FR3114122A1 - Turbine de turbomachine - Google Patents

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Abstract

L’invention décrit une turbine de turbomachine, comprenant : - un rotor (1) et un carter (2) montés mobiles en rotation relative ; - un palier (3) de guidage en rotation des pièces (1, 2), comprenant une bague (31) fixée au carter (2) ; - un joint d’étanchéité (4) monté solidaire en rotation du carter (2), - une piste (5) qui porte le joint d’étanchéité (4) et délimite une cavité (7) ; - un injecteur (6) d’huile dans la cavité (7) ;caractérisée en ce que le joint d’étanchéité (4) est en contact avec la piste (5), et la bague (31) s’étend dans la cavité (7) et définit avec la piste (5) un canal de circulation (100) d’huile. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Turbine de turbomachine
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine des turbines de turbomachines. Elle vise en particulier le refroidissement et la lubrification d’éléments d’une turbine basse pression au niveau d’un palier de guidage en rotation et d’un joint d’étanchéité de la turbine.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une turbomachine comprend classiquement, d’amont en aval dans le sens d’écoulement du flux à travers la turbomachine, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine.
La turbine peut comprendre une turbine haute pression, reliée à un compresseur haute pression par un arbre haute pression, et une turbine basse pression, reliée à un compresseur basse pression par un arbre basse pression.
Une turbine basse pression comprend un carter fixe et un rotor solidaire en rotation de l’arbre basse pression de la turbomachine. Le rotor de la turbine basse pression comprend une roue d’aubes de rotor solidaires d’un disque de rotor.
Le rotor de la turbine basse pression est monté sur un tourillon basse pression. Le tourillon basse pression est assemblé sur l’arbre basse pression de la turbomachine, par exemple par le biais de cannelures, afin d’entraîner en rotation l’arbre basse pression.
Un palier de guidage en rotation est classiquement monté entre deux pièces de turbine présentant des vitesses de rotation différentes l’une de l’autre, c’est-à-dire entre deux pièces de turbine présentant une rotation relative l’une par rapport à l’autre lors du fonctionnement de la turbomachine. L’arbre haute pression et l’arbre basse pression, ou encore l’arbre basse pression et le carter fixe de turbine, présentent par exemple une rotation relative l’un par rapport à l’autre.
Le palier de guidage peut assurer un guidage en rotation de deux arbres rotatifs coaxiaux l’un par rapport à l’autre, les deux arbres présentant des vitesses de rotation différentes l’une de l’autre. C’est le cas par exemple lorsque le palier de guidage est disposé entre l’arbre haute pression et l’arbre basse pression de la turbomachine.
En variante, le palier de guidage peut assurer un guidage en rotation d’une pièce mobile en rotation par rapport à une partie fixe. C’est le cas par exemple lorsque le palier de guidage est disposé entre l’arbre basse pression ou le tourillon basse pression, et un carter fixe de la turbine.
Le palier de guidage à roulement comprend un organe de roulement, tel que des billes ou des rouleaux. L’organe de roulement est retenu entre deux bagues formant des pistes de roulement pour l’organe de roulement et enserrant l’organe de roulement.
De l’huile est acheminée vers le palier de guidage par un circuit d’alimentation. L’huile assure la lubrification et le refroidissement de l’organe de roulement du palier de guidage, ainsi que l’amortissement des vibrations engendrées par la rotation des arbres et des roulements. L’huile est ensuite évacuée et récupérée de sorte à être refroidie puis réutilisée, l’alimentation en huile fonctionnant en circuit fermé.
Un joint d’étanchéité, appelé communément joint radial segmenté, peut être disposé à proximité du palier de guidage. Le joint d’étanchéité assure l’étanchéité entre une chambre contenant de l’air, et une chambre contenant de l’huile.
Le joint d’étanchéité est disposé entre les deux pièces de la turbine présentant des vitesses de rotation différentes, au contact de celles-ci, et est fixé à l’une des deux pièces. Le joint d’étanchéité présente donc avec l’autre des deux pièces une vitesse de rotation différente lors du fonctionnement de la turbomachine.
