WO2018042116A1 - Procede et dispositif de reglage de jeux entre un rotor et un stator concentrique d'une turbomachine d'aeronef - Google Patents
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- F05D2240/307—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the tip of a rotor blade
Definitions
- the invention relates to a method and a device for adjusting the clearance between a rotor and a concentric stator of an aircraft turbine engine.
- the optimization of the radial clearances existing between the rotor and the stator of the turbomachines is necessary to improve their efficiency.
- the games are governed by the mechanical deformations of the rotor when it rotates, as well as by the thermal expansion of the rotor and the stator. These deformations are different at different speeds of the machine, and differential thermal expansion often exist between the rotor and the stator, in transient or stabilized states.
- Devices for active adjustment of the games consist in blowing a gas at a different temperature on a part of the stator of the machine, the deformation of which must be modified.
- one proceeds by withdrawing a portion of the flow of air passing through the gas flow passage, at a place of the compressors where the air is still relatively fresh but already compressed, and is made to travel a circuit inside the stator to impact the stator near the vein at the location of the turbines, which undergo the most important heating.
- the blown air being cooler than the turbines, it contracts the stator and brings it closer to the rotor.
- Such a system for reducing the play by the impact of fresh air on the stator constitutes the known device LPTACC, whose embodiments are described for example in the documents FR 3 002 971 A, FR 3 002 972 A and FR 3 010 729. AT.
- Ventilations of aircraft rotors are known to create what is called a purge flow out of the rotor at the location of the turbines, where so-called purge orifices communicate the flow vein gases and the rotor inside, and to avoid leakage of hot gases from the flow channel inside the rotor, while refreshing the bottoms of the discs of the rotor blade moving blades.
- the invention is based on the observation that, in certain engine speeds such as the moderate speed cruising speeds of the machine and the aircraft, the temperatures in the vein in the vicinity of the turbine reduce the need for a large purge rate and the disc cooling requirements are lower than in other states, corresponding to full revs, such as take-off. It is then in accordance with the invention to adapt the purge device and to reduce the air blowing into the rotor cavity in order, for these cruising speeds, to moderate their cooling induced by the blown gas by increasing the temperature of the blast. this gas, which results in an increase in temperature, an expansion of the rotor, and a reduction of the games with the stator.
- the purge flow out of the cavities of the rotor remains, since it is chosen, in the known devices, where the ventilation is not adjustable, to be maintained in all operating conditions of the machine and is therefore superabundant during the cruise.
- the decrease of the flow is not sought for itself but only because it is accompanied, for the cruising regimes where it is applied, a lesser cooling of the rotor and the reduction of the games.
- a greater reduction of the games is indeed conceivable, and obtained with the invention, for the cruising regimes, where the conditions of are known and stabilized, while the heating irregularities and the differential thermal expansions are important at full speed, which also often corresponds to transient states. Since the characteristics of the machine, with regard to heating and play, are more difficult to evaluate and change rapidly, it is appropriate to maintain a high ventilation rate inside the rotor, so as to guarantee adequate cooling of the machine. this one only maintaining acceptable games.
- One aspect of the invention is a method of adjusting the clearances between a rotor and a stator of a turbomachine, the rotor being surrounded by the stator and separated from it by an annular gas flow stream, at least one compressor, a combustion chamber and at least one turbine succeeding one another along the vein, the turbomachine comprising a turbine ventilation circuit comprising a conduit, traversed by a flow of gas, one end of which opens into the vein at the location of the compressor, and an opposite end opens into a cavity of the rotor at the location of the turbine, the cavity opening into the vein through bleeding holes passing through a rotor structure separating the cavity of the vein, characterized in that it is to adjust the flow rate of gas flowing through the duct and entering the cavity by setting a partial closure state of a valve disposed on the duct, the gas flow rate being adjusted in particular being decreased for cruise states relative to other states, including a take-off state, of the aircraft, adjusting the gas flow rate in partially closed state of the valve to increase the diameter of
- this second flow of gas will generally be cooler than the flow of gas mentioned so far, thanks to favorable provisions of the ventilation circuit passing through this first gas flow by the warmer portions of the machine, even if the two flows come from the same point of draw, normally at the compressor.
