FR3084907A1 - Dispositif et procede de refroidissement d'une turbine dans une turbomachine - Google Patents
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Abstract
Turbomachine (100) d'aéronef comprenant un compresseur haute pression (30), au moins une turbine (50, 60), au moins un conduit de prélèvement (500) apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression (30), une pluralité de canaux (200) de circulation d'air de refroidissement aptes à acheminer ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine, et un dispositif de vanne (400) raccordé entre ledit au moins un conduit de prélèvement et lesdits canaux de circulation d'air de refroidissement, chaque canal étant en communication sélective avec le compresseur haute pression par l'intermédiaire du dispositif de vanne, le dispositif de vanne étant configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement interdire la circulation d'air dans un des canaux et à autoriser la circulation d'air dans les autres canaux, et dans un second mode de fonctionnement autoriser la circulation d'air dans tous les canaux.
Description
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne le domaine des turbomachines. Plus précisément, l'invention concerne le refroidissement d'au moins une turbine dans une turbomachine d'aéronef.
Il est courant dans une turbomachine de prélever de l'air sur un compresseur haute pression pour refroidir des pièces dans des étages présentant un environnement plus chaud. L'air de refroidissement prélevé sur le compresseur haute pression est par exemple acheminé vers les turbines haute pression et basse pression de la turbomachine. L'air acheminé permet alors la purge de l'air chaud et la ventilation des pièces d'attaches (ex : disques, aubes mobiles) de ces turbines. Un tel refroidissement permet ainsi de se prémunir de tout risque de surchauffe des pièces mobiles des turbines, pouvant aboutir dans le pire des cas à une rupture de ces pièces.
Par ailleurs, en vue de garantir la conformité des dispositifs de refroidissement aux normes aéronautiques, il est courant de surdimensionner ces dispositifs.
A titre d'exemple, il est possible de réaliser un unique canal de prélèvement d'air sur le compresseur haute pression, ce canal assurant également la circulation de l'air prélevé vers les turbines haute pression et basse pression afin de refroidir celles-ci. Un tel canal forme ainsi un dispositif de refroidissement de ces turbines. Un surdimensionnement de ce dispositif de refroidissement peut alors consister à réaliser pour le canal un diamètre plus important que nécessaire, ce canal acheminant alors plus d'air que nécessaire pour refroidir les turbines haute pression et basse pression. Avantageusement, ce surdimensionnement permet de garantir en cas de dysfonctionnement du canal, par exemple en cas d'obstruction partielle ou de perçage partiel, que celui-ci continue à délivrer suffisamment d'air de refroidissement aux turbines haute pression et basse pression.
Dans un autre exemple, un prélèvement d'une fraction d’air sur le compresseur haute pression et l'acheminement de l'air prélevé vers les turbines haute pression et basse pression via trois canaux de circulation d'air peut suffire à assurer le refroidissement de ces turbines. Un surdimensionnement peut alors consister à utiliser un quatrième canal qui prélève également de l'air sur le compresseur haute pression et achemine l'air prélevé vers les turbines haute pression et basse pression. L'utilisation de ce canal supplémentaire permet de garantir que le débit d'air prélevé sur le compresseur haute pression demeure suffisant en cas de dysfonctionnement, par exemple de rupture, d'un des canaux. Autrement dit, un tel surdimensionnement permet de garantir que toute défaillance d'un canal de circulation d'air demeure sans effet et n'affecte pas la sécurité du vol de l'aéronef.
Bien que fiables, les surdimensionnements des dispositifs de refroidissement décrits ci-dessus conduisent à prélever plus d'air que réellement nécessaire sur le compresseur haute pression dans une situation nominale de fonctionnement de la turbomachine, par exemple en l'absence de défaillance d'un canal de circulation d'air. Un tel surprélèvement d'air impacte alors de manière non négligeable la consommation spécifique en carburant (SFC) de l'aéronef.
Il est donc souhaitable d'améliorer les performances de la turbomachine, notamment de limiter l'impact des systèmes de refroidissement sur la consommation en carburant de l'aéronef.
Objet et résumé de l’invention
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.
A cet effet, l’invention propose une turbomachine d'aéronef comprenant un compresseur haute pression, au moins une turbine, au moins un conduit de prélèvement apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression, une pluralité de canaux de circulation d'air de refroidissement aptes à acheminer ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine, et un dispositif de vanne raccordé entre ledit au moins un conduit de prélèvement et lesdits canaux de circulation d'air de refroidissement, chaque canal étant en communication sélective avec le compresseur haute pression par l'intermédiaire du dispositif de vanne, le dispositif de vanne étant configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement interdire la circulation d'air dans un des canaux et autoriser la circulation d'air dans les autres canaux, et dans un second mode de fonctionnement autoriser la circulation d'air dans tous les canaux.
Avantageusement, dans une situation nominale, c'est-à-dire en l'absence d'un dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine, le dispositif de vanne est commandé selon le premier mode de fonctionnement. Un des canaux de circulation d'air est alors obturé et un nombre de canaux correspondant au juste besoin du refroidissement de ladite au moins une turbine est utilisé pour acheminer une fraction d'air vers celle-ci. En cas de défaillance d'un canal de circulation d'air, le dispositif de vanne peut également être commandé dans la première configuration, de manière à interdire la circulation d'air dans le canal défaillant. Dans ce mode de fonctionnement, l'ensemble des canaux de circulation d'air n'est donc pas utilisé et ladite au moins une turbine est toujours refroidie au juste besoin, aussi bien en situation nominale que suite à la détection d'un dysfonctionnement. Ainsi, seule une quantité d'air réellement nécessaire au refroidissement de ladite au moins turbine est prélevée sur le compresseur haute pression et la consommation spécifique en carburant de la turbomachine est minimisée. Le deuxième mode de fonctionnement n'autorise quant à lui la circulation de l'air dans tous les canaux que lorsqu'une telle situation est réellement nécessaire. Ce deuxième mode de fonctionnement permet alors de compenser la défaillance d'un canal ou d'une étanchéité dans ladite au moins une turbine dans le cas où la défaillance de ce canal ne serait pas détectée. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, les performances globales de la turbomachine se voient dégradées au profit du refroidissement de de ladite au moins turbine, du fait de l'utilisation de la totalité des canaux de circulation d'air. Néanmoins, une telle diminution des performances de la turbomachine demeure peu fréquente. Ce mode de fonctionnement est en effet commandé uniquement en cas de détection d'un dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine et en l'absence de détection d'une défaillance d'un des canaux. Autrement dit, le surdimensionnement du nombre de canaux est utilisé de manière sélective par le dispositif de vanne. Contrairement à l'état de l'art, ce surdimensionnement du nombre de canaux n'implique donc pas de surprélèvement d'air sur le compresseur haute pression durant le fonctionnement nominal de la turbomachine. La mise en œuvre du dispositif de vanne permet ainsi l'obtention d'une fonctionnalité de secours performante pour refroidir ladite au moins une turbine en purgeant l'air chaud de ses étages. Il a été évalué, pour toutes phases de fonctionnement de la turbomachine, qu'il est possible d'obtenir pour le circuit de refroidissement décrit ci-dessus un gain de l'ordre de 30% en consommation spécifique de carburant.
Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend en outre un dispositif de contrôle configuré pour détecter un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine, et en cas de détection commander le dispositif de vanne pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement.
Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend en outre, pour chaque canal, au moins un capteur de pression, le dispositif de contrôle comprenant un premier module configuré pour comparer des mesures de pression pour au moins deux canaux distincts et un second module configuré pour identifier un éventuel dysfonctionnement d'un canal lorsqu'une mesure de pression pour un premier canal est inférieure à une mesure de pression d'au moins un deuxième canal et que la valeur absolue de la différence de pression mesurée entre le premier canal et le deuxième canal est supérieure à un seuil, le dispositif de contrôle étant configuré en outre pour, dans le cas où le deuxième module détecte un dysfonctionnement d'un canal, commander le fonctionnement du dispositif de vanne dans le premier mode de fonctionnement de manière à interdire la circulation d'air dans ledit premier canal pour lequel un dysfonctionnement a été identifié.
Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend en outre au moins un capteur de température configuré pour déterminer une température de ladite au moins une turbine, le dispositif de contrôle étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne dans le second mode de fonctionnement si la température de ladite au moins une turbine est supérieure à un seuil de température.
Dans un exemple de réalisation, ledit au moins un capteur de température est disposé dans une enceinte, sur un disque, ou sur un stator de ladite au moins une turbine.
Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend un collecteur d'air de refroidissement raccordé, d'une part, à une extrémité de chaque canal et, d'autre part, à un distributeur creux de ladite au moins une turbine.
Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend au moins un capteur de pression configuré pour déterminer la pression dans le collecteur d'air de refroidissement, le dispositif de contrôle étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne dans le second mode de fonctionnement si la pression dans le collecteur d'air est inférieure à un seuil de pression.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de vanne comprend une pluralité de sorties raccordées chacune à un canal et un obturateur mobile en rotation autour d'un axe de révolution du dispositif de vanne, les sorties étant réparties circonférentiellement autour de l'axe de révolution du dispositif de vanne, et l'obturateur étant configuré pour obstruer un unique canal dans le premier mode de fonctionnement du dispositif de vanne et pour être disposé entre deux canaux dans le second mode de fonctionnement du dispositif de manière à n'obstruer aucun des canaux.
Dans un exemple de réalisation, la turbomachine comprend quatre canaux de circulation d'air de refroidissement en communication sélective avec le compresseur haute pression par l'intermédiaire du dispositif vanne.
Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une turbine est une turbine haute pression ou une turbine basse pression.
L'invention propose également, selon un autre aspect, un procédé de refroidissement d'au moins une turbine dans une turbomachine, comprenant une étape de prélèvement par au moins un conduit de prélèvement d'une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans un compresseur haute pression de la turbomachine, une étape d'acheminement de ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine via une pluralité de canaux de circulation d'air de refroidissement, lesdits canaux étant raccordés audit au moins un conduit de prélèvement via un dispositif de vanne, ce procédé comprenant une étape de sélection du mode de fonctionnement du dispositif de vanne en fonction de l'état de refroidissement de ladite au moins une turbine, le dispositif de vanne comprenant un premier mode de fonctionnement interdisant la circulation d'air dans un des canaux et autorisant la circulation d'air dans les autres canaux, et un second mode de fonctionnement autorisant la circulation d'air dans tous les canaux.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une turbomachine équipée d'un dispositif de refroidissement selon l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale et partielle d'une turbine basse pression dans une turbomachine selon l'invention,
- la figure 3 est une vue en coupe d'une vanne d'un dispositif de refroidissement selon un mode de réalisation de l'invention, le plan de coupe comprenant l'axe de révolution de la vanne ;
- les figures 4 à 6 présentent trois vues en coupe de la vanne de la figure 3 dans un plan orthogonal à l'axe de révolution de la vanne pour trois positions différentes de l'obturateur de la vanne.
Description détaillée de modes de réalisation
Les termes « amont » et « aval » sont par la suite définis par rapport au sens d'écoulement des gaz au travers une turbomachine, indiqué par la flèche F sur les figures 1 et 2.
La figure 1 illustre une turbomachine 100 à double flux comprenant de manière connue d'amont en aval successivement au moins une soufflante 10, une partie moteur comprenant successivement au moins un étage de compresseur basse pression 20, de compresseur haute pression 30, une chambre de combustion 40, au moins un étage de turbine haute pression 50 et de turbine basse pression 60.
Des rotors, tournant autour de l'axe principal X de la turbomachine 100 et pouvant être couplés entre eux par différents systèmes de transmission et d'engrenages, correspondent à ces différents éléments.
De manière connue, une fraction d'air A est prélevée sur le compresseur haute pression 30 en vue de refroidir des zones plus chaudes de la turbomachine 100, notamment les turbines haute pression 50 et basse pression 60.
La figure 2 est un agrandissement d'une zone de la turbomachine 100, illustrant de manière simplifiée la partie aval de la turbine haute pression 50 et amont de la turbine basse pression 60.