Le joint d’étanchéité frotte donc sur l’autre des deux pièces de turbine, ce qui entraîne son échauffement. Par ailleurs, les deux pièces peuvent également être mobiles en translation longitudinale l’une par rapport à l’autre, ce qui engendre des frottements supplémentaires vis-à-vis du joint d’étanchéité, contribuant à son échauffement.
L’échauffement du joint d’étanchéité entraîne une dégradation des propriétés d’étanchéité du joint dues à la chaleur, voire un endommagement du joint d’étanchéité lui-même. L’étanchéité n’est donc plus assurée par le joint de manière efficace, des fuites pouvant survenir entre la chambre contenant de l’air et la chambre contenant de l’huile. Par ailleurs, le joint doit être changé plus souvent.
Le document FR 2 944 558 A1 décrit une turbine de turbomachine, ainsi qu’illustrée en . Un palier à roulement 3’ comprend un organe de roulement 33’ monté entre une bague interne 32’ et une bague externe 31’. La bague interne 32’ est solidaire d’un tourillon haute pression 1’, et la bague externe 31’ est solidaire d’un tourillon basse pression 2’. Un joint à labyrinthe 4’ monté entre le tourillon haute pression 1’ et le tourillon basse pression 2’ ménage une enceinte de lubrification.
Néanmoins, ce document ne prévoit pas de refroidissement du joint à labyrinthe 4’. Le joint à labyrinthe 4’ est donc soumis à un fort échauffement, ce qui peut provoquer son endommagement et une détérioration de ses propriétés d’étanchéité.
Certains systèmes actuels proposent d’injecter de l’huile entre le joint d’étanchéité et la pièce vis-à-vis de laquelle le joint d’étanchéité est mobile en rotation. L’huile est injectée en un mince film, qui lubrifie le contact entre la pièce et le joint d’étanchéité. Ainsi, les frottements entre la pièce et le joint d’étanchéité sont réduits, donc l’échauffement du joint d’étanchéité est limité. L’huile injectée contribue également au refroidissement du joint d’étanchéité. Néanmoins, ce refroidissement est limité du fait du faible espace disponible pour la circulation d’huile entre la pièce et le joint d’étanchéité. Cela ne suffit donc pas à refroidir de manière satisfaisante le joint d’étanchéité.
Dans certains systèmes existants, l’huile utilisée pour le refroidissement et la lubrification d’éléments de turbine est injectée au travers d’une pièce tournante. L’huile injectée est donc soumise à la force centrifuge du fait de la rotation de la pièce tournante. L’huile est injectée en face de la pièce contre laquelle le joint d’étanchéité frotte, le joint d’étanchéité étant monté à l’opposé de cette pièce par rapport à l’endroit où l’huile est injectée. Une partie de l’huile injectée est alors projetée sur la pièce contre laquelle le joint d’étanchéité frotte, contribuant ainsi au refroidissement de la pièce, donc du joint d’étanchéité disposé de l’autre côté de la pièce.
Néanmoins, du fait de la force centrifuge, l’huile est projetée sur la pièce contre laquelle le joint d’étanchéité frotte avec un comportement non maîtrisé. L’huile est susceptible de ne pas entrer en contact avec la pièce, ou d’entrer seulement partiellement en contact avec la pièce, et le contact n’a pas nécessairement lieu au niveau du joint d’étanchéité. Le refroidissement correspondant de la pièce, donc du joint d’étanchéité, n’est donc pas réalisé de façon efficace. Par ailleurs, l’huile est susceptible de gicler sur le joint d’étanchéité, ce qui dégrade le joint d’étanchéité.
Un but de l’invention est de proposer une turbine de turbomachine comprenant un joint d’étanchéité disposé à proximité d’un palier de guidage en rotation, permettant d’assurer un refroidissement efficace du joint d’étanchéité.
Un autre but de l’invention est de proposer une turbine de turbomachine comprenant un joint d’étanchéité présentant une durée de vie augmentée par rapport à l’art antérieur.
