WO2018020131A1 - Turbine comprenant un systeme de ventilation entre rotor et stator - Google Patents

Turbine comprenant un systeme de ventilation entre rotor et stator Download PDF

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WO2018020131A1
WO2018020131A1 PCT/FR2017/052055 FR2017052055W WO2018020131A1 WO 2018020131 A1 WO2018020131 A1 WO 2018020131A1 FR 2017052055 W FR2017052055 W FR 2017052055W WO 2018020131 A1 WO2018020131 A1 WO 2018020131A1
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Mathieu Jean Pierre TROHEL
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to a turbine comprising a ventilation system between a stator and a rotor, or more generally two bodies rotating relative to each other and which can therefore consist of two rotors, contra rotary for example.
  • turbomachines are provided with a ventilation system, intended to cool hot portions of their turbine by a continuous blowing of fresh gas. They comprise a ventilation circuit extending in the stator, from a nozzle for sampling fresh gas under pressure, coming for example from one of the turbomachine compressors, to a chamber delimited by the structures to be cooled, and where the gas flows through various taps and games. The air pressure propels it from one end of the circuit to the other. Cooling by a heat exchanger can be practiced. Documents describing such ventilation systems are also numerous; an example is EP-1 503 061-A.
  • one of these games can give on the flow vein gases, and allow a purge flow to the vein, to prevent the return of hot gases circulating in the room and other cavities of the machine; and the other set is occupied by a gasket, usually a labyrinth seal, however, allowing a leakage flow out of the chamber, which serves to confine the atmosphere of a cavity beyond the gasket. seal.
  • This cavity in conventional constructions, contains indeed a bearing lubricated by oil and a part of which is in suspension.
  • the chamber must be at a sufficient overpressure with respect to the gases of the vein.
  • the cavity beyond the seal is generally depressed because of the oil recovery systems, which ensures proper leak flow direction, and the leakage rate is small relative to the purge rate.
  • the device is designed so that the purge rate and the leakage rate through these two games are present in all circumstances, as well as ventilation rates.
  • the ventilation rates represent the remainders of the total flow flowing in the circuit, and leaving the chamber by ventilation tappings arranged at the levels of the turbine disks to ventilate them.
  • the labyrinth seals are used in service: they are often composed of rigid circular blades, called wipers, whose free end faces platelets of so-called abradable material; the transient operations of the machine show irregularities in heating between the rotor and the stator and differential thermal expansion, which temporarily rub the wipers on the abradable material, which begins and gradually enlarges the game in the labyrinth seal, and leakage flow.
  • the used labyrinth seals therefore allow a larger leakage flow, and the purge flow rate decreases. If it becomes negative, the purge would be replaced by an aspiration of the hot gases of the flow vein, which would be inadmissible. It is therefore necessary to provide a purge flow rate greater than necessary to ensure that a purge will remain even when the seal is well worn, with however the adverse consequence that the flow through the ventilation circuit and withdrawn from the flow gas should be increased for this reason alone.
  • the object of the invention is therefore to improve such ventilation systems to make the purge flow between the stator and the rotor (or more generally two bodies rotating relative to each other) little dependent on wear a seal located elsewhere between the stator and the rotor at the boundary of a ventilation chamber.
  • the invention thus relates to a turbine comprising two bodies rotating relative to one another, a ventilation chamber defined by the bodies and comprising at least one purge opening to a vein of the turbine to a first side of the chamber and a second opening, occupied by a first leak-rate seal, disposed between the bodies at a second side of the chamber and leading to an enclosure with respect to which the chamber is under an overpressure, a ventilation circuit present in a first body, extending to a partition separating it from the chamber, and leading to the chamber through a first injection port through the partition, characterized in that it comprises a second injection orifice through the partition, and through which the ventilation circuit leads to an antechamber delimited by portions of the body and having an antechamber opening occupied by a second seal leak-tightness sealant, said antechamber opening leading exclusively to the chamber, and in that the first seal and the second seal are labyrinth seals which have elements responsible for sealing , comprising circular rigid wipers and abradable wafers
  • the first seal at the outlet of the chamber wears due to differential thermal expansion between the rotor and the stator, or more generally between the two bodies in relative rotation, it is the same for the second seal upstream of it in the direction of ventilation, and the corresponding injection port passes a larger flow, which contributes to increasing the flow through the first seal, while the flow through the first injection port, essential to the formation of the purge flow, remains almost constant.
  • This effect is easily obtained if the first seal and the second seal have elements creating the seal that are oriented in the same direction, since the wear of the joints are comparable.
  • the characteristic effects of the invention are thus easily verified with labyrinth seals including wipers and abradable wafers.
  • a device conducive to the good realization of the invention is obtained if the second injection port is located between the first injection port and the first seal, and the first injection port is located between the orifice purge and the second injection port.