La partie aval de la turbine haute pression 50 ici représentée illustre un étage 51 comprenant au moins une aube mobile 52 assemblée sur un disque 53 mobile solidaire en rotation d'un arbre haute pression 101.
La turbine basse pression 60 ici illustrée comprend une pluralité d'étages 61, 62 de turbine. Un premier étage 61, ainsi que les étages 62 situés en aval de celui-ci comprennent respectivement un ensemble de distributeurs fixes 70 et 65. Chaque étage 61, 62 comprend en outre un disque 63 mobile sur lequel est monté un ensemble d'aubes 64 entraînées en rotation par le disque 63 mobile. Le premier étage 61 de la turbine basse pression 60 comprend au moins une aube 64 mobile, ainsi qu'au moins un distributeur 70 creux, dans lequel circule de l'air de refroidissement. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le distributeur 70 forme une seule pièce avec un carter 66 constitutif de cette turbine et est creux pour laisser passer en son intérieur de l'air de refroidissement, sortant par l'intermédiaire d'injecteurs 72 associés au distributeur 70. Les étages 62 suivants, situés en aval de la turbine basse pression 60, comprennent chacun au moins une aube 64 mobile et un distributeur 65 se présentant sous la forme d'un aubage fixe. Le disque 63 mobile est solidaire en rotation d'un arbre basse pression 102 s'étendant selon l'axe X-X, tandis que chaque stator 65 est relié au carter 66. Chaque étage 61, 62 de turbine comprend en outre un anneau de turbine 67 situé en regard des aubes 64 mobiles, et qui est solidaire du carter 66. De même, l'étage 51 de la turbine haute pression 50 comprend un carter, ici le carter 66, qui entoure les aubes 52 mobiles (rotors) de la turbine haute pression 50 et comprend un anneau (abradable) de turbine 54 situé en regard des aubes 52.
Les aubes 52, 64, les stators 65 et les anneaux de turbine 54, 67 sont en matériau CMC. Le carter 66 et le distributeur 70 sont quant à eux en un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique strictement supérieur à celui du matériau CMC, par exemple en un matériau métallique. Les disques 53, 63 mobiles sont en un matériau métallique.
Conformément à l'invention, la turbomachine comprend un dispositif de refroidissement permettant d'acheminer la fraction d'air A prélevée sur le compresseur haute pression 30 vers au moins un étage de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60. Dans les modes de réalisation qui vont être décrits, la fraction d'air A prélevée est distribuée au niveau d'un étage aval de la turbine haute pression 50 et au niveau d'un étage amont de la turbine basse pression 60. Les turbines haute pression 50 et basse pression 60 se voient ainsi refroidies. Cependant, il est entendu que dans d'autres modes de réalisation nonillustrés la fraction d'air A prélevée peut être également distribuée en d'autre étages de ces turbines, par exemple en amont de la turbine haute pression 50 ou en aval de la turbine basse pression 60 à l'aide d'injecteurs d'air. Par ailleurs, bien qu'un même circuit refroidisse ici les turbines haute pression 50 et basse pression 60, il est entendu que dans d'autres modes de réalisation chacune des turbines peut être refroidie de manière indépendante à l'aide d'un circuit de refroidissement analogue à celui qui va être décrit.
Dans le mode de réalisation illustré sur la Figure 2, la fraction d'air A prélevée est acheminée au travers le distributeur 70 creux. La direction de circulation de la fraction d'air A au travers le distributeur creux 70 est illustré par les flèches 71. La fraction d'air A est ensuite distribuée via les injecteurs 72. Ces injecteurs 72 débouchent en aval de l'étage 51 de la turbine haute pression 50 et en amont du premier étage 61 de la turbine basse pression 60. L'air distribué par les injecteurs 72 permet notamment de refroidir les disques 53, 63 de ces turbines, comme l'illustrent respectivement les flèches 74, 75. L'air distribué par les injecteurs 72 permet par ailleurs la purge de l'air chaud présent dans les turbines haute pression 50 et basse pression 60, assurant ainsi le refroidissement de celles-ci. Plus précisément, l'air de refroidissement distribué par les injecteurs 72 abaisse la température de l'air présent dans les cavités des turbines haute pression 50 et basse pression 60 et permet l'évacuation de l'air chaud de celles-ci. L'air chaud est alors évacué dans la veine principale de circulation d'air de ces turbines, c'est-à-dire dans la veine primaire de circulation d'air de la turbomachine 100. La purge de l'air chaud des turbines haute pression 50 et basse pression 60 est ici respectivement symbolisée par les flèches 73, 76. Tout risque de surchauffe des rotors des turbines haute pression 50 et basse pression 60 se voit ainsi écarté.
La fraction d'air prélevée sur le compresseur haute pression 30 est notamment destinée à alimenter en air un ou plusieurs dispositifs contrôlant les performances de la turbomachine 100, à ventiler les étages 61, 62 de la turbine basse pression 60 et purger l'air chaud des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60.
Ainsi, de manière connue, un ou plusieurs canaux de circulation d'air de refroidissement prélèvent un fraction d'air sur le compresseur haute pression 30 et acheminent l'air prélevé vers un ou plusieurs dispositifs contrôlant les performances de la turbomachine 100. Un de ces dispositifs est à titre d'exemple un dispositif de pilotage d'un jeu J entre, d'une part, les sommets des aubes 52, 64 du rotor des turbines haute pression 50 ou basse pression 60 et, d'autre part, les anneaux de turbine 54, 67 du carter 66 entourant ces aubes 52, 64. Ce dispositif est couramment connu de l'homme du métier sous la dénomination HPTACC (« High Pressure Turbine Active Clearance Control»). Dans un autre exemple, le ou les canaux acheminent l'air prélevé vers un dispositif de contrôle de jeu de la turbine basse pression 60, c'est à dire vers un dispositif LPTACC (« Low Pressure Turbine Active Clearance »). De tels dispositifs sont bien connus de l'homme du métier et ne sont ici pas illustrés à des fins de clarté des dessins.
