FR2968030A1 - Turbine basse-pression de turbomachine d'aeronef, comprenant un distributeur sectorise de conception amelioree - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une turbine basse-pression (1) de turbomachine comprenant un distributeur (62) appartenant à un étage amont (20B) et un distributeur (162) appartenant à un étage aval (20C) le distributeur (62) formant des secteurs (62a) présentant une structure extérieure (66) comprenant : - une patte (76) en appui radial sur un crochet (79) solidaire du carter, - une patte (85) en appui radial sur un alésage du carter (87), les pattes (76, 85) délimitant une cavité amont (91) de circulation d'air de refroidissement, - une portée (84) s'étendant vers l'aval à partir de la patte (85) et portant un élément abradable (86), la portée comprenant une extrémité aval (92) en appui axial sur le distributeur (162) et en appui radial sur une butée (93) du carter, les portées (84) délimitant une cavité annulaire aval (94) de circulation d'air de refroidissement communiquant avec la cavité (91).

Description

TURBINE BASSE-PRESSION DE TURBOMACHINE D'AERONEF, COMPRENANT UN DISTRIBUTEUR SECTORISE DE CONCEPTION AMELIOREE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une turbine basse-pression pour turbomachine, de préférence pour 10 aéronef. Il peut par exemple s'agir d'un turboréacteur ou d'un turbopropulseur d'avion. L'invention concerne plus particulièrement la conception et l'implantation des distributeurs sectorisés de la turbine basse-pression. 15 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Des distributeurs de turbine basse-pression sectorisés consistent à mettre bout à bout, circonférentiellement dans le carter, des secteurs angulaires de distributeur. 20 Si cette technologie est largement répandue, il existe néanmoins un besoin constant d'optimiser la conception et l'implantation de ces distributeurs sectorisés. En particulier, les améliorations peuvent porter sur la manière de 25 reprendre le moment dû à l'effort des gaz sur les pales de distributeur, sur la capacité à réduire les fuites de la veine primaire entre les étages consécutifs, sur la maîtrise en température des éléments en présence, ou encore sur la maîtrise des jeux en bout de pales des 30 roues de turbine.5 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace remédiant au moins partiellement à ces problèmes relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet une turbine basse-pression de turbomachine comprenant un stator équipé d'un carter, d'un distributeur appartenant à un étage amont et d'un distributeur appartenant à un étage aval, chacun des deux étages logés dans le carter comprenant également une roue mobile aubagée agencée en aval du distributeur de son étage, le distributeur de l'étage amont étant sectorisé de manière à former des secteurs angulaires de distributeur présentant chacun une structure extérieure à partir de laquelle des pales de distributeur font saillie radialement vers l'intérieur. Selon l'invention, chaque structure extérieure comprend : - une première patte en appui radial sur un crochet du stator solidaire du carter, - une seconde patte en appui radial sur un alésage du carter, lesdites première et seconde pattes des structures extérieures des secteurs délimitant conjointement, avec ledit carter, une cavité annulaire amont de circulation d'air de refroidissement, une portée s'étendant vers l'aval à partir de la seconde patte et portant intérieurement un élément abradable en contact avec la roue mobile de l'étage amont, ladite portée comprenant une extrémité aval en appui axial sur le distributeur dudit étage 2 3 aval et en appui radial sur une butée du carter ou dudit distributeur de l'étage aval, les portées des structures extérieures des secteurs délimitant conjointement, avec ledit carter, une cavité annulaire aval de circulation d'air de refroidissement communiquant avec ladite cavité amont. L'invention présente une conception permettant un assemblage simplifié des secteurs de distributeur dans le carter, étant donné que leur structure extérieure intègre non seulement une pluralité de zones d'appui sur le stator, mais également l'abradable destiné à être épousé par la roue mobile aubagée de l'étage amont. La mise en place dans le carter se révèle ainsi facile à opérer.

De plus, l'appui radial de la seconde patte sur l'alésage du carter constitue une manière astucieuse de centrer le secteur par rapport à ce même carter. Cet appui radial sur l'alésage remplace un appui plus classique sur un crochet, dont la maîtrise en température peut s'avérer plus délicate. Ici, non seulement l'alésage prévu directement sur le carter est éloigné de l'axe moteur, donc moins sollicité thermiquement, mais sa forme d'alésage le rend par nature moins sensible aux sollicitations thermiques, qui peuvent par ailleurs être facilement maîtrisées par un dimensionnement approprié de cet alésage. En combinaison avec l'appui radial de la première patte sur le crochet, cet appui radial sur l'alésage permet de reprendre au mieux le moment dû à l'effort des gaz s'exerçant sur les pales, durant le fonctionnement de la turbine. 4 En outre, l'extrémité aval de la portée permet d'établir un contact axial avec le distributeur aval, qui limite de manière satisfaisante les fuites de la veine primaire entre les deux distributeurs consécutifs. C'est l'effort axial appliqué sur les pales par les gaz qui pousse le distributeur amont vers l'aval, en accentuant la pression de contact sur le distributeur aval. Cet appui axial est plus performant qu'un appui radial classique dont les pressions de contact sont largement sujettes aux dilatations différentielles. Il est ainsi facile d'obtenir l'étanchéité désirée. La conception retenue prévoit également les cavités communicantes amont et aval de circulation d'air de refroidissement, qui assure la maîtrise de la température des éléments en présence grâce à l'air qui les traverse. Cette maîtrise de la température et du refroidissement est d'ailleurs conditionnée par la bonne étanchéité inter-distributeurs que permet la présente invention, comme cela vient d'être évoqué. La maîtrise des jeux en bout de pales des roues mobiles est également excellente, car l'abradable est agencé sur ladite portée qui est elle-même centrée de manière précise via l'alésage du carter, et également via ladite butée radiale de carter ou de distributeur coopérant avec l'extrémité aval de cette portée. Bien entendu, la maîtrise des jeux en bout de pales est également conditionnée par la bonne maîtrise de la température des éléments en présence, également permise par l'invention.