- Another aspect of the invention is a device for adjusting the clearances between a rotor and a stator of a turbomachine of an aircraft, the rotor being surrounded by the stator and separated from it by an annular stream of gas flow, at least one compressor, a combustion chamber and at least one turbine succeeding one another along the vein, the turbomachine comprising a turbine ventilation circuit comprising a pipe one end of which opens into the vein at the compressor site, and an opposite end opens into a cavity of the rotor at the location of the turbine, the cavity opening into the vein by ventilation portions extending into purge orifices passing through a structure of the rotor separating the cavity of the vein, characterized in that the conduit is provided with a partial and adjustable valve closure of the conduit, and valve control means according to states of the aircraft, including a cruise state and a state of takeoff (or, more generally, a full speed, or higher than the cruise regime).
- the control of the valve makes it possible to partially close the duct and to reduce the flow of fresh air that passes and thus the cooling of the rotor, especially since the air, then blown at a lower speed, heats up more by convection in its path to the rotor cavity.
- conduit comprises an upstream portion extending into the stator, around the vein, then a portion extending in the stator arms which radially cross the vein downstream of the combustion chamber, and that the hot gases originating from the neighboring combustion chamber bypass, in which the air heats up strongly.
- the characteristic arrangement of the invention is independent of the number of ducts used, since the duct mentioned until now is generally branched in parallel ducts distributed around the stator in order to standardize the distribution of air on the circumference.
- the valve envisaged in the invention may then consist of a single valve arranged on a single conduit at the inlet of the circuit, before a ram distributor; it can also be present on each of the parallel ducts resulting from this branching.
- the conduit comprises a bifurcation between a main branch carrying the valve and a bypass branch. It is then possible to vary the distribution of flow through the main branch and the branch branch, or to obtain almost complete switching of the flow between these two branches. But if these branches have judiciously chosen provisions, heating of the air blown can be much greater in one than in the other: the change in the heat exchange between the blowing air in the rotor cavity and the rotor itself, previously untapped and produced by a change in the blowing rate in the embodiments of the invention discussed so far, can then be enhanced by a change in the temperature reached by this gas in the rotor cavity.
- the branch branch may comprise successive portions extending in the aforementioned stator arms, and traversed in opposite directions along these arms in their path to the rotor cavity, since warming is mainly present in these arms .
- FIGS. 1 and 2 illustrate a typical turbomachine equipped with a blowing device, in longitudinal section and then in cross section at the location of radial arms which pass through the vein (line ll-ll in Figure 1);
- a turbomachine comprises a rotor 1, a stator 2 surrounding the rotor 1, and an annular gas flow vein 3 extending between them. There is successively, downstream of the vein 3, at least one compressor of the air entering the vein 3 (normally a low pressure compressor 4 a high pressure compressor 5), a combustion chamber 6, and at at least one turbine (normally a high-pressure turbine 7 and a low-pressure turbine 8) in which the combustion gases gradually relax by driving the rotor 1.
- a rotor cavity 9 extends at the location of the low pressure turbine 8.
- Circular purge holes 12 necessarily extend between the movable structure and the fixed structures, and make the rotor cavity 9 communicate with the vein 3. This is why it is usual to extract air originating from the compressors, and for example of the high-pressure compressor 5, from a sampling orifice 13 established on the wall of the stator 2, to blow it into the cavity of the rotor 9 after having made it traverse a circuit 14, only sketched here but composed of tubes connected to each other.
- the circuit 14 comprises an upstream portion 15 inside the cavities of the stator 2, around the vein 3, then a portion 16 which passes in a radial arm 17 passing through the vein 3 downstream of the combustion chamber 6, before blowing air in front of the rotor 1 and making it join the cavity of the rotor 9, through injectors 18 passing through a wall 19 defining this cavity.
- the circuit 14 is generally branched, either completely from a plurality of sampling orifices 13, or downstream from a single sampling orifice 13, and that it comprises then a plurality of parallel supply tubes 20 (four in the case shown) leading in front of the radial arms 17, then branching each into distribution tubes 21 (twelve in total in the example shown) passing through the radial arms 17 and ending each of them in front of one of the injectors 18.
- the air of the circuit 14 is again used to cool discs 28 which carry moving blades 29 of the low-pressure turbine 8 and protrude into the rotor cavity 9.
- FIG. 3 One embodiment of the invention is described in FIG. 3.