  • turbomachine comprising a turbine according to any one of the preceding characteristics in which the turbine is in particular a low-pressure turbine, and one of the bodies is the low-pressure body of the turbomachine; and an aircraft comprising this turbomachine.
  • a ventilation air sampling circuit as defined at the beginning of this description (of which only the end 1 has been shown) ends on a partition 2 which separates it.
  • a room 3 where ventilation is practiced; the chamber 3 is delimited by both the stator 4, to which the partition 2 belongs, and by the rotor 5, which is in particular carrying blades 6 on which the cooling must be carried.
  • ventilation orifices 7 are formed through a shell 8 of the rotor 5 carrying the feet of the blades 6, which passes through the ventilation air flow to a large extent, before joining the gases of the vein. 9 surrounding the ferrule 8.
  • the chamber 3 also comprises two openings, which are circular and concentric: a purge opening 10 joining the upstream end of the ferrule 8 to a portion opposite the stator 4, to the outer radial edge of the chamber 3, as the orifices 7 , and a second opening 11 remaining between concentric and approximately cylindrical ribs 12 and 13 of stator 4 and rotor 5 at a radially inner region of chamber 3.
  • the purge opening 10 is occupied by a wide-gap labyrinth seal created between axially extending and partially overlapping walls, through which a relatively large leakage rate of the ventilation air, referred to as the upstream purge flow. , is tolerated. Another leakage rate is tolerated through the second opening 11, but a greater seal than through the purge opening 10 is generally sought, in particular to confine an enclosure 14 located immediately beyond it, near the axis of the rotor 5 and may contain a lubricated bearing 28 whose dispersion of the oil in the machine would not be tolerable.
  • the leakage opening 11 is equipped with a labyrinth seal 15 with a small clearance, comprising rigid circular wipers 16 arranged on one of the ribs 13 and abradable plates 17 concentric with the wipers 16 with respect to a axis of rotation (not shown) of the rotor 5, located on the other of the ribs 12 in front of edges 18 of the wipers 16 leaving only a small clearance, which allows a reduced leakage flow through the labyrinth seal 15 and maintains the overpressure of the chamber 3 relative to the chamber 14.
  • At least one first injection port 19 provided with a first injector directly communicating the end 1 of the circuit to the chamber 3 there is at least one second injection port 20, provided with another injector, which opens in front of a second labyrinth seal 21 formed by two portions included in the chamber 3, and opens more precisely in an antechamber 22 included in this second 21 between two of its wipers 16.
  • the second seal 21 separates the antechamber 22 of the chamber 3 and occupies the opening of the antechamber 22 which leads to the chamber 3.
  • the antechamber opening is here composed of two portions 30a and 30b respective second seal 21 (the portions that separates the antechamber 22).
  • the antechamber 22 is devoid of any other opening through which the ventilation air could leave it for the chamber 3 or any other enclosure: the antechamber 22 therefore leads exclusively to the chamber 3, and through the second seal 21.
  • the permeability through the second injection orifice 20 is greater than through the second seal 21, which therefore determines the flow rate through the anteroom 22 and reaching the chamber 3.
  • the seals 15 and 21 are in fact the same. type and oriented in the same way, that is to say that their wipers 16 are here all oriented radially outwardly, and the free faces of the abradable plates 17 are here all oriented radially inwardly.
  • the wipers 16 of the second seal 21 are carried by a cylindrical portion 23 of rotor 5, supported by arms 24 which connect it to the rest of the rotor 5 without dividing the volume of the chamber 3, forming a discontinuous support extending through the chamber 3 between the first injection port 19 and the first seal 15.
  • the abradable plates 17 are mounted on a bearing 25 of the partition 2 concentric with the rib 12. More generally, the abradable plates 17 and the alignments of the wipers 16 which face them, and the games separating them, are oriented in the same direction, here the axial X direction of the machine since they are all defined by cylindrical portions (12, 13, 23 and 25) of the bodies 4 and 5, concentric with their relative rotational axis. Non-axial orientations, which are attributable to non-cylindrical support portions of the seals 15 and 21, would also belong to the invention.
  • the second seal 21 is favorably disposed between the purge opening 10 on the one hand, the second opening 11 and the labyrinth seal 15 on the other hand, along the partition 2 (and at an intermediate radius in the usual case where these openings are spaced radially substantially different radii, or possibly at an intermediate axial position where they are distant mainly in the axial direction of the machine): the second seal 21 is in any case entirely inside the chamber
  • the flow rate of the ventilation circuit thus passes into the chamber 3 essentially through the first injection orifice 19, while the flow rate passing through the second injection orifice 20 is counteracted by the second seal 21.