Enfin, il est noté que grâce à l'appui axial entre l'extrémité aval de la portée et le distributeur aval, ce dernier peut être maintenu axialement uniquement grâce à cet appui, ce qui 5 simplifie la conception globale de la turbine. Il est possible de prévoir que le distributeur de l'étage aval est sectorisé de manière à former des secteurs angulaires de distributeur, ou bien qu'il prenne la forme d'une pièce annulaire, monobloc ou non. Dans le cas où il est sectorisé, il peut avantageusement prendre une forme identique ou similaire à celle décrite ci-dessus pour le distributeur de l'étage amont. Les particularités propres à l'invention se retrouvent alors en cascade dans la turbine basse-pression, à chacun des étages incorporant un distributeur sectorisé conforme à la définition mentionnée précédemment. Il est par ailleurs mentionné que lorsque deux distributeurs consécutifs sont sectorisés, leur nombre de secteurs angulaires est alors préférentiellement identique. De préférence, le distributeur dudit étage aval, sectorisé ou annulaire, présente une structure extérieure à partir de laquelle des pales de distributeur font saillie radialement vers l'intérieur, ladite structure extérieure comprenant : - une première patte annulaire, sectorisée ou non selon la configuration retenue, contre laquelle ladite extrémité aval des portées des secteurs est en appui axial, et - une seconde patte annulaire, sectorisée ou non selon la configuration retenue, délimitant avec 6 ladite première patte annulaire et ledit carter une cavité annulaire amont de circulation d'air de refroidissement, communiquant avec ladite cavité aval de circulation d'air de refroidissement du distributeur de l'étage amont. Cette caractéristique permet une circulation d'air ininterrompue au-dessus des deux distributeurs concernés. De préférence, comme l'étanchéité conférée par l'invention, vis-à-vis de la veine primaire, est très satisfaisante, cette circulation d'air peut être ininterrompue sur plus de deux étages successifs, par exemple sur trois ou quatre étages, voire sur l'intégralité des étages de la turbine basse-pression.

De préférence, les extrémités aval des portées des secteurs du distributeur de l'étage amont, en appui axial sur ladite première patte annulaire du distributeur de l'étage aval, définissent avec cette première patte annulaire une cavité annulaire de surpression alimentée en air de refroidissement provenant de ladite cavité aval, de manière à limiter le débit de fuite d'air de la cavité amont du distributeur de l'étage aval vers la veine primaire, entre les distributeurs de l'étage amont et de l'étage aval. Il est en effet possible d'amener, dans la cavité annulaire de surpression, l'air à une pression proche de celle de la cavité amont du distributeur de l'étage aval, de sorte que l'air de cette dernière cavité amont ne pénètre pas ou peu dans la cavité de surpression, et ne pénètre donc pas ou peu dans la veine primaire. Ainsi, l'air de refroidissement transite 7 essentiellement entre la cavité aval du distributeur amont et la cavité amont du distributeur aval, pour un meilleur refroidissement des éléments environnants. D'ailleurs, cet air de refroidissement continue ensuite à circuler vers l'aval, par exemple à travers une cavité aval du distributeur aval lorsque celui-ci en est équipé, comme cela est préférentiellement le cas dans la présente invention. De préférence, l'extrémité aval des portées des secteurs du distributeur de l'étage amont prend en section la forme générale de U ou de C ouvert vers l'aval, les deux extrémités du U ou du C étant en appui axial sur ladite première patte annulaire du distributeur de l'étage aval. La cavité de surpression est ainsi facilement définie à l'intérieur du U ou du C, et le contact axial avec le distributeur aval est ainsi doublé. De préférence, pour chaque structure extérieure, ladite première patte, ladite seconde patte et ladite portée sont réalisées d'une seule pièce avec un secteur de couronne extérieure à partir duquel les pales de distributeur font saillie radialement vers l'intérieur. De préférence, ladite butée, sur laquelle ladite extrémité aval de la portée est en appui radial, est un alésage réalisé sur le carter ou sur le distributeur de l'étage aval. Les avantages sont alors identiques ou similaires à ceux exposés ci-dessus en relation avec l'alésage du carter sur lequel la seconde patte des secteurs est en appui radial. 8 De préférence, le crochet de stator, sur lequel la première patte des secteurs est en appui radial, est réalisé d'une seule pièce avec le carter ou rapporté sur ce dernier.

De préférence, le carter comporte de plus une butée axiale en regard et à distance de ladite extrémité aval de la portée, dans la direction opposée à celle du distributeur de l'étage aval. Cette butée axiale permet essentiellement de retenir axialement le distributeur de l'étage amont vers l'amont, avant le montage de la turbine basse-pression sur les autres modules de la turbomachine. Il est noté que le distributeur sectorisé spécifique à la présente invention peut être implanté à tout étage de la turbine basse-pression, voire même, comme cela a été évoqué ci-dessus, implanté à plusieurs étages. Dans le cas d'une turbine basse-pression à quatre étages, il peut par exemple être implanté au second et au troisième étages.

Enfin, l'invention concerne également une turbomachine, de préférence pour aéronef, par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant une turbine basse-pression du type décrit ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemples non limitatifs et en référence aux dessins annexés parmi lesquels : 9

la figure 1 représente une vue partielle en demi-coupe axiale d'une turbine basse-pression de turboréacteur d'avion, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; les figures 2 à 4 représentent, de manière agrandie, différentes parties de la turbine basse-pression montrée sur la figure 1 ; et la figure 5 représente une vue partielle en demi-coupe axiale d'une turbine basse-pression de turboréacteur d'avion, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES En référence tout d'abord à la figure 1, on peut apercevoir une turbine basse-pression 1 de turboréacteur d'avion, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Le turboréacteur est préférentiellement du type à double flux et double corps. La turbine 1 comporte un stator équipé d'un carter 2, de forme révolutionnaire centrée sur un axe longitudinal 4 de la turbine. Le carter 2, de préférence réalisée d'une seule pièce, est de forme globale tronconique s'ouvrant vers l'aval. A cet égard, dans toute la description qui va suivre, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en relation à une direction générale d'écoulement des gaz à travers le turboréacteur, cette direction étant représentée par la flèche 6. A l'aval, le carter de turbine basse- pression 2 est relié par brides boulonnées à un carter 10 d'éjection des gaz 8. A l'amont, ce carter 2 est relié à deux autres carters concentriques, toujours par brides boulonnées. Ces deux carters 12 et 14 sont réputés faire partie intégrante de la turbine haute- pression destinée à être agencée en amont de la turbine 1, même si le carter le plus interne 14 enveloppe le premier étage 20A de la turbine basse-pression. Ce premier étage est suivi des trois autres étages 20B, 20C et 20D enveloppés par le carter 2.