Toujours de manière connue, une pluralité de canaux 200 de circulation d'air de refroidissement prélèvent chacun une fraction d'air A de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression 30, et acheminent la fraction d'air A prélevée au niveau d'au moins un étage de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60. Dans le mode de réalisation illustré sur la Figure 2, l'air A de refroidissement acheminé vers les turbines haute pression 50 et basse pression 60 est destiné à purger l'air chaud des étages 51, 61, 62 de ces turbines afin de les refroidir. Une extrémité 200a de chaque canal 200 est raccordée en tant qu'entrée d'air à un collecteur 300 d'air de refroidissement. La sortie du collecteur 300 d'air de refroidissement est raccordée au distributeur 70 creux de la turbine basse pression 60.
Quatre canaux 200 de circulation d'air sont illustrés à titre d'exemple sur la figure 1. Cependant, il est entendu qu'un nombre inférieur ou supérieur de canaux 200 peut être considéré.
Le nombre total de canaux 200 destinés à acheminer l'air A prélevé sur le compresseur haute pression 30 vers les turbines haute pression 50 et/ou basse pression 60 est choisi de manière à comporter un canal 200 supplémentaire par comparaison au nombre minimal de canaux qui suffiraient à refroidir ces turbines. En d'autres termes, le nombre de canaux 200 de circulation d'air est surdimensionné par rapport au nombre minimal de canaux permettant de refroidir au juste besoin la turbine haute pression 50 et/ou la turbine basse pression 60.
A titre d'exemple, sur la figure 1, trois canaux 200 supposés ne comporter aucun défaut (ex : pas de canal obstrué ou percé), suffisent à assurer un refroidissement de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60, ainsi que la purge de l'air chaud des étages 51, 61, 62 de ces turbines. Cependant, quatre canaux 200 sont ici mis en œuvre en vue du refroidissement de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60 qui sera décrit par la suite. Plus généralement, si N canaux de circulation d'air permettent de garantir un refroidissement au juste besoin d'au moins une turbine, l'invention met en œuvre N+l canaux, avec N un entier supérieur ou égal à 1.
Conformément à l'invention, un dispositif de vanne 400 est raccordé entre le compresseur haute pression 30 et la pluralité de canaux 200 qui sont destinés à refroidir les turbines haute pression 50 et basse pression 60.
Le dispositif de vanne 400, illustré de manière simplifiée sur la figure 1, comprend au moins une entrée raccordée au niveau de l'un des étages du compresseur haute pression 30 à une zone de prélèvement d'air du compresseur. Le raccordement entre l'entrée du dispositif de vanne 400 et une zone de prélèvement d'air du compresseur haute pression 30 est réalisé à l'aide d'au moins un conduit de prélèvement 500 apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression 30. Le conduit de prélèvement 500 peut se présenter sous la forme d'un canal de circulation d'air interconnectant le dispositif de vanne 200 et le compresseur haute pression 30 (distincts de ceux-ci), ou encore être un élément constitutif du dispositif de vanne 400, c'est-à-dire formé par celui-ci. Le dispositif de vanne 400 comprend en outre une pluralité de sorties, chaque sortie étant raccordée à un canal 200 de circulation d'air distinct.
Chaque canal 200 de circulation d'air peut être obturé par un obturateur mis en œuvre dans le dispositif de vanne 400. Autrement dit, chaque canal 200 est en communication sélective avec le compresseur haute pression 30 par l'intermédiaire du dispositif de vanne 400.
Les figures 3 à 6 illustrent un exemple de réalisation d'un dispositif de vanne 400. Dans ces exemples, le dispositif de vanne 400 comprend un boîtier 401 présentant une forme sensiblement cylindrique selon un axe de révolution X. Comme il peut être vu sur la figure 3, qui est une vue en coupe de la figure 4 selon le plan III-III, une ouverture 402 d'admission d'air est ménagée dans le boîtier 401. Cette ouverture 402 sert d'entrée d'air au dispositif de vanne 400 et est à raccordée à une zone de prélèvement d'air du compresseur haute pression 30 par l'intermédiaire du conduit de prélèvement 500, qui est indépendant du dispositif de vanne ou constitutif de celui-ci.
Le dispositif de vanne 400 comprend en outre une pluralité de sorties 403 ménagées dans le boîtier 401. Comme il peut être vu sur les figures 4 à 6, les sorties 403 sont réparties circonférentiellement autour de l'axe de révolution X. Chaque sortie 403 est raccordée à un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air distinct. Le dispositif de vanne 400 comprend en outre un obturateur 404 mobile en rotation autour de l'axe de révolution X.
Dans un premier mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400, l'obturateur 404 est configuré pour venir obturer l'une des sorties 403, et ainsi interdire la circulation d'air dans le canal 200, 200-1, 200-2, 200-3 raccordé à cette sortie. Ce premier mode de fonctionnement est observable sur les figures 4 et 6, où les canaux 200-1, 200-4 sont obturés par l'obturateur 404. Dans un second mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400, l'obturateur 404 est configuré pour autoriser la circulation d'air dans l'ensemble des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4. Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 5, l'obturateur 404 est disposé entre deux canaux 200-1, 200-4 de sorte à n'obturer aucune sortie 403 et à autoriser la circulation d'air dans l'ensemble des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4.
La réalisation du dispositif de vanne 400 décrit ci-dessus n'est cependant pas limitative. Dans un exemple de réalisation non-illustré, le dispositif de vanne 400 peut comprendre une pluralité d'obturateurs distincts, chaque obturateur étant associé à un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air distinct et étant apte à autoriser ou interdire la circulation d'air dans ce canal. Dans un autre exemple nonillustré, les sorties du dispositif de vanne 400 peuvent être colinéaires et un seul obturateur mobile en translation peut venir sélectivement interdire la circulation d'air dans un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 ou autoriser la circulation d'air dans l'ensemble des canaux 200, 200-1, 2002, 200-3, 200-4. Quelle que soit la réalisation du dispositif de vanne 400 choisie, le dispositif de vanne 400 présente les premier et second modes de fonctionnement décrits ci-dessus.