- the device of FIGS. 1 and 2 is completed by a valve 22 on the circuit 14, for example on the upstream portion 15, and more specifically on each of the supply tubes 20
- a valve 22 on the circuit 14 for example on the upstream portion 15, and more specifically on each of the supply tubes 20
- a single origin circuit 14 were used, it might be good to place a single valve 22 between the sampling point 13 and the branched distributor leading to the supply conduits 20.
- Valve 22 is fully open in the circumstances where large purge and large disc cooling are required, such as take-off speeds. In other circumstances, particularly at cruising speeds, at moderate operation of the turbomachine, it is intended to partially close the valve 22 to reduce the flow rate through the circuit 14. There is a heating of the rotor structure 10 1 with respect to blowing with the valve 22 completely open, firstly because the flow of fresh air blown is reduced, and secondly because this air is easier to heat up in the circuit 14, in particular by passing by the radial arms 17. The structure 10 acquires a larger radius, which reduces the games with the stator.
- Branch branch 24 may assume the appearance of a meandering pipe 26 inside radial arms 17, which is shown diagrammatically in FIG. 4 and shown in greater detail in FIG. 5.
- the four feed tubes 20 and the twelve branching tubes 21, passing through as many radial arms 17, of the previous embodiment are found.
- To these equipment are added four secondary supply tubes 27, parallel to the supply tubes 20 and belonging to the branch branch 24, and which each extend into a first tube segment 28 passing through a first radial arm (such as 17a), an inner connecting section 29, a second tube segment 30 passing through a second radial arm (17b) next to the preceding one 17a (outwardly traveled by the air, while the first segment 28 was towards the outside). interior), an external connection section 31, and a third tube segment 32 passing through a third radial arm 17c adjacent to the previous one 17b, and leading in front of the corresponding injector 18.
- the tube segments 28, 30 and 32 are adjacent to the branch tubes 21 in the radial arms 17 and compose the meanders 26 with the connection sections 29 and 31. The air passing through them is thus heated in three radial arms (17a, 17b and 17c) instead of one.
- the portions of the circuit on which the valves 22 are installed correspond to a main branch of the circuit 14 through which most of the blowing flow passes when the valves 22 are open.
- unrepresented calibration holes limit the flow passing through the bypass branch 24.
- the fan ventilation circuit can cooperate with a stator ventilation circuit that is separate from it or forms another branch of the same ventilation circuit: FIG. such a ventilation circuit 33 of the stator 2, which comprises a conduit from the same sampling orifice 13 and which ends against the stator 2 by branches 34.
- the joint ventilation of the rotor 1 and the stator 2 not only reduces the clearance the low-pressure turbine 8, but to distribute more finely and at best this reduction of play along said turbine 8.
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Abstract
Ce dispositif de pilotage de jeux entre un rotor (1) et un stator (2) l'environnant est réalisé en modifiant le débit de soufflage acheminé dans une cavité de rotor (9) pour réaliser un débit de purge qui empêche les gaz de la veine (3) de pénétrer dans la cavité. Une vanne (22) peut fermer partiellement le circuit de soufflage, ce qui diminue le rafraîchissement de la structure de rotor (10) et permet sa dilatation et la réduction des jeux avec le stator (2), pour certains régimes dont les régimes de croisière. Et l'air soufflé s'échauffe plus à débit réduit, surtout si on lui fait emprunter une dérivation (24) pourvue de méandres(26) dans les portions (17) les plus chaudes du circuit.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGLAGE DE JEUX ENTRE UN ROTOR ET UN STATOR CONCENTRIQUE D'UNE TURBOMACHINE D'AERONEF
DESCRIPTION
L'invention concerne un procédé, ainsi qu'un dispositif de réglage de jeux entre un rotor et un stator concentrique d'une turbomachine d'aéronef.
L'optimisation des jeux radiaux existant entre le rotor et le stator des turbomachines est nécessaire pour améliorer leur rendement. Les jeux sont régis par les déformations mécaniques du rotor quand celui-ci tourne, ainsi que par les dilatations thermiques du rotor et du stator. Ces déformations sont différentes aux divers régimes de la machine, et des dilatations thermiques différentielles existent d'ailleurs souvent entre le rotor et le stator, dans des états transitoires ou stabilisés.