A titre indicatif, il est noté que le carter 2 ainsi que les quatre étages 20a, 20B, 20C et 20D forment un module basse-pression destiné à être fabriqué séparément du module d'éjection et du module haute-pression qui intègrent respectivement le carter 8 et les carters 12, 14. De manière classique, chaque étage de turbine comporte un distributeur appartenant au stator, ainsi qu'une roue mobile aubagée agencée en aval du distributeur de son étage. Le détail de chacun de ces étages va être décrit ci-dessous, en référence aux figures 2 à 4. En référence à la figure 2, on peut apercevoir le premier étage 20A, dont le distributeur 22 est sectorisé de manière à former des secteurs angulaires de distributeur 22a placés bout à bout circonférentiellement. Des languettes d'étanchéité 24 sont agencées entre les différents secteurs, de manière à minimiser au mieux le passage des gaz entre ceux-ci. Ici, chaque secteur angulaire de distributeur 22a présente une structure extérieure 26 à partir de laquelle des pales de distributeur 30 font 11 saillie radialement vers l'intérieur. Une structure intérieure est également prévue, portant le pied des pales, et agencée autour d'un moyeu (non représenté) de la roue mobile aubagée 32 de cet étage. Les aubes 34 de la roue 32 sont agencées en aval des pales 30 des secteurs 22a. La structure extérieure 26 s'étend circonférentiellement sur toute l'étendue angulaire de son secteur associé. Elle présente une patte aval 36 s'étendant radialement vers l'extérieur, et dont l'extrémité en forme de crochet axial 38 coopère avec un crochet axial 39 de faible longueur prévu d'une seule pièce avec le carter 14. En fonctionnement, un appui radial est prévu entre ces crochets annulaires 38, 39. Sur ce premier étage 20A, les pales 30 sont refroidies par de l'air provenant de la cavité 23 délimitée entre les deux carters 12, 14, elle-même alimentée en air de refroidissement provenant du compresseur. Cet air circule ensuite par des douilles 25 traversant le carter 14, pour ensuite pénétrer à l'intérieur des pales creuses 30. Les légères fuites d'air entre les alésages de carter et les douilles 25 reçues dans ces alésages permettent de refroidir la structure extérieure 26, et en particulier la patte aval 36 ainsi que les crochets 38, 39. Cela assure une bonne maitrise de la température et des jeux au niveau de ce premier étage. De plus, des moyens connus assurant la fonction de blocage en rotation des secteurs de distributeur 22a par rapport au carter 14 sont également prévus, comme des pions anti-rotation 12 montés sur le carter 14, sans sortir du cadre de l'invention. Les pattes aval 36 des secteurs forment ensemble une patte annulaire, interrompue par les languettes inter-secteurs 24. Ces pattes 36 intègrent également une butée radiale 40 sur laquelle repose une structure annulaire 42, sectorisée ou non, dont une portée 44 s'étend vers l'aval à partir de la butée 40 et porte intérieurement un élément abradable 46 en contact radial avec les têtes des aubes 34. Habituellement, ces têtes comportent des léchettes contactant l'élément abradable 46, de préférence réalisé en nid-d'abeilles. La portée 44 est pourvue vers l'amont d'un crochet axial 48 coopérant avec un crochet axial 49 de faible longueur prévu d'une seule pièce avec le carter 14. De la même façon que pour les crochets 38, 39 précités, en fonctionnement, un appui radial est prévu entre ces crochets annulaires 48, 49.

La structure annulaire 42 intégrant l'abradable 46 est en appui axial vers l'amont sur une bride 50, boulonnée entre les brides d'assemblage des deux carters 2 et 14. A cet égard, il est noté que le positionnement de cette bride 50 entre les deux carters 2 et 14 en fait un élément aisément remplaçable, au besoin. Par ailleurs, les secteurs de distributeur 22a sont en appui axial vers l'aval contre une bague fendue 51 logée dans une rainure du carter, via leur patte aval 36. 13 A proximité de sa bride d'assemblage et de son crochet 49, le carter 14 présente des trous de passage 52 permettant la circulation d'air de refroidissement 54. Cet air 54, provenant également de la cavité 23 alimentée par le compresseur, circule en effet à travers les trous 52 avant de pénétrer dans une gorge annulaire 55, définie entre la bride rapportée 50 et une face axiale de ce même carter 14. Cette gorge permet de diminuer le temps de réponse au refroidissement de la zone, ce refroidissement étant en particulier destiné à évacuer les calories emmagasinées par les crochets 48, 49. Ensuite, l'air de refroidissement 54 est évacué vers l'aval par des trous 56 débouchant dans la gorge 55, et pratiqués à travers la bride rapportée 50. En référence maintenant à la figure 3, il va être décrit le second étage 20B, spécifique à la présente invention. Cet étage 20B présente un distributeur 62 également sectorisé de manière à former des secteurs angulaires de distributeur 62a placés bout à bout circonférentiellement. Des languettes d'étanchéité 64 sont agencées entre les différents secteurs, de manière à minimiser au mieux le passage des gaz entre ceux-ci.