La commande de la position de l'obturateur 404 du dispositif de vanne 400, et donc les premier et deuxième modes de fonctionnement du dispositif de vanne 400, sont sélectionnés et commandés à partir d'un dispositif de contrôle 600. Le dispositif de contrôle 600 est notamment configuré pour détecter un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60. En cas de détection d'un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60, par exemple de la purge en air chaud des étages 51, 61, 62 de ces turbines, le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement en fonction du dysfonctionnement identifié.
Initialement, dans une situation nominale, c'est-à-dire en l'absence d'un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60, le dispositif de vanne 400 est commandé par le dispositif de contrôle 600 pour fonctionner dans le premier mode de fonctionnement. Dans cette situation initiale, une des sorties 403 du dispositif de vanne 400 est obturée par l'obturateur 404. Comme expliqué précédemment, le nombre de canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air est volontairement surdimensionné par rapport au nombre de canaux nécessaires pour refroidir au juste besoin les turbines haute pression 50 et basse pression 60. Ainsi, malgré l'obturation d'un des canaux du dispositif de vanne 400, le dispositif de vanne refroidit au juste besoin les turbines haute pression 50 et basse pression 60 et assure la purge en air chaud de leurs étages 51, 61, 62 respectifs. Cette situation correspond à titre d'exemple à la Figure 4 pour laquelle l'obturateur 404 interdit la circulation de l'air au travers le canal 200-1. Dans cet exemple, quatre canaux 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air sont mis en œuvre, mais trois canaux suffisent à refroidir au juste besoin les turbines haute pression 50 et basse pression 60. Ainsi, sur cette figure l'air acheminé à partir du conduit de prélèvement 500 traverse le dispositif de vanne 400 et ressort par les canaux 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 assurant ainsi un refroidissement au juste besoin de ces turbines.
Un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60 peut avoir plusieurs causes. Une cause du dysfonctionnement du refroidissement peut être le dysfonctionnement d'un canal 200, par exemple la rupture ou l'obturation accidentelle d'un des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air. Une autre cause de ce dysfonctionnement peut résulter de l'usure excessive ou de la rupture d'un ou plusieurs joints d'étanchéité des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60 résulte à titre d'exemple d'une défaillance d'un joint labyrinthe 69 assurant l'isolation en pression d'une enceinte 68 de la turbine basse pression 60.
Le dispositif de contrôle 600 peut à titre d'exemple détecter un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60 et de la purge en air chaud des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60 à partir de mesures issues d'un ou plusieurs capteurs Cl, C2, C3 de données.
Dans un mode de réalisation, chaque canal 200 est muni d'au moins un capteur de pression Cl. Chaque capteur de pression Cl mesure la pression de l'air A circulant dans le canal 200 auquel il est associé et communique ses mesures à un premier module 601 constitutif du dispositif de contrôle 600. Le premier module 601 compare les mesures de pression réceptionnées pour au moins deux canaux 200 distincts. Un second module 602 constitutif du dispositif de contrôle 600 identifie alors un éventuel dysfonctionnement d'un premier canal lorsqu'une mesure de pression de ce premier canal est inférieure à une mesure de pression d'au moins un deuxième canal et que la valeur absolue de la différence de pression mesurée entre le premier canal et le deuxième canal est supérieure à un seuil prédéterminé. Le seuil prédéterminé correspond à un écart de pression traduisant un dysfonctionnement d'un canal de circulation d'air. En pratique, on peut par exemple comparer des écarts de pression entre chaque canal 200 de circulation d'air. Un canal 200 est alors identifié comme défaillant, si l'on détecte que ce canal présente un écart de pression important par rapport à deux autres canaux. Dans un autre exemple, on peut choisir une mesure de pression d'un canal 200 de circulation d'air en tant que référence, puis identifier en tant que canal défaillant le canal présentant la pression mesurée la plus faible.
Le dysfonctionnement d'un canal 200 de circulation d'air risque potentiellement d'entraîner une chute de la pression de l'air acheminé vers les turbines haute pression 50 et basse pression 60, et donc d'aboutir à un mauvais refroidissement de certains étages de celles-ci, ici respectivement les étages aval et amont des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Pour parer ce risque, lorsque le second module 602 identifie le dysfonctionnement d'un canal 200 de circulation d'air, le dispositif de contrôle 600 commande le fonctionnement du dispositif de vanne 400 dans le premier mode de fonctionnement, de manière à interdire la circulation d'air dans le canal de circulation d'air pour lequel un dysfonctionnement a été identifié.
A titre d'exemple, si suite à la situation initiale nominale illustrée sur la figure 4, un dysfonctionnement survient sur le canal 200-4 de circulation d'air, le dispositif de commande 600 identifie ce canal puis commande une rotation de l'obturateur 404 autour de l'axe X, de manière à ce que l'obturateur 404 viennent obturer le canal 200-4, comme illustré sur la Figure 6. Ainsi, l'obturateur 404 interdit la circulation d'air dans le canal 200-4, tandis que les turbines haute pression 50 et basse pression 60 continuent d'être refroidies au juste besoin à partir de la fraction d'air A circulant au travers des canaux 200-1, 200-2 et 200-3, trois canaux suffisant dans cet exemple à garantir un bon refroidissement de ces turbines.
Par ailleurs, le dispositif de vanne 400 peut être commandé dans le premier mode de fonctionnement de manière à ce qu'à chaque démarrage de la turbomachine 100 un canal 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air différent soit obstrué. Il est ainsi possible de tester l'intégrité de chaque canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air à chaque vol de l'aéronef.
Dans un autre mode de réalisation, au moins un capteur de température C2 est agencé dans la turbine basse pression 60 afin de déterminer la température de celle-ci. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, un capteur de température C2 est disposé dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60 et mesure la température au sein de celle-ci. Plus généralement, dans d'autres exemples non-illustrés, au moins un capteur de température C2 est disposé sur au moins une pièce constitutive de la turbine basse pression 60, la mesure de la température de cette pièce fournissant au dispositif de contrôle 600 une information représentative de l'état de refroidissement de la turbine basse pression 60. A titre d'exemple, au moins un capteur de température C2 peut être disposé sur un disque 63 ou sur un stator de la turbine basse pression. Le premier module 601 du dispositif de contrôle 600 compare alors les mesures issues du ou des capteurs de température Cl avec un ou plusieurs seuils de températures aptes à identifier un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60. Ainsi, à titre d'exemple, si les mesures de températures réceptionnées par le premier module 601 sont supérieures à un seuil de température caractérisant un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60, le second module 602 déduit un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60 et de la purge en air chaud des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Dans un autre exemple nonillustré, au moins un capteur de température peut également être positionné dans une enceinte de la turbine haute pression 50 ou sur une pièce constitutive de celle-ci afin d'identifier de manière analogue un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50.