Des dispositifs de réglage actif des jeux consistent à souffler un gaz à température différente sur une partie du stator de la machine dont la déformation doit être modifiée. Dans les dispositifs habituels, on procède en soutirant une portion du débit d'air passant par la veine d'écoulement des gaz, à un endroit des compresseurs où l'air est encore relativement frais mais déjà comprimé, et on lui fait parcourir un circuit à l'intérieur du stator pour lui faire impacter le stator avoisinant la veine à l'endroit des turbines, qui subissent les échauffements les plus importants. L'air soufflé étant plus frais que les turbines, il contracte le stator et le rapproche du rotor.
Un tel système de réduction des jeux par l'impact d'air frais sur le stator constitue le dispositif connu LPTACC, dont des réalisations sont décrites par exemple dans les documents FR 3 002 971 A, FR 3 002 972 A et FR 3 010 729 A.
La recherche de performances accrues pousse à perfectionner ces dispositifs de ventilation connus. Un nouveau procédé et un nouveau dispositif de réglage des jeux ont été cherchés et forment le sujet de l'invention.
Ils sont fondés sur une ventilation du rotor, cette ventilation supplémentaire étant réglable, avec l'intention d'obtenir un échauffement (ou un rafraîchissement moindre) du rotor par rapport aux conceptions connues, avec l'effet
d'une dilatation thermique relative du rotor et d'une réduction supplémentaire des jeux entre lui et le stator, dans certaines circonstances du fonctionnement de l'aéronef.
Des ventilations des rotors d'aéronefs sont en effet connues afin de créer ce qu'on appelle un débit de purge hors du rotor à l'endroit des turbines, où des orifices dits de purge font communiquer la veine d'écoulement des gaz et l'intérieur du rotor, et d'éviter des fuites des gaz chauds de la veine d'écoulement à l'intérieur du rotor, tout en rafraîchissant les fonds d'alvéoles des disques porteurs des aubes mobiles du rotor.
Le document US 2005/0050901 Al décrit une turbomachine où de l'air de ventilation frais, originaire de l'extérieur, est soufflé dans une cavité du rotor à une température variable, après avoir traversé divers équipements comme un bouilleur ou un échangeur de chaleur, ou les avoir contournés par des vannes. La turbomachine décrite dans ce document n'est toutefois pas relative à l'aéronautique.
L'invention est fondée sur la constatation que, dans certains régimes de la machine comme les régimes de croisière à vitesse de rotation modérée de la machine et de l'aéronef, les températures dans la veine au voisinage de la turbine réduisent le besoin d'un débit de purge important et les besoins de refroidissement au niveau des disques sont moindres que dans d'autres états, correspondant à des pleins régimes, comme le décollage. Il est alors conforme à l'invention d'adapter le dispositif de purge et de diminuer le soufflage d'air dans la cavité du rotor afin, pour ces régimes de croisière, de modérer leur rafraîchissement induit par le gaz soufflé en augmentant la température de ce gaz, ce qui a pour conséquence une augmentation de la température, une dilatation du rotor, et une diminution des jeux avec le stator. Le débit de purge hors des cavités du rotor subsiste, puisqu'il est choisi, dans les dispositifs connus, où la ventilation n'est pas réglable, pour être maintenu dans toutes les conditions de fonctionnement de la machine et qu'il est donc surabondant pendant la croisière. La diminution du débit n'est toutefois pas recherchée pour elle-même mais seulement parce qu'elle s'accompagne, pour les régimes de croisière où elle est appliquée, d'un rafraîchissement moindre du rotor et de la réduction des jeux. Une plus grande réduction des jeux est en effet envisageable, et obtenu avec l'invention, pour les régimes de croisière, où les conditions de
fonctionnement sont connues et stabilisées, alors que les irrégularités d'échauffement et les dilatations thermiques différentielles sont importantes à plein régime, qui correspond aussi souvent à des états transitoires. Les caractéristiques de la machine, en ce qui concerne les échauffements et les jeux, étant plus difficiles à évaluer et changeant rapidement, il est approprié de maintenir un débit de ventilation élevé à l'intérieur du rotor, pour garantir aussi bien un rafraîchissement suffisant de celui-ci que le maintien de jeux acceptables.
Il est à noter que la ventilation modulée du rotor qu'on propose avec l'invention, combinée à la ventilation connue du stator qu'on maintiendra probablement, permettra de régler plus finement la répartition des jeux tout au long de la turbine, puisqu'il sera alors plus facile de concevoir la machine en fonction de cet objectif, en choisissant les régions de ventilation privilégiées et éventuellement différentes, aussi bien sur le rotor que le stator.