Ici, chaque secteur angulaire de distributeur 62a présente une structure extérieure 66 à partir de laquelle des pales de distributeur 70 font saillie radialement vers l'intérieur. Une structure intérieure est également prévue, portant le pied des pales, et agencée autour d'un moyeu (non représenté) de la roue mobile aubagée 72 de cet étage. Les aubes 74 de 14 la roue 72 sont agencées en aval des pales 70 des secteurs 62a. La structure extérieure 66 s'étend circonférentiellement sur toute l'étendue angulaire de son secteur associé. Elle présente une patte amont 76 s'étendant radialement vers l'extérieur et vers l'amont, et dont l'extrémité en forme de crochet axial 78 coopère avec un crochet axial 79 prévu à l'extrémité radiale interne de la bride 50. En fonctionnement, un appui radial est prévu entre ces crochets annulaires 78, 79, le crochet 78 étant en contact radial interne avec le crochet 79. Ce contact n'étant pas nécessairement parfait en raison des tolérances de fabrication et des dilatations thermiques, de l'air 54 issu des trous 56 peut transiter par ce contact, comme cela a été représenté par la flèche 81, qui se dirige en direction de la veine primaire traversant les pales de distributeur et les aubes des roues mobiles. Cela permet d'évacuer les calories emmagasinées par les crochets 78, 79. Le passage préalable de l'air de refroidissement à travers les trous 52, 56 et la gorge 55 participe également au refroidissement de ces crochets 78, 79, vis-à-vis desquels la portée 44 de la structure annulaire 42 remplit aussi la fonction d'écran thermique, comme visible sur la figure 3. Les pattes amont 76 des secteurs forment ensemble une patte annulaire amont, interrompue par les languettes inter-secteurs 64. Elles sont rapportées radialement vers l'intérieur sur un secteur de couronne extérieure 83 délimitant la veine primaire, les secteurs 83 formant ensemble la couronne extérieure de 15 la structure 66, à partir de laquelle s'étendent les pales 70. Chaque structure 66 présente également, en aval de la patte 76, une patte aval 85 s'étendant radialement vers l'extérieur et vers l'aval à partir du secteur de couronne 83, et dont l'extrémité externe, en fonctionnement, est en appui radial sur un alésage 87 du carter 2, réalisé au niveau d'une excroissance intérieure 89 de celui-ci. La chaleur absorbée par cette excroissance, provenant de la patte aval 85, est facilement maitrisable par son dimensionnement. Cet appui radial, outre le fait qu'il permet le centrage du distributeur, agit de manière originale en combinaison avec l'appui radial des crochets 78, 79 pour reprendre le moment dû à l'effort du gaz sur les pales du secteur 62a. De façon à optimiser la résistance mécanique et le temps de réponse thermique de l'alésage 87, l'épaisseur du carter peut être modulée au-dessus de cet alésage.

Les pattes aval 85 des secteurs forment ensemble une patte annulaire aval, interrompue par les languettes inter-secteurs 64. Ainsi, la patte annulaire aval 85, la patte annulaire amont 76, la couronne extérieure 83, la bride 50 et la portion annulaire du carter 2 s'étendant au droit de ces éléments forment ensemble une cavité annulaire amont 91 de circulation d'air de refroidissement, dans laquelle l'air 54 pénètre par les trous 56, et circule afin de refroidir l'ensemble des éléments adjacents. 16 L'air 54 se propage ensuite vers l'aval en traversant et refroidissant le contact radial entre la patte 85 et l'alésage 87, en empruntant des lunules (non représentées) formées sur l'un et/ou l'autre de ces deux éléments. Pour chaque structure extérieure 66, il est prévu une portée 84 s'étendant de manière tronconique vers l'extérieur et l'aval à partir d'une portion externe de la patte aval 85. Cette portée 84 porte intérieurement un élément abradable 86 en contact radial avec les têtes des aubes 74. Ici aussi, ces têtes comportent des léchettes contactant l'élément abradable 86, de préférence réalisé en nid-d'abeilles. A son extrémité amont, la portée 84 peut fusionner avec l'extrémité de la patte aval 85 pour former l'appui radial contre l'alésage de carter 87, comme cela a été représenté sur la figure 3. A son extrémité aval 92, la portée 84 est d'abord en appui axial sur une patte annulaire amont 176 du distributeur du troisième étage de turbine 20C. C'est l'effort axial appliqué sur les pales 70 par les gaz qui pousse le distributeur 62 vers l'aval, en accentuant la pression de contact entre l'extrémité aval 92 et la patte annulaire amont 176 de l'étage de turbine 20C. Ce léger mouvement en translation axial des secteurs de distributeur 62a, par rapport au carter 2, est autorisé grâce au centrage par l'alésage 87 réalisé sur ce même carter. Cela confère une étanchéité satisfaisante au niveau de la jonction inter-distributeurs.

De plus, pour éviter que l'extrémité aval 92 ne s'ouvre trop dans la direction radiale vers 17 l'extérieur, ce mouvement est stoppé par une butée radiale prévue sur le carter 2, qui prend ici la forme d'un alésage 93 de conception analogue à celle de l'alésage 87.