Un dysfonctionnement peut, à titre d'exemple, résulter d'une défaillance d'un joint d'étanchéité d'une des turbines haute pression 50 ou basse pression 60, par exemple le joint labyrinthe 69 de la turbine basse pression 60, ou encore d'une défaillance d'un des canaux 200, 200-1, 2002, 200-3, 200-4. Quel que soit l'origine de ce dysfonctionnement, celui-ci se manifeste par une baisse de la pression d'air de refroidissement acheminé vers les turbines haute pression 50 et basse pression 60, entraînant alors un réchauffement de celles-ci.
Afin de parer un risque de surchauffe de la turbine haute pression 50 et/ou de la turbine basse pression 60, si le second module 602 identifie à partir des mesures de températures issues du ou des capteurs de température C2 un dysfonctionnement du refroidissement d'une de ces turbines, le dispositif de contrôle 600 commande le fonctionnement du dispositif de vanne 400 dans le second mode de fonctionnement.
A titre d'exemple, si suite à la situation initiale nominale illustrée sur la figure 4, une mesure de température issue d'un capteur de température C2 conduit à identifier un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60, le dispositif de commande 600 commande une rotation de l'obturateur 404 autour de l'axe X, de manière à se positionner comme sur la figure 5. Sur cette figure, l'obturateur 404 est positionné entre deux canaux 200-1, 200-4 de circulation d'air sans obstruer ces derniers. Ainsi, conformément au deuxième mode de fonctionnement, aucun canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air n'est obstrué et la turbine est refroidie au juste besoin à partir de la fraction d'air A circulant au travers l'ensemble de ces canaux. Avantageusement, dans cet exemple la turbine basse pression 60 est refroidie au juste besoin grâce au surdimensionnement du nombre de canaux. En effet, bien que la seule utilisation de mesures de température ne permette pas de remonter aux causes du dysfonctionnement du refroidissement de la turbine basse pression 60, par exemple de discriminer le dysfonctionnement d'un canal 200 de circulation d'air d'une défaillance d'un joint d'étanchéité, le surdimensionnement du nombre de canaux et l'utilisation de l'ensemble de ces derniers pour acheminer de l'air de refroidissement permet de compenser toute chute momentanée de pression dans la turbine basse pression 60.
Dans un autre mode de réalisation, on peut également combiner les modes de réalisation décrits ci-dessus, c'est-à-dire utiliser à la fois des capteurs de pression Cl et au moins un capteur de température, par exemple le capteur de température C2 de la turbine basse pression 60. Le dispositif de contrôle 600 peut alors discriminer la cause d'un dysfonctionnement du refroidissement des turbines haute pression 50 ou basse pression 60 et adapter le mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400 en fonction de la cause identifiée. A titre d'exemple, si le dispositif de contrôle 600 détecte une chute de pression dans un des canaux 200 et une augmentation de la température dans la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 déduit que le dysfonctionnement est lié au canal de circulation d'air présentant une chute de pression. Le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 dans le premier mode de fonctionnement de manière à ce que l'obturateur 404 vienne interdire la circulation d'air dans le canal présentant une chute de pression. Toujours dans le même exemple, si le dispositif de contrôle 600 ne détecte pas de chute de pression dans un des canaux 200 et détecte pourtant une augmentation de la température dans la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 déduit une défaillance d'étanchéité dans la turbine. Le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 dans le deuxième mode de fonctionnement, de manière à ce que l'ensemble des canaux 200 de circulation d'air alimentent en air de refroidissement la turbine basse pression 60 pour refroidir celle-ci au juste besoin. L'exemple décrit ici utilise un capteur de température C2 disposé dans la turbine basse pression 60. Dans un autre exemple de ce mode de réalisation, et de manière analogue, un capteur de température disposé dans la turbine haute pression 50 peut permettre de discriminer le dysfonctionnement d'un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air d'une défaillance d'étanchéité de cette turbine. Encore une fois, le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 de manière analogue. Par ailleurs, il est entendu que la défaillance, par exemple la rupture, d'un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air peut être détectée par d'autres moyens que des capteurs de pression, par exemple par détection de courants ou de vibrations.
Dans un autre mode de réalisation, un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60 peut être détecté à partir d'un capteur de pression C3 mesurant la pression dans le collecteur 300 d'air de refroidissement (exemple illustré sur la figure 1), dans l'enceinte de la turbine haute pression 50 ou dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60. Les mesures de pression issues du capteur de pression C3 sont communiquées au premier module 601 du dispositif de contrôle 600. Le premier module
601 compare alors les mesures reçues à un seuil de pression lié à un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60. Si la pression mesurée est inférieure à ce seuil, le second module 602 identifie un dysfonctionnement lié au refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60. Afin de parer un risque de surchauffe de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60, si le second module 602 identifie à partir des mesures de pression, issues d'un ou plusieurs capteurs de température, par exemple du capteur de pression C3, un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 commande le fonctionnement du dispositif de vanne 400 dans le second mode de fonctionnement. Avantageusement, les turbines haute pression 50 et basse pression 60 sont alors refroidies au juste besoin grâce au surdimensionnement du nombre de canaux 200 de circulation d'air. En effet, bien que la seule utilisation de mesures de pression ne permette pas de remonter aux causes du dysfonctionnement du refroidissement de ces turbines, par exemple de discriminer le dysfonctionnement d'un canal 200 d'une défaillance d'un joint d'étanchéité, le surdimensionnement du nombre de canaux 200 et l'utilisation de l'ensemble de ces derniers pour acheminer de l'air de refroidissement à destination de la turbine haute pression 50 et de la turbine basse pression 60 permet de compenser toute chute momentanée de pression dans celles-ci.