Un aspect de l'invention est un procédé de réglage de jeux entre un rotor et un stator d'une turbomachine, le rotor étant entouré par le stator et séparé de lui par une veine annulaire d'écoulement de gaz, au moins un compresseur, une chambre de combustion et au moins une turbine se succédant le long de la veine, la turbomachine comprenant un circuit de ventilation de la turbine comprenant un conduit, parcouru par un débit de gaz, dont une extrémité débouche dans la veine à l'endroit du compresseur, et dont une extrémité opposée débouche dans une cavité du rotor à l'endroit de la turbine, la cavité débouchant dans la veine par des orifices de purge traversant une structure du rotor séparant la cavité de la veine, caractérisé en ce qu'il consiste à ajuster le débit de gaz parcourant le conduit et entrant dans la cavité en réglant un état de fermeture partielle d'une vanne disposée sur le conduit, le débit de gaz étant notamment ajusté en étant diminué pour des états de croisière par rapport à d'autres états, notamment un état de décollage, de l'aéronef, l'ajustement du débit de gaz en état de fermeture partielle de la vanne permettant d'augmenter le diamètre de la structure du rotor de manière à réduire les jeux avec le stator.
La ventilation réduite s'accompagne, comme on l'a vu, d'une élévation de température du rotor, responsable d'une diminution, souhaitée, des jeux avec le stator.
Il est possible de renforcer cet effet en ajustant aussi la température du gaz parcourant le conduit avant même qu'il ne parvienne à la cavité du rotor.
Si une ventilation du stator par un second débit de gaz parcourant le circuit de ventilation est aussi pratiquée, ce second débit de gaz sera généralement plus frais que le débit de gaz mentionné jusqu'ici, grâce à des dispositions favorables du circuit de ventilation faisant passer ce premier débit de gaz par des portions plus chaudes de la machine, même si les deux débits proviennent d'un même point de soutirage, normalement à l'endroit des compresseurs.
Un autre aspect de l'invention est un dispositif de réglage de jeux entre un rotor et un stator d'une turbomachine d'un aéronef, le rotor étant entouré par le stator et séparé de lui par une veine annulaire d'écoulement de gaz, au moins un compresseur, une chambre de combustion et au moins une turbine se succédant le long de la veine, la turbomachine comprenant un circuit de ventilation de la turbine comprenant un conduit dont une extrémité débouche dans la veine à l'endroit du compresseur, et dont une extrémité opposée débouche dans une cavité du rotor à l'endroit de la turbine, la cavité débouchant dans la veine par des portions de ventilation s'étendant dans des orifices de purge traversant une structure du rotor séparant la cavité de la veine, caractérisé en ce que le conduit est muni d'une vanne de fermeture partielle et réglable du conduit, et d'un moyen de commande de la vanne d'après des états de l'aéronef, dont un état de croisière et un état de décollage (ou, plus généralement, un état de plein régime, ou encore de régime plus élevé que le régime de croisière).
La commande de la vanne permet de fermer partiellement le conduit et de diminuer le débit d'air frais qui passe et donc le rafraîchissement du rotor, d'autant plus que l'air, alors soufflé à vitesse moindre, s'échauffe davantage par convection dans son trajet vers la cavité du rotor.
Cela est particulièrement manifeste dans les configurations fréquentes où le conduit comprend une portion amont s'étendant dans le stator, autour de la veine,
puis une portion s'étendant dans des bras du stator qui traversent radialement la veine en aval de la chambre de combustion, et que les gaz brûlants originaires de la chambre de combustion voisine contournent, dans lesquels l'air s'échauffe fortement.
La disposition caractéristique de l'invention est indépendante du nombre de conduits utilisés, puisque le conduit mentionné jusqu'à présent est généralement ramifié en conduits parallèles répartis autour du stator afin d'uniformiser la distribution de l'air sur la circonférence. La vanne envisagée dans l'invention peut alors consister en une vanne unique disposée sur un conduit unique à l'entrée du circuit, avant un distributeur de ramifications ; elle peut aussi être présente sur chacun des conduits parallèles résultant de cette ramification.