Les portées 84 des secteurs 62a forment ensemble un élément annulaire interrompu par les languettes d'étanchéité 64. Cet élément annulaire de portée 84 forme, avec la portion annulaire du carter 2 s'étendant au droit de celui-ci, une cavité annulaire aval 94 de circulation d'air de refroidissement, dans laquelle l'air 54 pénètre par les lunules précitées depuis la cavité amont 91, et circule afin de refroidir l'ensemble des éléments adjacents. L'air 54 se propage ensuite vers l'aval en traversant l'extrémité aval 92 par des trous de passage d'air 95 pratiqués sur cette extrémité 92, permettant à l'air de refroidissement 54 de rejoindre le troisième étage 20C. Les contacts radiaux observés au niveau des alésages 87 et 93 sont peu sollicités en température, grâce à leur conception originale, à leur éloignement de l'axe de turbine, et vis-à-vis desquels les portées 84 remplissent aussi la fonction d'écran thermique, comme visible sur la figure 3. De plus, le passage de l'air de refroidissement 54 au niveau de ces contacts permet la maîtrise de leur température. Pour limiter encore davantage les fuites d'air de refroidissement 54 en direction de la veine primaire, après sa sortie des trous de passage 95 situés radialement vers l'extérieur par rapport à la patte annulaire amont 176, l'extrémité aval 92 de 18 chaque portée 84 peut présenter une configuration particulière qui va à présent être détaillée. En effet, cette extrémité aval 92 adopte une section de forme générale en U ou en C, ouvert vers l'aval, les deux extrémités étant en appui axial sur la patte annulaire amont 176. Outre le fait que cette conception double l'appui axial du distributeur 62 contre la patte annulaire amont 176, l'intérieur du U ou du C forme avec cette même patte 176 une cavité annulaire de surpression 96 alimentée en air de refroidissement 54 provenant de la cavité aval 94. Des trous de passage 97 prévus à cet effet sont réalisés à travers la base du U ou du C. Le but de cette cavité 96, qui s'apparente à une simple gorge de section largement inférieure à celle de la cavité aval 94, est bien de minimiser le débit de fuite d'air issu des trous 95, en direction de la veine primaire. De l'air 54' est effectivement introduit par les trous 97 dans la cavité annulaire de surpression 96 à une pression proche de celle de l'air issu des trous 95, de sorte que cet air 54 issu des trous 95 ne pénètre pas ou peu dans la cavité de surpression 96, et ne pénètre donc pas ou peu dans la veine primaire. Ainsi, la cavité de surpression 96 ne consommant que peu d'air en raison de son alimentation calibrée par des trous de petite dimension, l'air de refroidissement 54' dédié à son fonctionnement et évacué ensuite dans la veine primaire est limité, ce qui permet de conserver un flux d'air de refroidissement principal 54 avec une forte efficacité pour les étages aval 20C et 20D. En d'autres termes, 19 depuis la cavité aval 94, l'air de refroidissement 54 transite essentiellement par les trous 95, pour un meilleur refroidissement des éléments environnants. Que l'extrémité aval soit prévue en appui simple ou en appui double axial contre la patte 176, elle peut être usinée de manière à renforcer l'étanchéité, par exemple de sorte que chaque appui présente une forme bombée, dite « en arc ». En fonctionnement, cette forme en arc, par effet des gradients thermiques, devient sensiblement rectiligne, créant ainsi un bon appui axial avec la pièce adjacente. Il est noté que pour chaque secteur de distributeur 62a, la patte amont 76, ou première patte, la patte aval 85, ou seconde patte, la portée 84 intégrant l'extrémité aval 62, et le secteur de couronne extérieure 83, sont réalisées d'une seule pièce, par exemple par moulage puis usinage. Concernant ce second étage 20B, il peut y être associé des moyens permettant son maintien par rapport au carter 2 lorsque le module de turbine basse-pression, en fin d'assemblage, n'est pas encore monté sur les modules adjacents d'éjection et de turbine haute-pression. Il peut tout d'abord être prévu une butée axiale 98 en regard axialement et à distance de l'extrémité aval 62 de la portée 84, dans la direction opposée à celle de l'étage aval suivant 20C. Cette butée axiale 98, réalisée d'un seul tenant avec le carter 2 duquel elle fait saillie intérieurement à proximité de l'alésage 93, est donc destinée à retenir les secteurs de distributeur 62a via un contact avec 20 l'extrémité aval 92 des portée 84. Néanmoins, ce contact axial est seulement prévu pour être actif, si nécessaire, avant l'assemblage des modules, mais reste inactif durant le fonctionnement de la turbine basse- pression qui pousse axialement les secteurs 62a dans le sens opposé, c'est-à-dire vers l'aval. A cet égard, il est précisé que cette retenue axiale dans le sens amont permet de retenir tous les éléments des étages 20B, 20c, 20D qui prennent appui sur ce distributeur 62. La retenue axiale dans l'autre sens, l'aval, s'effectue quant à elle à l'aide d'un outillage approprié monté à la place du carter d'éjection 8. Quant à la retenue axiale du premier étage 20A, le plus amont, elle s'effectue également à l'aide d'un outillage approprié monté à la place du carter de turbine haute-pression 14. En outre, les pattes aval 85 peuvent présenter, à proximité de l'extrémité en contact radial avec l'alésage 87, un crochet axial 69 coopérant avec un crochet axial 99 réalisé d'une seule pièce avec le carter 2. Néanmoins, le contact radial entre ces crochets annulaires 69, 99 est seulement prévu pour être actif avant l'assemblage de l'étage aval 20C, pour éviter le basculement radial vers l'aval des secteurs de distributeur 62a, mais ce contact reste normalement inactif durant le fonctionnement de la turbine basse-pression pendant lequel ce basculement est interdit différemment, par le contact axial avec la patte aval 176 de l'étage 20C.

Le crochet 69 peut être dentelé afin de permettre le passage de pions (non représentés) montés 21 sur le carter, par exemple par vissage, et dont la fonction est d'assurer le blocage en rotation des secteurs de distributeurs selon l'axe de turbine. En référence maintenant à la figure 4, il va être décrit le troisième étage 20C, constituant naturellement un étage aval par rapport au second étage amont 20B qui vient d'être décrit. Ces deux étages amont et aval 20B, 20C présentent des similitudes. Ainsi, pour chaque élément de l'étage 20C identique ou similaire à un élément de l'étage 20B, il a été attaché la référence numérique de ce dernier à laquelle le chiffre des centaines « 1 » a été rajouté. L'étage 20C présente un distributeur 162 qui n'est pas sectorisé, mais annulaire en étant par exemple fabriqué de façon monobloc. Le distributeur 162 présente une structure annulaire extérieure 166 à partir de laquelle des pales de distributeur 170 font saillie radialement vers l'intérieur. Une structure intérieure est également prévue, portant le pied des pales, et agencée autour d'un moyeu (non représenté) de la roue mobile aubagée 172 de cet étage. Les aubes 174 de la roue 172 sont agencées en aval des pales 170 du distributeur. La structure extérieure 166 présente la patte amont 176 déjà décrite, qui s'étend radialement vers l'extérieur et vers l'amont. Cependant, ici, l'extrémité libre de la patte amont 176 n'est pas sous forme de crochet, et se situe en regard et à distance radiale du carter 2, étant donné qu'aucun contact avec ce dernier n'est désiré. 22 La patte annulaire amont 176 s'étend radialement à partir d'une couronne extérieure 183 délimitant la veine primaire, sur laquelle sont rapportées les pales 170.