Dans un autre mode de réalisation, on peut également combiner l'utilisation des capteurs de pression Cl destinés aux canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air avec l'utilisation d'un capteur de pression, par exemple le capteur de pression C3 lorsque ce dernier mesure la pression dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60. Le dispositif de contrôle 600 peut alors discriminer la cause d'un dysfonctionnement du refroidissement d'une des turbines et adapter le mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400 en fonction de la cause identifiée. A titre d'exemple, si le dispositif de contrôle 600 détecte une chute de pression dans un des canaux 200 et également une chute de pression dans la cavité 68 de la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle 600 déduit que le dysfonctionnement est lié au canal présentant une chute de pression. Le dispositif de contrôle 600 commande alors le dispositif de vanne 400 dans le premier mode de fonctionnement de manière à ce que l'obturateur 404 vienne interdire la circulation d'air dans le canal présentant une chute de pression. Toujours dans le même exemple, si le dispositif de contrôle 600 ne détecte pas de chute de pression dans un des canaux 200 et détecte pourtant une chute de pression dans l'enceinte 68 de la turbine basse pression 60, le dispositif de contrôle déduit une défaillance d'étanchéité dans la turbine basse pression 60 et commande alors le dispositif de vanne 400 dans le deuxième mode de fonctionnement, de manière à ce que l'ensemble des canaux 200 de circulation d'air alimentent en air de refroidissement la turbine basse pression 60. La détection d'une chute de pression dans la turbine haute pression 50 peut être détectée de manière analogue en utilisant un capteur de pression disposé dans celle-ci.
Par ailleurs, comme illustré sur la figure 1, des clapets anti-retours 201 peuvent être disposés au niveau des sorties 200a des canaux 200. Les clapets anti-retours 201 ont pour fonction de minimiser les effets sur le prélèvement d'air du compresseur haute pression 30 en cas de défaillance d'un des canaux 200 de circulation d'air. Le risque de pertes d'air de refroidissement s'en voit ainsi limité.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus présentent les avantages suivants. Les modes de réalisation proposés se basent sur l'existence d'un surdimensionnement du nombre de canaux 200 de circulation d'air. La mise en œuvre du dispositif de vanne 400 permet de tirer profit de ce surdimensionnement pour optimiser la consommation spécifique de carburant de la turbomachine 100. Plus précisément, ce surdimensionnement est utilisé de manière sélective grâce au dispositif de vanne 400.
Dans une situation nominale, c'est-à-dire en l'absence de dysfonctionnement du refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60, le dispositif de vanne 400 est commandé selon le premier mode de fonctionnement. Un des canaux 200, 200-1, 200-2, 2003, 200-4 de circulation d'air est alors obturé et un nombre de canaux de circulation d'air correspondant au juste besoin du refroidissement de ces turbines est utilisé pour acheminer une fraction d'air A vers celles-ci.
En cas de défaillance d'un canal 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air, le dispositif de vanne 400 est commandé dans la première configuration de manière à interdire la circulation dans le canal défaillant. Dans le premier mode de fonctionnement, l'ensemble des canaux de circulation d'air n'est donc pas utilisé et les turbines haute pression 50 et basse pression 60 sont toujours refroidies au juste besoin, aussi bien en situation nominale que suite à la détection d'un dysfonctionnement.
Dans le premier mode de fonctionnement, le dispositif de vanne 400 met donc à profit le surdimensionnement du nombre de canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air pour refroidir les turbines haute pression 50 et basse pression 60 au juste besoin, avec un nombre de canaux constants (ici égal à trois). Dans les exemples décrit ci-dessus, l'utilisation de trois canaux de circulation d'air sur quatre permet de fournir ce refroidissement au juste besoin. Ainsi, seule une quantité d'air réellement nécessaire au refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60 est prélevée sur le compresseur haute pression 30, et la consommation spécifique en carburant de la turbomachine 100 est minimisée.
Le deuxième mode de fonctionnement du dispositif de vanne 400 tire quant à lui profit du surdimensionnement du nombre de canaux 200 de circulation d'air, pour n'autoriser la circulation de l'air dans tous les canaux que lorsque cela est réellement nécessaire. Ce deuxième mode de fonctionnement est commandé de manière sélective par le dispositif de contrôle 600 et permet de compenser la défaillance d'un canal ou d'une étanchéité dans les turbines haute pression 50 ou basse pression 60. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, les performances globales de la turbomachine 100 se voient dégradées au profit du refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Néanmoins, une telle diminution des performances de la turbomachine 100 demeure peu fréquente. Le deuxième mode de fonctionnement est en effet uniquement commandé en cas de de détection d'un dysfonctionnement du refroidissement de la turbine haute pression 50 ou de la turbine basse pression 60 et en l'absence de détection d'une défaillance d'un des canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air. Autrement dit, le surdimensionnement du nombre de canaux 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 de circulation d'air est utilisé de manière sélective par le dispositif de vanne 400.
A l'inverse, les surdimensionnements des circuits de refroidissement de l'état de l'art impliquent des sur-prélèvements d'air sur le compresseur haute pression 30 durant l'ensemble du fonctionnement nominal de la turbomachine 100. Ces sur-prélèvements conduisent alors à une 5 dégradation des performances globales de la turbomachine 100 en l'absence de défaillance dans celle-ci.
Avantageusement, les modes de réalisations proposés ci-dessus permettent l'obtention d'une fonctionnalité de secours performante pour le refroidissement des turbines haute pression 50 et basse pression 60 et la 10 purge des étages 51, 61, 62 des turbines haute pression 50 et basse pression 60. Cette fonctionnalité de refroidissement répond par ailleurs parfaitement aux exigences de sécurité aéronautiques. Sur la base de ces modes de réalisation, il a été évalué, pour toutes phases de fonctionnement de la turbomachine 100, qu'il est possible d'obtenir pour le 15 circuit de refroidissement décrit ci-dessus un gain de l'ordre de 30% en consommation spécifique de carburant.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Turbomachine (100) d'aéronef comprenant un compresseur haute pression (30), au moins une turbine (50, 60)au moins un conduit de prélèvement (500) apte à prélever une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans le compresseur haute pression (30), une pluralité de canaux (200) de circulation d'air de refroidissement aptes à acheminer ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine (50, 60), et un dispositif de vanne (400) raccordé entre ledit au moins un conduit de prélèvement (500) et lesdits canaux (200) de circulation d'air de refroidissement, caractérisé en ce que chaque canal (200) est en communication sélective avec le compresseur haute pression (30) par l'intermédiaire du dispositif de vanne (400), et en ce que le dispositif de vanne (400) est configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement interdire la circulation d'air dans un des canaux (200) et à autoriser la circulation d'air dans les autres canaux (200), et dans un second mode de fonctionnement autoriser la circulation d'air dans tous les canaux (200).