Selon un premier aspect, l’invention concerne une turbine de turbomachine, la turbine s’étendant suivant un axe de rotation longitudinal, la turbine comprenant :
- un rotor et un carter, le rotor étant monté mobile en rotation par rapport au carter autour de l’axe longitudinal ;
- un palier configuré pour guider en rotation le rotor par rapport au carter, le palier comprenant une bague fixée au carter ;
- un joint d’étanchéité monté solidaire en rotation du carter ;
- une piste qui porte le joint d’étanchéité, la piste délimitant au moins partiellement une première cavité, la première cavité comprenant une première ouverture d’alimentation en huile et une deuxième ouverture d’évacuation d’huile, la piste comprenant un plateau annulaire longitudinal comprenant une première face s’étendant du côté de la première cavité et une deuxième face opposée à la première face ;
- un injecteur fixé au carter et comprenant une buse d’injection configurée pour injecter de l’huile à travers la première ouverture de la première cavité ;
caractérisée en ce que le joint d’étanchéité est en contact avec la deuxième face de la piste, en ce que la bague comprend une extrémité annulaire longitudinale s’étendant dans la première cavité, et en ce que l’extrémité annulaire longitudinale de la bague et la première face de la piste sont disposées en regard de sorte à définir ensemble un canal de circulation, de sorte que de l’huile injectée à travers la première ouverture de la première cavité circule dans le canal de circulation vers la deuxième ouverture de la première cavité, assurant ainsi un refroidissement du joint d’étanchéité.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de la turbine décrite ci-dessus sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :
- la turbine est une turbine basse pression, et le rotor comprend un tourillon basse pression adapté pour être monté solidaire en rotation d’un arbre basse pression de la turbomachine ;
- le joint d’étanchéité est un anneau en carbone ;
- le canal de circulation comprend une extrémité d’entrée d’huile et une extrémité de sortie d’huile, l’extrémité de sortie d’huile du canal de circulation débouchant au niveau de la deuxième ouverture de la première cavité ;
- le canal de circulation s’étend sensiblement longitudinalement, l’extrémité annulaire longitudinale de la bague et la première face de la piste s’étendant sensiblement radialement en regard l’une de l’autre ;
- la turbine comprend en outre une deuxième cavité à air, le joint d’étanchéité étant adapté pour assurer une étanchéité entre la première cavité et la deuxième cavité ;
- le palier comprend un organe de roulement, et la bague comprend :
- une partie de maintien montée sur l’organe de roulement de sorte à maintenir l’organe de roulement ; et
- une partie de fixation destinée à être mise en place et fixée sur la deuxième pièce ;
- la partie de maintien de la bague présente une épaisseur supérieure à l’épaisseur de la partie de fixation ;
- l’extrémité annulaire longitudinale, la partie de maintien et la partie de fixation de la bague sont formées d’une seule pièce.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne une turbomachine comprenant une turbine selon le premier aspect.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne un aéronef comprenant une turbomachine selon le deuxième aspect.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d’exemple non limitatif, qui sera illustrée par les figures suivantes :
La , déjà commentée, représente une vue de côté schématique d’une partie d’une turbine connue de l’état de la technique.
La représente une vue de côté schématique d’une partie de turbine selon un mode de réalisation de l’invention.
La représente une vue en perspective schématique d’une bague d’un palier de turbine selon un mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Une turbine de turbomachine est illustrée à titre d’exemple non limitatif en .
La turbine s’étend autour d’un axe de rotation longitudinal X. La turbine comprend :
- un rotor 1 et un carter 2, le rotor 1 étant monté mobile en rotation par rapport au carter 2 autour de l’axe longitudinal X ;
- un palier 3 configuré pour guider en rotation le rotor 1 par rapport au carter 2, le palier 3 comprenant une bague 31 fixée au carter 2 ;
- un joint d’étanchéité 4 monté solidaire en rotation du carter 2 ;
- une piste 5 qui porte le joint d’étanchéité 4, la piste 5 délimitant au moins partiellement une première cavité 7, la première cavité 7 comprenant une première ouverture 71 d’alimentation en huile L et une deuxième ouverture 72 d’évacuation d’huile L, la piste 5 comprenant un plateau annulaire longitudinal 53 comprenant une première face 51 s’étendant du côté de la première cavité 7 et une deuxième face 52 opposée à la première face 51 ;
- un injecteur 6 fixé au carter 2 et comprenant une buse d’injection 61 configurée pour injecter de l’huile L à travers la première ouverture 71 de la première cavité 7.