La structure 166 présente également, en aval de la patte 176, une patte annulaire aval 185 s'étendant radialement vers l'extérieur et vers l'aval à partir de la couronne 183. Son extrémité externe se situe également en regard et à distance du carter 2, aucun contact n'étant ici désiré. Ainsi, la patte annulaire aval 185, la patte annulaire amont 176, la couronne extérieure 183 et la portion annulaire du carter 2 s'étendant au droit de ces éléments forment ensemble une cavité annulaire amont 191 de circulation d'air de refroidissement, dans laquelle l'air 54 pénètre par les trous 95, et circule afin de refroidir l'ensemble des éléments adjacents. L'air 54 se propage ensuite vers l'aval au-dessus de la patte 185, sous le carter 2, à proximité d'un système classique d'anti-rotation du distributeur, comprenant des pions montés sur le carter. Pour chaque structure extérieure 166, il est prévu une portée 184 s'étendant de manière globalement tronconique vers l'extérieur et l'aval à partir d'une portion médiane de la patte aval 185. Cette portée 184 porte intérieurement un élément abradable 186 en contact radial avec les têtes des aubes 174. Ici aussi, ces têtes comportent des léchettes contactant l'élément abradable 186, de préférence réalisé en nid-d'abeilles. 23 A son extrémité aval 192, la portée 184 est d'abord en appui axial sur une patte annulaire amont 276 du distributeur du quatrième étage de turbine 20D. C'est l'effort axial appliqué sur les pales 170 par les gaz qui pousse le distributeur 162 vers l'aval, en accentuant la pression de contact entre l'extrémité aval 192 et la patte annulaire amont 276 de l'étage de turbine 20D. Cela confère une étanchéité satisfaisante au niveau de la jonction inter-distributeurs.

De plus, pour éviter que l'extrémité aval 192 ne s'ouvre trop dans la direction radiale vers l'extérieur, ce mouvement est stoppé par une butée radiale prévue sur le carter 2, qui prend ici la forme d'un alésage 193 centré sur l'axe de turbine.

La portée annulaire 184 forme avec la portion annulaire du carter 2 s'étendant au droit de celui-ci une cavité annulaire aval 194 de circulation d'air de refroidissement, dans laquelle l'air 54 pénètre depuis l'extrémité radiale de la patte aval 185. Une tôle annulaire multiperforée 159 est placée autour à faible distance radiale de la portée 184, afin de créer un refroidissement par impact de celle-ci. La tôle multiperforée 159 prend appui sur l'extrémité radiale de la patte aval 185, et sur l'extrémité aval 192 de la portée 184. Elle forme une cavité 157 dans laquelle, après impact de l'air sur la portée 184, l'air 54 se propage ensuite vers l'aval en traversant l'extrémité aval 192 par des trous de passage d'air 195 pratiqués sur cette extrémité 192, permettant à l'air de refroidissement 54 de rejoindre le quatrième étage 20D. Le contact radial observé au niveau de l'alésage 24 193 est peu sollicité en température, grâce à sa conception originale, à son éloignement de l'axe de turbine, et vis-à-vis duquel la portée annulaire 184 remplit aussi la fonction d'écran thermique, comme visible sur la figure 4. De plus, le passage de l'air de refroidissement 54 au niveau de ce contact permet la maîtrise de sa température. Pour limiter encore davantage les fuites d'air de refroidissement 54 en direction de la veine primaire, après sa sortie des trous de passage 195 débouchant radialement vers l'extérieur par rapport à la patte annulaire amont 276, l'extrémité aval annulaire 192 peut presenter une configuration particulière qui va à présent être détaillée.