- 2. Turbomachine (100) selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif de contrôle (600) configuré pour détecter un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine (50, 60), et en cas de détection commander le dispositif de vanne (400) pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement.
- 3. Turbomachine (100) selon la revendication 2, comprenant en outre, pour chaque canal (200), au moins un capteur de pression (Cl), le dispositif de contrôle (600) comprenant un premier module (601) configuré pour comparer des mesures de pression pour au moins deux canaux (200) distincts et un second module (602) configuré pour identifier un éventuel dysfonctionnement d'un canal (200) lorsqu'une mesure de pression pour un premier canal est inférieure à une mesure de pression d'au moins un deuxième canal et que la valeur absolue de la différence de pression mesurée entre le premier canal et le deuxième canal est supérieure à un seuil, le dispositif de contrôle (600) étant configuré en outre pour, dans le cas où le deuxième module (602) détecte un dysfonctionnement d'un canal (200), commander le fonctionnement du dispositif de vanne (400) dans le premier mode de fonctionnement de manière à interdire la circulation d'air dans ledit premier canal pour lequel un dysfonctionnement a été identifié.
- 4. Turbomachine (100) selon les revendications 2 ou 3, comprenant au moins un capteur de température (C2) configuré pour déterminer une température de ladite au moins une turbine (50, 60), le dispositif de contrôle (600) étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne (400) dans le second mode de fonctionnement si la température de ladite au moins une turbine (50, 60) est supérieure à un seuil de température.
- 5. Turbomachine (100) selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un capteur de température (C2) est disposé dans une enceinte (68), sur un disque (63), ou sur un stator (65) de ladite au moins une turbine (50, 60).
- 6. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un collecteur d'air (300) de refroidissement raccordé, d'une part, à une extrémité (200a) de chaque canal (200) et, d'autre part, à un distributeur creux (70) de ladite au moins une turbine (50, 60).
- 7. Turbomachine (100) selon la revendication 6 en combinaison avec la revendication 2, comprenant au moins un capteur de pression (C3) configuré pour déterminer la pression dans le collecteur d'air (300) de refroidissement, le dispositif de contrôle (600) étant en outre configuré pour commander le fonctionnement du dispositif de vanne (400) dans le second mode de fonctionnement si la pression dans le collecteur d'air (300) est inférieure à un seuil de pression.
- 8. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le dispositif de vanne (400) comprend une pluralité de sorties (403) raccordées chacune à un canal (200) et un obturateur (404) mobile en rotation autour d'un axe de révolution (X) du dispositif de vanne (400), les sorties (403) étant réparties circonférentiellement autour de l'axe de révolution (X) du dispositif de vanne (400), et l'obturateur (404) étant configuré pour obstruer un unique canal (200-1, 200-2, 200-3, 2004) dans le premier mode de fonctionnement du dispositif de vanne (400) et pour être disposé entre deux canaux (200-1, 200-4) dans le second mode de fonctionnement du dispositif de manière à n'obstruer aucun des canaux (200-1, 200-2, 200-3, 200-4).
- 9. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant quatre canaux (200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4) de circulation d'air de refroidissement en communication sélective avec le compresseur haute pression (30) par l'intermédiaire du dispositif vanne (400).
- 10. Turbomachine (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle ladite au moins une turbine (50, 60) est une turbine haute pression (50) ou une turbine basse pression (60).
- 11. Procédé de refroidissement d'au moins une turbine (50, 60) dans une turbomachine (100), comprenant une étape de prélèvement par au moins un conduit de prélèvement (500) d'une fraction d'air de refroidissement d'un flux d'air circulant dans un compresseur haute pression (30) de la turbomachine (100), une étape d'acheminement de ladite fraction d'air de refroidissement jusqu'à ladite au moins une turbine (50, 60) via une pluralité de canaux (200) de circulation d'air de refroidissement, lesdits canaux (200) étant raccordés audit au moins un conduit de prélèvement (500) via un dispositif de vanne (400), ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de sélection du mode de fonctionnement du dispositif de vanne (400) en fonction de l'état de refroidissement de ladite au moins une turbine (50, 60), le dispositif de vanne (400) comprenant un premier mode de fonctionnement interdisant la circulation d'air dans un des canaux (200) et autorisant la circulation d'air dans les autres canaux (200), et un second mode de fonctionnement autorisant la circulation d'air dans tous les canaux (200).
- 12. Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre une détection par un dispositif de contrôle (600) d'un éventuel dysfonctionnement du refroidissement de ladite au moins une turbine (50, 60), et, en cas de détection d'un dysfonctionnement, une commande du 5 dispositif de vanne (400) pour qu'il fonctionne dans le premier mode de fonctionnement ou dans le second mode de fonctionnement.
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| FR1857358A FR3084907B1 (fr) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Dispositif et procede de refroidissement d'une turbine dans une turbomachine |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| EP0637683A1 (fr) * | 1993-08-05 | 1995-02-08 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" | Système de ventilation des disques et du stator de turbine d'un turboréacteur |
| EP3181829A1 (fr) * | 2015-12-14 | 2017-06-21 | Rolls-Royce plc | Moteur à turbine à gaz, système de refroidissement de turbine |
| WO2018042116A1 (fr) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | Safran Aircraft Engines | Procede et dispositif de reglage de jeux entre un rotor et un stator concentrique d'une turbomachine d'aeronef |
-
2018
- 2018-08-07 FR FR1857358A patent/FR3084907B1/fr active Active
Patent Citations (3)
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