  • the first seal 15 wears
  • the second seal 21 wears at a similar rate or the like, because of its similarity of construction and arrangement at the junction of the stator 4 and the rotor 5, this which facilitates the flow through the second injection port 20 and increases its flow.
  • the end 1 being devoid of other outlets that the injection ports 19 and 20, which could constantly divert a portion of the ventilation flow, the wear of the second seal 21 is necessarily accompanied by an increase in flow fleeing through him.
  • the second seal 21 has fewer wipers 16 than the first seal 15 because it compensates for the degradation of the seal without performing a clean seal.
  • FIG. 2 there is a labyrinth seal 121 split into two sealing portions, comprising two concentric abradable plate circles 17a and 17b, arranged on two concentric cylindrical surfaces 25a and 25b, integral with the partition 2 and replacing the single span, the partition 2 being traversed by the second injector 20 continues between these two bearing surfaces 25a and 25b; and two groups of wipers 16a and 16b whose ridges respectively come before the platelet circles 17a and 17b, and which are mounted on concentric ribs 23a and 23b, still integral with the arm 24 and forming a common support.
  • the purpose of the antechamber 26 is that the air entering the chamber 3 is not constrained by the injector section, but by the section of the labyrinth seal 120. It must therefore have an injector section (at the second injection port 20) wider than the section of the labyrinth seal 120.
  • the operation of this device is the same as the previous one, since, the wipers 16a and 16b being arranged in the same direction as the wipers 11 of the first seal 16, the wear of the two portions of the joint 121 progresses at the same time as that of the first seal 16 therefore gradually allows a larger air flow through the second injection port 20.
  • the first seal 15 and the second seal 21, 121 or 221 are close to one of the other, that is to say with a reduced spacing in their direction of main extension (here axial) so that their games (in the perpendicular direction, here radial) are subject to variations as close as possible.
  • the two seals 15 and 21, 121 or 221 overlap at least partially in this main direction.
  • a proximity of the two seals 15 and 21, 121 or 221 in their direction perpendicular to their main extension (here, in their radial direction) can also be sought, with the same effect of equalizing the expansions to which they are subjected and their wear.
  • the second seal 21 or 121 is replaced by a second seal 221 mounted, as in FIG. 1, on a cylindrical and single support 23 and comprising, as in FIG. 2, a double series of wipers, here denoted 16c and 16d, and two abradable plates 17c and 17d, concentric but oriented towards each other, while the edges of the wipers 16c and 16d are arranged in the divergent directions on either side of the common support 23.
  • the second injector 20 is placed in the same way as in FIG. 2.
  • the air passing through the second injector 20 reaches the antechamber 26, from which it exits through the double labyrinth formed in the seal 221.
  • the wear of the first seal 11 is accompanied by the wear of the second seal 221 and the progressive increase in the air flow which passes therethrough, and compensates for the increase in the flow rate. air passing through the first seal 221, so that the upstream purge flow through the opening 10 remains substantially constant.
  • the antechamber 26 leads exclusively to the chamber 3, and through the second seal 121; and the corresponding opening of the antechamber 26 comprises two portions 31a and 31b, which occupy respectively the two portions of the joint 121, without this duplication being of importance for the invention and its operation.
  • the injectors of the injection ports 19 and 20 may take the appearance of nozzles having an inlet port, an outlet port, and a chamber of wider section between the orifices. Other equipment of the injection ports 19 and 20 may however be envisaged. Likewise, the invention is not limited to radial orientations of sealing elements such as wipers.
  • All the embodiments of the invention can be applied by reversing their constituents on the rotor and the stator, and more generally on the first and the second of the bodies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

Pour pallier l'accroissement d'un débit de fuite d'air de ventilation originaire d'un circuit (1) par un joint labyrinthe (15) s'usant progressivement au fond d'une chambre de ventilation (3), et la diminution d'un débit de purge par une ouverture (10) en amont de la chambre (3), on ajoute à un orifice d'injection principal (19) un second orifice d'injection (20) qui communique à la chambre (3) par un second joint à labyrinthe (21), s'usant en même temps le premier, et qui accroît donc progressivement le débit d'air passant par cet injecteur (20) pour compenser le débit de fuite supplémentaire par le premier injecteur (19) et maintenir la ventilation à son niveau initial.

Description

TURBINE COMPRENANT UN SYSTEME DE VENTILATION ENTRE ROTOR ET STATOR
DESCRIPTION
L'invention présente concerne une turbine comprenant un système de ventilation entre un stator et un rotor, ou plus généralement deux corps tournants l'un par rapport à l'autre et qui peuvent donc consister en deux rotors, contra rotatifs par exemple.