Le joint d’étanchéité 4 est en contact avec la deuxième face 52 de la piste 5. La piste 5 est solidaire en rotation du rotor 1 et le joint d’étanchéité 4 est solidaire en rotation du carter 2. La bague 31 comprend une extrémité annulaire longitudinale 311 s’étendant dans la première cavité 7. L’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 31 et la première face 51 de la piste 5 sont disposées en regard de sorte à définir ensemble un canal de circulation 100, de sorte que l’huile L injectée à travers la première ouverture 71 de la première cavité 7 circule dans le canal de circulation 100 vers la deuxième ouverture 72 de la première cavité 7, assurant ainsi un refroidissement du joint d’étanchéité 4.
Dans la suite de la demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du gaz à travers la turbomachine. Par ailleurs, on appelle axe longitudinal X, l'axe de symétrie radiale de la turbine. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à l’axe longitudinal X et passant par lui. Un élément longitudinal est un élément qui s’étend principalement dans la direction de l’axe longitudinal X.
Les termes interne et externe, respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X que la partie ou la face externe du même élément.
L’huile L peut être utilisée notamment pour le refroidissement et/ou la lubrification de certains éléments de la turbine.
Le terme de canal de circulation 100 désigne l’espace situé entre l’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 3 et la première face 51 de la piste 5, l’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 3 étant disposée en regard de la première face 51 du plateau annulaire longitudinal 53 de la piste 5.
L’huile L injectée dans la première cavité 7 est guidée le long de la piste 5 par le canal de circulation 100. Ainsi, le canal de circulation 100 achemine l’huile L le long de la première face 51 de la piste 5. L’huile L entre donc en contact avec la première face 51 de la piste 5.
L’huile L refroidit ainsi la première face 51 de la piste 5, donc la deuxième face 52 de la piste 5 opposée à la première face 51 par le biais de la conduction thermique dans la piste 5, donc le joint d’étanchéité 4 qui est au contact de la deuxième face 52. La turbine permet donc d’assurer un refroidissement efficace du joint d’étanchéité 4, par le biais d’un refroidissement efficace de la piste 5.
Le joint d’étanchéité 4 étant efficacement refroidi, il conserve ses propriétés d’étanchéité, et sa dégradation est ralentie. L’étanchéité est donc assurée par le joint 4 de manière efficace, et la durée de vie du joint d’étanchéité 4 est augmentée.
En outre, le joint d’étanchéité 4 est protégé des giclures d’huile L par le canal de circulation 100, qui empêche ces giclures d’atteindre directement le joint d’étanchéité 4. Le joint d’étanchéité 4 ne risque donc pas d’être dégradé par ces giclures d’huile L, ce qui augmente encore sa durée de vie.
L’huile L une fois évacuée hors de la première cavité 7 par la deuxième ouverture 72 peut être utilisée pour la lubrification et/ou le refroidissement d’autres éléments de la turbine.
En fonction de la proximité de l’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 31 avec la première face 51 de la piste 5, donc des dimensions du canal de circulation 100, une quantité plus ou moins importante d’huile L peut circuler dans le canal de circulation 100, donc un refroidissement plus ou moins important du joint d’étanchéité 4 peut être effectué.
Le canal de circulation 100 peut être disposé dans la première cavité 7 de sorte que l’intégralité de l’huile L injectée dans la première cavité 7 circule dans le canal de circulation 100 pour rejoindre la deuxième ouverture 72 d’évacuation d’huile L. Ainsi, l’intégralité de l’huile L injectée longe la première face 51 de la piste 5, donc refroidit la piste 5 et donc le joint d’étanchéité 4, avant d’être évacuée par la deuxième ouverture 72 de la première cavité 7. Le refroidissement résultant du joint d’étanchéité 4 est d’autant plus efficace.
La première cavité 7 peut être délimitée en amont par la piste 5, et en aval par le palier 3 de guidage.