Dans des modes de régulation susceptibles d'exercer des réglages plus importants, le conduit comprend une bifurcation entre une branche principale portant la vanne et une branche de dérivation. Il est alors possible de faire varier la répartition des débits passant par la branche principale et la branche de dérivation, voire d'obtenir une commutation presque complète du débit entre ces deux branches. Or si ces branches ont des dispositions judicieusement choisies, réchauffement de l'air soufflé peut être beaucoup plus important dans l'une que dans l'autre : la modification de l'échange de chaleur entre l'air de soufflage dans la cavité du rotor et le rotor lui-même, inexploitée auparavant et produite par une modification du débit de soufflage dans les réalisations de l'invention exposées jusqu'ici, peut alors être renforcée par une modification de la température atteinte par ce gaz dans la cavité du rotor.
C'est ainsi que la branche de dérivation peut être plus longue que la branche principale : la longueur offerte à réchauffement de l'air est plus importante.
Avantageusement, la branche de dérivation peut comprendre des portions successives s'étendant dans les bras du stator mentionnés plus haut, et parcourues en sens opposés le long de ces bras dans leur trajet vers la cavité du rotor, puisque réchauffement est surtout présent dans ces bras.
Ces aspects, caractéristiques et avantages de l'invention, ainsi que d'autres, seront maintenant décrits au moyen des figures suivantes, qui représentent deux réalisations importantes mais purement illustratives de l'invention :
- les figures 1 et 2 illustrent une turbomachine habituelle équipée d'un dispositif de soufflage, en coupe longitudinale puis en coupe transversale à l'endroit de bras radiaux qui traversent la veine (ligne ll-ll à la figure 1) ;
- la figure 3, une turbomachine dérivée de la précédente et équipée de l'invention ;
- et les figures 4 et 5, une autre réalisation de l'invention en coupe longitudinale, puis transversale.
Une turbomachine comprend un rotor 1, un stator 2 entourant le rotor 1, et une veine 3 annulaire d'écoulement des gaz s'étendant entre eux. On trouve successivement, vers l'aval de la veine 3, au moins un compresseur de l'air pénétrant dans la veine 3 (normalement un compresseur à basse pression 4 un compresseur à haute pression 5), une chambre de combustion 6, et au moins une turbine (normalement une turbine à haute pression 7 et une turbine à basse pression 8) dans laquelle les gaz de combustion se détendent progressivement en entraînant le rotor 1.
Une cavité de rotor 9 s'étend à l'endroit de la turbine à basse pression 8.
Elle est entourée par la structure 10 du rotor de la turbine à basse pression 8, et encore délimitée par des structures fixes et donc solidaires du stator 2, notamment à l'extrémité aval 11 de la turbomachine. Des orifices de purge 12, circulaires, s'étendent forcément entre la structure 10 mobile et les structures fixes, et font communiquer la cavité de rotor 9 avec la veine 3. C'est pourquoi il est habituel de soutirer de l'air originaire des compresseurs, et par exemple du compresseur à haute pression 5, à partir d'un orifice de prélèvement 13 établi sur la paroi du stator 2, pour le souffler dans la cavité du rotor 9 après lui avoir fait parcourir un circuit 14, seulement esquissé ici mais composé de tubes raccordés entre eux. Le circuit 14 comprend une portion amont 15 à l'intérieur des cavités du stator 2, autour de la veine 3, puis une portion 16 qui passe dans un bras radial 17 traversant la veine 3 en aval de la chambre de combustion 6, avant de souffler de l'air devant le rotor 1 et de lui faire rejoindre la cavité du rotor 9, à travers des injecteurs 18 traversant une paroi 19 délimitant cette cavité. La figure 2 montre que le circuit 14 est généralement ramifié, soit complètement à partir d'une pluralité d'orifices de prélèvement 13, soit en aval d'un orifice de prélèvement 13 unique, et qu'il comprend
alors une pluralité de tubes d'alimentation parallèles 20 (quatre dans le cas représenté) menant devant les bras radiaux 17, puis se ramifiant chacun en tubes de distribution 21 (douze au total dans l'exemple représenté) traversant les bras radiaux 17 et aboutissant chacun devant un des injecteurs 18. L'air du circuit 14 sert encore à refroidir des disques 28, porteurs d'aubes mobiles 29 de la turbine à basse pression 8, et saillant dans la cavité de rotor 9.