De nombreuses turbomachines sont pourvues d'un système de ventilation, destiné à rafraîchir des portions chaudes de leur turbine par un soufflage permanent de gaz frais. Elles comprennent un circuit de ventilation s'étendant dans le stator, depuis un piquage de prélèvement de gaz frais sous pression, provenant par exemple d'un des compresseurs de la turbomachine, jusqu'à une chambre délimitée par les structures à rafraîchir, et d'où le gaz s'écoule par divers piquages et jeux. La pression de l'air le propulse d'une extrémité à l'autre du circuit. Un refroidissement par un échangeur de chaleur peut être pratiqué. Les documents décrivant de tels systèmes de ventilation sont eux aussi nombreux ; un exemple est EP-1 503 061-A.
Une situation particulière existe quand la chambre est délimitée à la fois par le stator et le rotor, puisqu'elle comprend deux jeux concentriques de jonction du rotor au stator, par lesquels l'air insufflé peut s'écouler. De manière typique, l'un de ces jeux peut donner sur la veine d'écoulement des gaz, et autoriser un débit de purge vers la veine, afin d'éviter les rentrées des gaz très chauds qui y circulent dans la chambre et d'autres cavités de la machine ; et l'autre jeu est occupé par un joint d'étanchéité, en général un joint à labyrinthe autorisant toutefois un débit de fuite hors de la chambre, qui sert à confiner l'atmosphère d'une cavité située au-delà du joint d'étanchéité. Cette cavité, dans des constructions usuelles, contient en effet un palier lubrifié par de l'huile et dont une partie est en suspension. La chambre doit être à une surpression suffisante par rapport aux gaz de la veine. La cavité au-delà du joint d'étanchéité est généralement en dépression à cause des systèmes de récupération d'huile, ce qui assure le bon sens du débit de fuite, et le débit de fuite est petit par rapport au débit de purge. Le dispositif est conçu afin que le débit de purge et le débit de fuite à travers ces deux jeux soient présents en toutes circonstances, ainsi que des débits de ventilation. Les débits de ventilation représentent les restes du débit total s'écoulant dans le circuit, et qui quittent la chambre par des piquages de ventilation disposés aux niveaux des disques de turbines pour les ventiler. Mais les joints d'étanchéité à labyrinthe s'usent en service : ils sont souvent composés de lames circulaires rigides, appelées léchettes, dont l'extrémité libre fait face à des plaquettes de matière dite abradable ; les fonctionnements transitoires de la machine font apparaître des irrégularités d'échauffement entre le rotor et le stator et des dilatations thermiques différentielles, qui font frotter temporairement les léchettes sur la matière abradable, ce qui l'entame et agrandit peu à peu le jeu dans le joint à labyrinthe, et le débit de fuite. Les joints à labyrinthe usagés laissent donc passer un débit de fuite plus important, et le débit de purge diminue. S'il devenait négatif, la purge serait remplacée par une aspiration des gaz chauds de la veine d'écoulement, ce qui serait inadmissible. On est donc amené à prévoir un débit de purge plus important que nécessaire pourgarantir qu'une purge subsistera même quand le joint d'étanchéité sera bien usé, avec toutefois la conséquence défavorable que le débit parcourant le circuit de ventilation et soutiré de l'écoulement principal des gaz doit être accru pour cette seule raison.
Le but de l'invention est donc de perfectionner de tels systèmes de ventilation pour rendre le débit de purge entre le stator et le rotor (ou plus généralement deux corps tournants l'un par rapport à l'autre) peu dépendant de l'usure d'un joint d'étanchéité situé ailleurs entre le stator et le rotor à la limite d'une chambre de ventilation.
Sous un aspect général, l'invention concerne ainsi une turbine comprenant deux corps tournant l'un par rapport à l'autre, une chambre de ventilation délimitée par les corps et comprenant au moins une ouverture de purge vers une veine de la turbine à un premier côté de la chambre et une seconde ouverture, occupée par un premier joint d'étanchéité à débit de fuite, disposée entre les corps à un deuxième côté de la chambre et menant à une enceinte par rapport à laquelle la chambre est en surpression, un circuit de ventilation présent dans un premier des corps, s'étendant jusqu'à une cloison le séparant de la chambre, et menant à la chambre par un premier orifice d'injection traversant la cloison, caractérisée en ce qu'elle comprend un second orifice d'injection traversant la cloison, et par lequel le circuit de ventilation mène à une antichambre délimitée par des portions des corps et présentant une ouverture d'antichambre occupée par un second joint d'étanchéité à débit de fuite, ladite ouverture d'antichambre menant exclusivement à la chambre, et en ce que le premier joint d'étanchéité et le second joint d'étanchéité sont des joints à labyrinthe qui ont des éléments responsables de l'étanchéité, comprenant des léchettes rigides circulaires et des plaquettes abradables s'étendant devant des arêtes des léchettes, qui sont portés par des portions des corps toutes orientées dans une même direction.
