une turbine basse pression (24) disposée en aval de la turbine haute pression (22) ;
    - un circuit de refroidissement (26) comportant une entrée (26a) située à la frontière entre les compresseurs basse pression et haute pression (18) et une sortie (26b) débouchant en aval de la turbine basse pression (24) ; l’entrée (26a) du circuit de refroidissement est située à la sortie d’un carter intermédiaire (28) ;
    - ledit compresseur haute pression (18) comprenant un étage (30a) d’aubes (32) à orientation variable selon l’une quelconque des revendications précédentes et ledit carter intermédiaire (28) étant disposé en amont de l’anneau intérieur (34) en laissant subsister l’espace (E) axial débouchant dans un circuit de refroidissement (26).
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