Une réalisation de l'invention est décrite à la figure 3. Le dispositif des figures 1 et 2 est complété par une vanne 22 sur le circuit 14, par exemple sur la portion amont 15, et plus précisément sur chacun des tubes d'alimentation 20. Dans cette réalisation particulière, il y a donc quatre vannes 22 semblables entre elles et commandées de la même façon par un dispositif 23 en fonction de divers paramètres d'état de la turbomachine (vitesse de rotation, température atteinte, historique du fonctionnement, etc.). En variante, si un circuit 14 à origine unique était utilisé, il pourrait être bon de placer une vanne 22 unique entre le point de prélèvement 13 et le distributeur ramifié menant aux conduits d'alimentation 20.
La vanne 22 est complètement ouverte dans les circonstances où une purge importante et un refroidissement des disques important sont nécessaires, comme aux régimes de décollage. Dans d'autres circonstances, notamment aux régimes de croisière, à un fonctionnement modéré de la turbomachine, il est prévu de fermer partiellement la vanne 22 pour diminuer le débit passant par le circuit 14. Il se produit un échauffement de la structure 10 de rotor 1 par rapport à un soufflage avec la vanne 22 complètement ouverte, d'abord parce que le débit d'air frais soufflé est réduit, et ensuite parce que cet air a plus de facilité à s'échauffer dans le circuit 14, notamment en passant par les bras radiaux 17. La structure 10 acquiert donc un rayon plus important, ce qui réduit les jeux avec le stator.
Dans le mode de réalisation modifié des figures 4 et 5, on ajoute au circuit 14, rencontré jusqu'à présent et comprenant encore une vanne 22 commandée par le dispositif 23, une branche de dérivation 24 aboutissants également aux injecteurs 18 en passant à travers les bras radiaux 17. Le départ de la branche de dérivation 24 est à une bifurcation 25 en amont de la vanne 22. Ici encore, cette disposition est répétée pour
toutes les portions ramifiées du circuit 14, comme les tubes d'alimentation 20, si elles existent.
La branche de dérivation 24 peut prendre l'aspect d'une canalisation s'allongeant en méandres 26 à l'intérieur des bras radiaux 17, ce qui est schématisé à la figure 4 et représenté plus en détail à la figure 5.
On retrouve les quatre tubes d'alimentation 20 et les douze tubes de ramification 21, traversant autant de bras radiaux 17, de la réalisation précédente. A ces équipements s'ajoutent quatre tubes d'alimentation secondaires 27, parallèles aux tubes d'alimentation 20 et appartenant à la branche de dérivation 24, et qui se prolongent chacun en un premier segment de tube 28 traversant un premier bras radial (tel que 17a), un tronçon de raccordement interne 29, un deuxième segment de tube 30 traversant un deuxième bras radial (17b) voisin du précédent 17a (parcouru vers l'extérieur par l'air, alors que le premier segment 28 l'était vers l'intérieur), un tronçon de raccordement externe 31, et un troisième segment de tube 32 traversant un troisième bras radial 17c voisin du précédent 17b, et menant devant l'injecteur 18 correspondant. Les segments de tube 28, 30 et 32 sont voisins des tubes de ramification 21 dans les bras radiaux 17 et composent les méandres 26 avec les tronçons de raccordement 29 et 31. L'air les empruntant est donc chauffé dans trois bras radiaux (17a, 17b et 17c) au lieu d'un seul.
Les portions du circuit sur lesquelles les vannes 22 sont installées correspondent à une branche principale du circuit 14 par laquelle l'essentiel du débit de soufflage passe quand les vannes 22 sont ouvertes. En effet, des trous de calibration non représentés limitent le débit passant par la branche de dérivation 24. Quand toutefois on ferme les vannes 22 pour la même raison que précédemment de diminuer le débit de soufflage, celui-ci est déporté sur la branche de dérivation 24, et sa valeur diminue, même si les vannes 22 sont complètement fermées, ce qui est envisageable dans ce mode de réalisation.
Le même effet de dilatation de la structure 10 est alors obtenu grâce à cette diminution de valeur du débit ; il est même renforcé par réchauffement plus important réalisé dans les méandres 26, puisque l'air demeure plus longtemps dans cette partie la plus chaude du circuit 14 grâce à l'allongement qu'ils procurent. Cette variante
de réalisation est donc susceptible de donner de meilleurs résultats que la précédente, tout en étant plus compliquée.