Lorsque le premier joint d'étanchéité à la sortie de la chambre s'use à cause des dilatations thermiques différentielles entre le rotor et le stator, ou plus généralement entre les deux corps en rotation relative, il en va de même du second joint en amont de lui dans le sens de la ventilation, et l'orifice d'injection correspondant laisse passer un débit plus important, qui contribue à l'augmentation du débit à travers le premier joint, alors que le débit traversant le premier orifice d'injection, essentiel à la formation du débit de purge, reste à peu près constant. Cet effet est facilement obtenu si le premier joint d'étanchéité et le second joint d'étanchéité ont des éléments créateurs de l'étanchéité qui sont orientés dans une même direction, puisque les usures des joints sont alors comparables. Les effets caractéristiques de l'invention sont ainsi facilement vérifiés avec des joints à labyrinthe comprenant des léchettes et des plaquettes abradables.
Un dispositif propice à la bonne réalisation de l'invention est obtenu si le second orifice d'injection est situé entre le premier orifice d'injection et le premier joint d'étanchéité, et le premier orifice d'injection est situé entre l'orifice de purge et le second orifice d'injection.
D'autres aspects de l'invention sont une turbomachine comprenant une turbine selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes dans laquelle la turbine est en particulier une turbine basse-pression, et un des corps est le corps basse pression de la turbomachine ; ainsi qu'un aéronef comprenant cette turbomachine. Les différents aspects, caractéristiques et avantages de l'invention seront maintenant décrits plus en détail au moyen des figures suivantes, qui en détaillent certaines réalisations particulières, non exclusives d'autres :
- les figures 1, 2 et 3 illustrent respectivement trois modes de réalisation de l'invention.
Ces figures représentent une turbine conforme à l'invention, qui permet de réaliser plus efficacement la purge de la veine (étanchéité de veine) et la ventilation de l'enceinte sous turbine, et l'étanchéité enceinte d'huile.
Dans l'invention présente, et comme le représente la figure 1, un circuit de prélèvement d'air de ventilation tel que défini au début de cette description (dont on a seulement représenté l'extrémité 1) finit sur une cloison 2 qui le sépare d'une chambre 3, où s'exerce la ventilation ; la chambre 3 est délimitée à la fois par le stator 4, auquel appartient la cloison 2, et par le rotor 5, qui est porteur notamment d'aubes mobiles 6 sur lesquelles doit porter le rafraîchissement. C'est pourquoi des orifices de ventilation 7 sont ménagés à travers une virole 8 du rotor 5, porteuse des pieds des aubes mobiles 6, que traverse en grande partie l'écoulement d'air de ventilation, avant de rejoindre les gaz de la veine d'écoulement 9 entourant la virole 8.
La chambre 3 comprend encore deux ouvertures, qui sont circulaires et concentriques : une ouverture de purge 10 joignant l'extrémité amont de la virole 8 à une portion en regard du stator 4, au bord radial extérieur de la chambre 3, comme les orifices 7, et une seconde ouverture 11 subsistant entre des nervures concentriques, et approximativement cylindriques 12 et 13 du stator 4 et du rotor 5 à une région radialement intérieure de la chambre 3.
L'ouverture de purge 10 est occupée par un joint à labyrinthe à jeu large créé entre des parois s'étendant axialement et se recouvrant partiellement, à travers lequel un débit de fuite relativement important de l'air de ventilation, appelé débit de purge amont, est toléré. Un autre débit de fuite est toléré à travers la seconde ouverture 11, mais une étanchéité plus grande qu'à travers l'ouverture de purge 10 est en général recherchée, afin notamment de confiner une enceinte 14 située immédiatement au-delà d'elle, près de l'axe du rotor 5 et pouvant contenir un palier 28 lubrifié dont la dispersion de l'huile dans la machine ne serait pas tolérable.