En effet, cette extrémité aval 192 adopte une section de forme générale en U ou en C, ouvert vers l'aval, les deux extrémités étant en appui axial sur la patte annulaire amont 276. Outre le fait que cette conception double l'appui axial du distributeur 162 contre la patte annulaire amont 276, l'intérieur du U ou du C forme avec cette même patte 276 une cavité annulaire de surpression 196 alimentée en air de refroidissement 54 provenant de la cavité aval 157. Des trous de passage 197 prévus à cet effet sont réalisés à travers la base du U ou du C. Le but de cette cavité 196 est similaire à celui décrit pour la cavité 96 en aval du second étage 20B, à savoir minimiser le débit de fuite d'air issu des trous 195, en direction de la veine primaire. De l'air 54' est effectivement introduit par les trous 197 dans la cavité annulaire de surpression 196 à une 25 pression proche de celle de l'air issu des trous 195, de sorte que cet air 54 issu des trous 195 ne pénètre pas ou peu dans la cavité de surpression 196, et ne pénètre donc pas ou peu dans la veine primaire. Ainsi, la cavité de surpression 196 ne consommant que peu d'air en raison de son alimentation calibrée par des trous de petite dimension, l'air de refroidissement 54' dédié à son fonctionnement et évacué ensuite dans la veine primaire est limité, ce qui permet de conserver un flux d'air de refroidissement principal 54 avec une forte efficacité pour l'étage aval 20D. En d'autres termes, depuis la cavité aval 157, l'air de refroidissement 54 transite essentiellement par les trous 195, pour un meilleur refroidissement des éléments environnants. Ici aussi, que l'extrémité aval soit prévue en appui simple ou en appui double axial contre la patte 276, elle peut être usinée de manière à renforcer l'étanchéité, par exemple de sorte que chaque appui présente une forme bombée, dite « en arc ». Toujours en référence à cette figure 4, le quatrième étage 20D se situe en aval du troisième étage 20C, au niveau de l'extrémité arrière du module de turbine basse-pression dont il constitue le dernier étage. Cet étage 20D et les deux autres étages amont 20B, 20C présentent des similitudes. Ainsi, pour chaque élément de l'étage 20D identique ou similaire à un élément de l'étage 20B ou 20C, il a été attaché la référence numérique de ce dernier à laquelle le chiffre des centaines « 2 » a été rajouté. 26 Cet étage 20D présente un distributeur 262 qui est également annulaire, par exemple fabriqué de façon monobloc. Le distributeur 262 présente une structure annulaire extérieure 266 à partir de laquelle des pales de distributeur 270 font saillie radialement vers l'intérieur. Une structure intérieure est également prévue, portant le pied des pales, et agencée autour d'un moyeu (non représenté) de la roue mobile aubagée 272 de cet étage. Les aubes 274 de la roue 272 sont agencées en aval des pales 270 du distributeur. La structure extérieure 266 présente la patte amont 276 déjà décrite, qui s'étend radialement vers l'extérieur. L'extrémité libre de la patte amont 276 se situe en regard et à distance radiale du carter 2, étant donné qu'aucun contact avec ce dernier n'est désiré. La patte annulaire amont 276 s'étend radialement à partir d'une couronne extérieure 283 délimitant la veine primaire, sur laquelle sont rapportées les pales 270. La structure 266 présente également, en aval de la patte 276, une patte annulaire aval 285 s'étendant radialement vers l'extérieur et vers l'aval à partir de la couronne 283. Son extrémité externe se situe également en regard et à distance du carter 2, aucun contact n'étant ici désiré. Ainsi, la patte annulaire aval 285, la patte annulaire amont 276, la couronne extérieure 283 et la portion annulaire du carter 2 s'étendant au droit de ces éléments forment ensemble une cavité annulaire 27 amont 291 de circulation d'air de refroidissement, dans laquelle l'air 54 pénètre par les trous 195, et circule afin de refroidir l'ensemble des éléments adjacents. L'air 54 se propage ensuite vers l'aval au- dessus de la patte 285, sous le carter 2, à proximité d'un système classique d'anti-rotation du distributeur, comprenant des pions montés sur le carter. Pour chaque structure extérieure 266, il est prévu une portée 284 s'étendant axialement vers l'aval à partir d'une extrémité libre de la patte aval 285. Cette portée 284 porte intérieurement un élément abradable 286 en contact radial avec les têtes des aubes 274. Ici aussi, ces têtes comportent des léchettes contactant l'élément abradable 286, de préférence réalisé en nid-d'abeilles. Au niveau de sa partie médiane, la portée 184 présente une protubérance annulaire dentelée 261 en appui axial sur une butée annulaire 8a prévue sur la bride d'assemblage du carter d'éjection 8. C'est l'effort axial appliqué sur les pales 270 par les gaz qui pousse le distributeur 262 vers l'aval, en accentuant la pression de contact entre la protubérance 261 et la butée 8a. De plus, pour éviter que l'extrémité aval 292 de la portée 284 ne s'ouvre trop dans la direction radiale vers l'extérieur, ce mouvement est stoppé par une butée radiale prévue sur le carter 8, qui prend ici la forme d'un alésage 293 centré sur l'axe de turbine. La portée annulaire 284 forme avec les portions annulaires des carters 2 et 8 s'étendant au droit de cette portée une cavité annulaire aval 294 de 28 circulation d'air de refroidissement, dans laquelle l'air 54 pénètre depuis l'extrémité radiale de la patte aval 285. Au sein de cette cavité 294, l'air circule vers l'aval à travers la protubérance dentelée 261, sous les brides d'assemblage des carters 2, 8. L'air 54 se propage ensuite vers l'aval en traversant et refroidissant le contact radial entre l'extrémité aval 292 et l'alésage 293, en empruntant des lunules 263 formées sur l'un et/ou l'autre de ces deux éléments. Ainsi, comme évoqué ci-dessus, l'air 54 permet de refroidir en cascade les trois étages 20B, 20C, 20D, avant de s'échapper vers l'aval au sein du carter d'éjection 8. Le contact radial observé au niveau de l'alésage 293 est peu sollicité en température, grâce à sa conception originale, à son éloignement de l'axe de turbine, et vis-à-vis duquel la portée annulaire 284 remplit aussi la fonction d'écran thermique, comme visible sur la figure 4. De plus, le passage de l'air de refroidissement 54 au niveau de ce contact permet la maîtrise de sa température. En référence à présent à la figure 5, on peut apercevoir une turbine basse-pression 1 de turboréacteur d'avion, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. Ce second mode présente des similitudes avec le premier mode décrit ci-dessus en référence aux figures 1 à 4.

En particulier, le premier étage est identique, et n'a donc pas été représenté sur la figure 29 5. Le second étage 20B est également sensiblement identique à celui du premier mode, la seule différence résidant dans le fait que l'extrémité aval 92 des portées 84 est à présent en appui radial contre un alésage 93 de la patte aval 76' du distributeur de l'étage suivant 20C, et non plus en appui radial contre un alésage du carter. Cette patte 76' remplit ainsi la fonction d'appui radial et d'appui axial. En outre, le troisième étage 20C se présente ici sous une forme identique ou similaire à celle du second étage 20B, notamment en ce sens que son distributeur 62' est sectorisé. Ainsi, sur la figure 5, pour chaque élément de l'étage 20C identique ou similaire à un élément de l'étage 20B, il a été attaché la référence numérique de ce dernier à laquelle l'extension « » a été rajoutée. On retrouve donc le second étage presque à l'identique, la seule réelle différence consistant à prévoir que le crochet 79', coopérant avec le crochet 78', est prévu d'une seule pièce avec le carter 2, et non plus rapporté sur ce dernier. Par ailleurs, ce crochet 79' est équipé de trous 56' permettant le passage de l'air de refroidissement 54 entre les cavités annulaires 94 et 91'.