Dans toutes les réalisations de l'invention, le circuit de ventilation du rotor peut coopérer avec un circuit de ventilation du stator qui est distinct de lui ou forme une autre branche d'un même circuit de ventilation : on a représenté à la figure 4 un tel circuit 33 de ventilation du stator 2, qui comprend un conduit partant du même orifice de prélèvement 13 et qui aboutit contre le stator 2 par des ramifications 34. La ventilation conjointe du rotor 1 et du stator 2 permet non seulement de réduire les jeux de la turbine à basse pression 8, mais de répartir plus finement et au mieux cette réduction de jeux le long de ladite turbine 8.
Claims
1. Procédé de réglage de jeux entre un rotor (1) et un stator (2) d'une turbomachine d'aéronef, le rotor étant entouré par le stator et séparé de lui par une veine (3) annulaire d'écoulement de gaz, au moins un compresseur (4, 5), une chambre de combustion (6) et au moins une turbine (7, 8) se succédant le long de la veine, la turbomachine comprenant un circuit de ventilation de la turbine comprenant un conduit, parcouru par un débit de gaz, dont une extrémité (13) débouche dans la veine à l'endroit du compresseur, et dont une extrémité opposée débouche dans une cavité (9) du rotor à l'endroit de la turbine, la cavité débouchant dans la veine par des orifices de purge (12) traversant une structure (10) du rotor séparant la cavité (9) de la veine (3), caractérisé en ce qu'il consiste à ajuster le débit de gaz parcourant le conduit en réglant un état de fermeture partielle d'une vanne (22) disposée sur le conduit, le débit de gaz qui débouche dans la cavité (9) étant ajusté en étant diminué à des états de croisière par rapport à d'autres états, dont un état de décollage, de l'aéronef et l'ajustement du débit de gaz en état de fermeture partielle de la vanne (22) permettant d'augmenter le diamètre de la structure (10) du rotor de manière à réduire les jeux avec le stator (2).
2. Procédé de réglage de jeux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température du gaz parcourant le conduit est aussi ajustée.
3. Procédé de réglage de jeux suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend aussi une ventilation du stator (2) par un second débit de gaz parcourant le circuit de ventilation, et le second débit de gaz est plus frais que ledit débit de gaz.
4. Dispositif de réglage de jeux entre un rotor (1) et un stator (2) d'une turbomachine d'un aéronef, le rotor étant entouré par le stator et séparé de lui par une veine (3) annulaire d'écoulement de gaz, au moins un compresseur (4, 5), une chambre de combustion (6) et au moins une turbine (7, 8) se succédant le long de la veine, la turbomachine comprenant un circuit de ventilation de la turbine comprenant un conduit dont une extrémité (13) débouche dans la veine à l'endroit du compresseur, et dont une extrémité opposée débouche dans une cavité (9) du rotor à l'endroit de la turbine, la
cavité débouchant dans la veine par des orifices de purge (12) traversant une structure (10) du rotor séparant la cavité (9) de la veine (3), caractérisé en ce que le conduit est muni d'une vanne (22) de fermeture partielle et réglable du conduit, et d'un moyen de commande de la vanne d'après des états de l'aéronef dont un état de croisière et un état de décollage.
5. Dispositif de réglage de jeux suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit comprend une portion amont (15) s'étendant dans le stator (2) autour de la veine (3), puis une portion (16) s'étendant dans des bras (17) du stator qui traversent radialement la veine en aval de la chambre de combustion (6).
6. Dispositif de réglage de jeux suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la portion amont est ramifiée en conduits (20) parallèles répartis autour du stator, et en ce que chacun desdits conduits parallèles porte une dite vanne (22).
7. Dispositif de réglage de jeux suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le conduit comprend une bifurcation (25) entre une branche principale portant la vanne (22) et une branche de dérivation (24).
8. Dispositif de réglage de jeux suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la branche de dérivation est plus longue que la branche principale.
9. Dispositif de réglage de jeux suivants les revendications 5 et 8, caractérisé en ce que la branche de dérivation comprend des portions successives (28, 30, 32), s'étendant dans les bras (17) du stator et parcourues en sens opposés le long desdits bras vers la cavité du rotor.
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