C'est pourquoi l'ouverture de fuite 11 est équipé d'un joint à labyrinthe 15 à jeu faible, comprenant des léchettes 16 rigides circulaires disposées sur une des nervures 13 et des plaquettes d'abradable 17 concentriques aux léchettes 16 par rapport à un axe de rotation (non représenté) du rotor 5, situées sur l'autre des nervures 12 devant des arêtes 18 des léchettes 16 en laissant subsister seulement un petit jeu, qui permet à un débit de fuite réduit à travers le joint à labyrinthe 15 et maintient la surpression de la chambre 3 par rapport à l'enceinte 14. Il est toutefois connu que le fonctionnement de la machine fait apparaître des états transitoires où le rotor 5 s'échauffe plus vite que le stator 4 et se dilate donc plus que lui, de sorte que les arêtes 18 des léchettes 16 entrent dans les plaquettes d'abradable 17 et les creusent, en agrandissant ainsi les jeux de fonctionnement stable du labyrinthe une fois que ces dilatations thermiques différentielles ont disparu. Il en résulte que le débit de fuite traversant la seconde ouverture 11 augmente à mesure que le joint à labyrinthe 15 s'use de cette façon. Les autres débits d'écoulement hors de la chambre 3 diminuent en conséquence, et notamment le débit de purge amont à travers l'ouverture de purge 10. Afin d'éviter une inversion de ce débit, il doit donc être prévu avec une valeur d'origine assez grande, au détriment du débit s'écoulant par les orifices de ventilation 7. Le débit de purge est du même ordre de grandeur que le débit de l'étanchéité et la section de fuite de l'étanchéité est plus faible que celle de la purge. Pour une étanchéité neuve, le débit de purge est supérieur à celui de l'étanchéité, mais c'est l'inverse pour une étanchéité vieille.
Afin d'éviter autant que possible cette situation, on prévoit une communication complexe entre l'extrémité 1 du circuit et la chambre 3 à travers la cloison 2.
A côté d'au moins un premier orifice d'injection 19 muni d'un premier injecteur faisant communiquer directement l'extrémité 1 du circuit à la chambre 3, on trouve au moins un second orifice d'injection 20, muni d'un autre injecteur, qui s'ouvre devant un second joint 21 d'étanchéité à labyrinthe formées par deux portions inclus dans la chambre 3, et s'ouvre plus précisément dans une antichambre 22 incluse dans ce second joint 21, entre deux de ses léchettes 16. Le second joint 21 sépare l'antichambre 22 de la chambre 3 et occupe l'ouverture de l'antichambre 22 qui mène à la chambre 3. L'ouverture d'antichambre est ici composée de deux portions 30a et 30b respectives du second joint 21 (les portions que sépare l'antichambre 22). L'antichambre 22 est dépourvue d'autre ouverture par laquelle l'air de ventilation pourrait la quitter pour la chambre 3 ou une autre enceinte quelconque : l'antichambre 22 mène donc exclusivement à la chambre 3, et à travers le second joint 21. La perméabilité à travers le second orifice d'injection 20 est plus grande qu'à travers le second joint 21, qui détermine donc le débit traversant l'antichambre 22 et parvenant à la chambre 3. Les joints 15 et 21 sont en effet du même type et orientés de la même façon, c'est-à-dire que leurs léchettes 16 sont ici toutes orientées radialement vers l'extérieur, et les faces libres des plaquettes abradables 17 sont ici toutes orientées radialement vers l'intérieur. Les léchettes 16 du second joint 21 sont portées par une portion cylindrique 23 de rotor 5, soutenue par des bras 24 qui la relient au reste du rotor 5 sans diviser le volume de la chambre 3, en formant un support discontinu s'étendant à travers la chambre 3 entre le premier orifice d'injection 19 et le premier joint 15. Ici, les plaquettes abradables 17 sont montées sur une portée 25 de la cloison 2 concentrique à la nervure 12. Plus généralement, les plaquettes abradables 17 et les alignements des léchettes 16 qui leur font face, ainsi que les jeux les séparant, sont orientés dans une même direction, ici la direction X axiale de la machine puisqu'ils sont tous définis par des portions cylindriques (12, 13, 23 et 25) des corps 4 et 5, concentriques à leur axe de rotation relative. Des orientations autres qu'axiales, redevables à des portions de support autres que cylindriques des joints 15 et 21, appartiendraient aussi à l'invention.
On trouve successivement dans le sens radial R croissant : la seconde ouverture 11 et le premier joint 15 l'équipant, le second orifice d'injection 20 et le second joint 21 l'équipant, le premier orifice d'injection 19, et enfin l'orifice de purge 10 et les orifices de ventilation 7. Le second joint 21 est favorablement disposé entre l'ouverture de purge 10 d'une part, la seconde ouverture 11 et le joint à labyrinthe 15 d'autre part, le long de la cloison 2 (et à un rayon intermédiaire dans le cas usuel où ces ouvertures sont distantes principalement radialement des rayons bien différents, ou éventuellement à une position axiale intermédiaire où elles sont distantes principalement dans la direction axiale de la machine) : le second joint 21 est de toute façon entièrement intérieur à la chambre
3. Il est par ailleurs complètement séparé du joint 15.
Le débit du circuit de ventilation passe donc dans la chambre 3 essentiellement par le premier orifice d'injection 19, alors que le débit passant par le second orifice d'injection 20 est contrarié par le second joint d'étanchéité 21. Mais à mesure que le premier joint d'étanchéité 15 s'use, le second joint d'étanchéité 21 s'use à un rythme semblable ou analogue, à cause de sa similitude de construction et de disposition à la jonction du stator 4 et du rotor 5, ce qui facilite l'écoulement par le second orifice d'injection 20 et augmente son débit. L'extrémité 1 étant dépourvue d'autres exutoires que les orifices d'injection 19 et 20, qui pourraient détourner constamment une partie du débit de ventilation, l'usure du second joint d'étanchéité 21 s'accompagne nécessairement d'un accroissement du débit fuyant à travers lui.