En outre, tout comme pour le second étage, l'extrémité aval 92' des portées 84' est en appui radial contre un alésage 93' de la patte aval 76" du distributeur de l'étage suivant 20D. Cet étage 20D est également identique ou similaire aux deux étages précédents 20B, 20C, notamment en ce sens que son distributeur 62" est 30 sectorisé. Ainsi, sur la figure 5, pour chaque élément de l'étage 20D identique ou similaire à un élément de l'étage 20B ou 20C, il a été attaché la référence numérique de ce dernier à laquelle l'extension « " » a été rajoutée. On retrouve donc le troisième étage 20C presque à l'identique, notamment avec un crochet 79" qui coopère avec le crochet 78" et qui est prévu d'une seule pièce avec le carter 2, tout en étant équipé de trous 56' permettant le passage de l'air de refroidissement 54 entre les cavités annulaires 94' et 91". La seule réelle différence de conception se trouve au niveau de l'extrémité aval 92" des portées 84", qui est en appui axial contre une butée annulaire 8a prévue sur le carter d'éjection 8. L'alésage 93" servant d'appui radial à cette extrémité 92" est également prévu sur ce même carter 8a. Ici, les trois étages 20B, 20C et 20D présentent un nombre de secteurs de distributeur identique. Les secteurs sont alors calés angulairement de la même manière, pour être en regard axialement deux à deux. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, les caractéristiques des deux modes de réalisation décrits peuvent être combinées, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Turbine basse-pression (1) de turbomachine comprenant un stator équipé d'un carter (2), d'un distributeur (62) appartenant à un étage amont (20B) et d'un distributeur (162, 62') appartenant à un étage aval (20C), chacun des deux étages logés dans le carter comprenant également une roue mobile aubagée agencée en aval du distributeur de son étage, le distributeur (62) de l'étage amont étant sectorisé de manière à former des secteurs angulaires de distributeur (62a) présentant chacun une structure extérieure (66) à partir de laquelle des pales de distributeur (70) font saillie radialement vers l'intérieur, caractérisée en ce que chaque structure extérieure (66) comprend : une première patte (76) en appui radial sur un crochet du stator (79) solidaire du carter, - une seconde patte (85) en appui radial sur un alésage du carter (87), lesdites première et seconde pattes (76, 85) des structures extérieures des secteurs délimitant conjointement, avec ledit carter (2), une cavité annulaire amont (91) de circulation d'air de refroidissement, - une portée (84) s'étendant vers l'aval à partir de la seconde patte (85) et portant intérieurement un élément abradable (86) en contact avec la roue mobile de l'étage amont, ladite portée comprenant une extrémité aval (92) en appui axial sur le distributeur (162, 62') dudit étage aval (20C) et en appui radial sur une butée (93) du carter ou dudit distributeur de l'étage aval, 32 les portées (84) des structures extérieures des secteurs délimitant conjointement, avec ledit carter (2), une cavité annulaire aval (94) de circulation d'air de refroidissement communiquant avec ladite cavité amont (91).
2. 2. Turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le distributeur (62') de l'étage aval (20C) est sectorisé de manière à former des secteurs angulaires de distributeur (62a'), ou bien prend la forme d'une pièce annulaire (162).
3. 3. Turbine selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le distributeur (162, 62') dudit étage aval (20C) présente une structure extérieure (166, 66') à partir de laquelle des pales de distributeur (170, 70') font saillie radialement vers l'intérieur, ladite structure extérieure comprenant : une première patte annulaire (176, 76') contre laquelle ladite extrémité aval (92) des portées (84) des secteurs (62a) est en appui axial, et - une seconde patte annulaire (185, 85') délimitant avec ladite première patte annulaire (176, 76') et ledit carter (2) une cavité annulaire amont (191, 91') de circulation d'air de refroidissement, communiquant avec ladite cavité aval (94) de circulation d'air de refroidissement du distributeur (62) de l'étage amont (20B).30 33
4. 4. Turbine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les extrémités aval (92) des portées des secteurs du distributeur (62a) de l'étage amont (20B), en appui axial sur ladite première patte annulaire (176) du distributeur (162) de l'étage aval (20C), définissent avec cette première patte annulaire (176) une cavité annulaire de surpression (196) alimentée en air de refroidissement (54) provenant de ladite cavité aval (94), de manière à limiter le débit de fuite d'air de la cavité amont (191) du distributeur (162) de l'étage aval (20C) vers la veine primaire, entre les distributeurs de l'étage amont et de l'étage aval.
5. 5. Turbine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'extrémité aval (92) des portées (84) des secteurs du distributeur (62a) de l'étage amont (20B) prend en section la forme générale d'un U ou d'un C ouvert vers l'aval, les deux extrémités du U ou du C étant en appui axial sur ladite première patte annulaire (176) du distributeur (162) de l'étage aval (20C).
6. 6. Turbine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que pour chaque structure extérieure (66), ladite première patte (76), ladite seconde patte (85) et ladite portée (84) sont réalisées d'une seule pièce avec un secteur de couronne extérieure (83) à partir duquel les pales de distributeur (70) font saillie radialement vers l'intérieur. 34
7. 7. Turbine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite butée (93), sur laquelle ladite extrémité aval (92) de la portée (84) est en appui radial, est un alésage réalisé sur le carter (2) ou sur le distributeur (62' ) de l'étage aval (20C).
8. 8. Turbine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le crochet de stator (79), sur lequel la première patte (76) est en appui radial, est réalisé d'une seule pièce avec le carter ou rapporté sur ce dernier.
9. 9. Turbine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carter (2) comporte de plus une butée axiale (98) en regard et à distance de ladite extrémité aval (92) de la portée (84), dans la direction opposée à celle du distributeur (162) de l'étage aval.
10. 10. Turbomachine, de préférence pour aéronef, caractérisée en ce qu'elle comprend une turbine basse-pression (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.25