Cette augmentation de débit est affectée préférentiellement au débit de fuite par le premier joint d'étanchéité 15, qui est plus proche du second orifice d'injection 20 : il en résulte que le débit de purge amont traversant l'ouverture de purge 10 ne change pas beaucoup au cours du service de la machine, ce qui permet de le prévoir à une valeur faible à l'origine et d'augmenter ainsi la part utile du débit de ventilation passant par les orifices 7. Le nombre des léchettes 16 de part et d'autre de l'antichambre 22 est identique.
De manière préférée, le second joint d'étanchéité 21 dispose de moins de léchettes 16 que le premier joint d'étanchéité 15 car il compense la dégradation de l'étanchéité de celui-ci sans assumer une étanchéité propre.
Parmi d'autres modes de réalisation de l'invention, il convient d'exposer ceux des figures 2 et 3, qui se distinguent du précédent par la disposition du second joint à labyrinthe.
A la figure 2, on trouve un joint à labyrinthe 121 dédoublé en deux portions d'étanchéité, comprenant deux cercles de plaquettes abradables 17a et 17b concentriques, disposés sur deux portées 25a et 25b cylindriques également concentriques, solidaires de la cloison 2 et remplaçant la portée 25 unique, la cloison 2 étant traversée par le second injecteur 20 continue entre ces deux portées 25a et 25b ; et deux groupes de léchettes 16a et 16b dont les arêtes viennent respectivement devant les cercles de plaquettes 17a et 17b, et qui sont montées sur des nervures 23a et 23b concentriques, encore solidaires du bras 24 et formant un support commun. On pourrait aussi avoir des supports séparés pour les deux nervures 23a et 23b.
Les portées 25a et 25b, la cloison 2 entre elles, et les nervures 23a et 23b délimitent ensemble un volume presque clos qui constitue une antichambre 26 à la chambre 3, où le second orifice d'injection 20 débouche. Le débit d'air entrant dans l'antichambre 26 aboutit à la chambre 3 par les deux labyrinthes formés par le joint 121. Ici encore, le but de l'antichambre 26 est que l'air qui rentre dans la chambre 3 ne soit pas contraint par la section de l'injecteur, mais par la section du joint à labyrinthe 120. On doit donc avoir une section d'injecteur (au second orifice d'injection 20) plus large que la section du joint à labyrinthe 120.
Le fonctionnement de ce dispositif est le même que le précédent, puisque, les léchettes 16a et 16b étant disposées dans le même sens que les léchettes 11 du premier joint 16, l'usure des deux portions du joint 121 progresse en même temps que celle du premier joint 16 laisse donc passer progressivement un débit d'air plus important par le second orifice d'injection 20. Avantageusement, le premier joint d'étanchéité 15 et le second joint d'étanchéité 21, 121 ou 221 sont proches l'un de l'autre, c'est-à-dire avec un écartement réduit dans leur direction d'extension principale (ici axiale) afin que leurs jeux (dans la direction perpendiculaire, ici radiale) soient soumis à des variations aussi proches que possible. Avantageusement, les deux joints d'étanchéité 15 et 21, 121 ou 221 se recouvrent au moins partiellement dans cette direction principale.
Une proximité des deux joints d'étanchéité 15 et 21, 121 ou 221 dans leur direction perpendiculaire à leur extension principale (ici, dans leur direction radiale) peut aussi être recherchée, avec le même effet d'égaliser les dilatations auxquelles ils sont soumis et leur usure.
Dans une conception un peu différente représentée à la figure 3 et susceptible de donner d'aussi bons résultats, le second joint 21 ou 121 est remplacé par un second joint 221 monté, comme à la figure 1, sur un support 23 cylindrique et unique et comprenant, comme à la figure 2, une double série de léchettes, ici notées 16c et 16d, et deux plaquettes abradables 17c et 17d, concentriques mais orientées l'une vers l'autre, alors que les arêtes des léchettes 16c et 16d sont disposées dans les directions divergentes de part et d'autre du support 23 commun. Le second injecteur 20 est placé de la même façon qu'à la figure 2. Ici encore, l'air passant par le second injecteur 20 aboutit à l'antichambre 26, d'où il sort par le double labyrinthe constitué dans le joint 221. Comme dans les exemples précédents, l'usure du premier joint 11 s'accompagne de l'usure du second joint 221 et de l'accroissement progressif du débit d'air qui passe à travers lui, et compense l'accroissement du débit d'air passant par le premier joint 221, si bien que le débit de purge amont passant par l'ouverture 10 reste essentiellement constant.
Comme dans la réalisation précédente, l'antichambre 26 mène exclusivement à la chambre 3, et à travers le second joint d'étanchéité 121 ; et l'ouverture correspondante de l'antichambre 26 comprend deux portions 31a et 31b, qu'occupent respectivement les deux portions du joint 121, sans que ce dédoublement ait d'importance pour l'invention et son fonctionnement.
Les injecteurs des orifices d'injection 19 et 20 peuvent prendre l'aspect de buses possédant un orifice d'entrée, un orifice de sortie, et une chambre de section plus large entre les orifices. D'autres équipements des orifices d'injection 19 et 20 peuvent toutefois être envisagés. De même, l'invention n'est pas limitée à des orientations radiales d'éléments d'étanchéité tels que les léchettes.
Tous les modes de réalisation de l'invention peuvent être appliqués en intervertissant leurs constituants sur le rotor et le stator, et plus généralement sur le premier et le second des corps.

Claims

REVENDICATIONS
1) Turbine comprenant deux corps (4, 5) tournant l'un par rapport à l'autre, une chambre (3) de ventilation délimitée par les corps et comprenant au moins une ouverture (10) de purge vers une veine de la turbine à un premier côté de la chambre (3) et une seconde ouverture (11), occupée par un premier joint d'étanchéité (15) à débit de fuite, disposée entre les corps à un deuxième côté de la chambre et menant à une enceinte (14) par rapport à laquelle la chambre (3) est en surpression, un circuit de ventilation présent dans un premier des corps (4), s'étendant jusqu'à une cloison (2) le séparant de la chambre (3), et menant à la chambre par un premier orifice d'injection (19) traversant la cloison, caractérisée en ce qu'elle comprend un second orifice d'injection (20) traversant la cloison (2), et par lequel le circuit de ventilation mène à une antichambre (22, 26) délimitée par des portions des corps et présentant une ouverture d'antichambre occupée par un second joint d'étanchéité (21) à débit de fuite, ladite ouverture d'antichambre menant exclusivement à la chambre (3), et en ce que le premier joint d'étanchéité (15) et le second joint d'étanchéité (21) sont des joints à labyrinthe qui ont des éléments responsables de l'étanchéité (16, 17), comprenant des léchettes (16) rigides circulaires et des plaquettes abradables (17) s'étendant devant des arêtes (18) des léchettes, qui sont portés par des portions (12, 13, 23, 25) des corps toutes orientées dans une même direction.
2) Turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites portions des corps délimitant la seconde ouverture (11) et l'ouverture d'antichambre sont cylindriques et concentriques, et, dans chacun des joints d'étanchéité, les plaquettes d'abradable sont concentriques aux léchettes par rapport à un axe de rotation relative des corps.
3) Turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le second orifice d'injection (20) est situé entre le premier orifice d'injection (19) et le premier joint d'étanchéité (15), et le premier orifice d'injection (19) est situé entre l'ouverture de purge (10) et le second orifice d'injection (20) dans un sens radial. 4) Turbine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'orifice de purge (10) est situé à un rayon extérieur de la chambre, et le premier joint d'étanchéité à un rayon intérieur de la chambre.
5) Turbine selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce qu'un second des corps (5) comprend une portion (23) délimitant ladite antichambre (22, 26), reliée à une portion principale du second des corps (5) par un support discontinu (24) s'étendant à travers la chambre (3) entre le premier orifice d'injection (19) et le premier joint d'étanchéité (15).
6) Turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le second joint d'étanchéité est composé de deux portions occupant respectivement deux portions de l'ouverture d'antichambre par chacune desquelles l'antichambre mène à la chambre.
7) Turbine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le second orifice d'injection (20) débouche directement devant le second joint d'étanchéité (21), ladite antichambre (22) étant intérieure au second joint d'étanchéité.
8) Turbine selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite antichambre (26) est limitée par deux parois concentriques (25a, 25b) solidaires de la cloison (2), et le second joint d'étanchéité (121, 221) comprend deux portions associées respectivement auxdites parois et montées sur un support commun (23, 23a, 23b).
9) Turbine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les portions du second joint d'étanchéité (121) sont séparées, et le support commun comprend deux parties concentriques (23a, 23b) respectivement associées auxdites portions du second joint d'étanchéité.
10) Turbine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les portions du second joint d'étanchéité (221) sont situées de part et d'autre du support commun (23).
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