Le rotor 1 de la turbine peut être mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X lors du fonctionnement de la turbomachine, et le carter 2 être fixe dans un repère de la turbomachine. La piste 5 est alors mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X lors du fonctionnement de la turbomachine.
La première ouverture 71 d’alimentation en huile L de la première cavité 7 peut être formée dans la piste 5 mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X. L’huile L injectée dans la première cavité 7 à travers la première ouverture 71 est centrifugée du fait de la rotation de la piste 5 autour de l’axe longitudinal X. Le canal de circulation 100 guide l’huile L et assure un contact prolongé entre l’huile L et la première face 51 de la piste 5. Le canal de circulation 100 permet ainsi de maîtriser le comportement de l’huile L injectée par la première ouverture 71.
Ainsi, l’huile L n’est pas projetée dans la première cavité 7 et sur la première face 51 de la piste 5 avec un comportement non maîtrisé. L’huile L n’est pas non plus susceptible de ressortir de la première cavité 7 sans être entrée en contact avec la piste 5, ou après un contact partiel limité avec la piste 5. Le refroidissement correspondant de la piste 5, donc du joint d’étanchéité 4, est donc réalisé de façon efficace.
Le palier 3 peut comprendre un organe de roulement 33 adapté pour assurer un guidage de la rotation du rotor 1 par rapport au carter 2. Le rotor 1 peut comprendre une partie s’étendant sensiblement longitudinalement au niveau de l’organe de roulement 33 du palier 3. Le rotor 1 peut comprendre un orifice traversant 11 adapté pour autoriser un passage de l’huile L injectée par la buse d’injection 61 vers l’organe de roulement 33. L’orifice traversant 11 peut être formé dans le rotor 1 sensiblement en regard de l’organe de roulement 33. L’orifice traversant 11 du rotor 1 est en communication fluidique avec la buse d’injection 61 de l’injecteur 6 et avec l’organe de roulement 33. Ainsi, l’huile L peut refroidir et lubrifier l’organe de roulement 33 du palier 3. L’orifice traversant 11 peut être obtenu par perçage du rotor 1.
L’huile L injectée assure la lubrification et le refroidissement de l’organe de roulement 33 du palier 3 de guidage. Par ailleurs, l’huile L amortit les vibrations engendrées par la rotation des arbres et de l’organe de roulement 33.
Le rotor 1 peut comprendre en outre un canal traversant 12 adapté pour autoriser un passage de l’huile L injectée par la buse d’injection 61 vers la première ouverture 71 formée dans la piste 5. Ainsi, l’huile L peut refroidir et lubrifier la piste 5, donc le joint d’étanchéité 4. Le canal traversant 12 peut s’étendre sensiblement en amont de l’orifice traversant 11.
Le canal de circulation 100 comprend une extrémité d’entrée d’huile L et une extrémité de sortie d’huile L. L’huile L circule depuis l’entrée vers la sortie du canal de circulation 100.
Le canal de circulation 100 peut s’étendre sensiblement longitudinalement, l’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 31 et la première face 51 de la piste 5 s’étendant sensiblement radialement en regard l’une de l’autre.
L’extrémité d’entrée d’huile L correspond à une extrémité amont du canal de circulation 100, et l’extrémité de sortie d’huile L correspond à une extrémité aval du canal de circulation 100.
L’extrémité de sortie d’huile L du canal de circulation 100 peut déboucher au niveau de la deuxième ouverture 72 d’évacuation d’huile L de la première cavité 7. Ainsi, l’huile L injectée dans la première cavité 7 par la première ouverture 71 circule dans le canal de circulation 100, puis est évacuée hors de la première cavité 7 à travers la deuxième ouverture 72.
La première face 51 du plateau annulaire longitudinal 53 de la piste 5 peut correspondre à une face interne du plateau annulaire longitudinal 53, et la deuxième face 52 correspondre à une face externe du plateau annulaire longitudinal 53.
L’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 31 peut présenter une dimension suivant l’axe longitudinal X correspondant sensiblement à une dimension suivant l’axe longitudinal X du plateau annulaire longitudinal 53 de la piste 5.
Ainsi, le canal de circulation 100 est formé sensiblement sur toute la longueur de la première face 51 de la piste 5. L’intégralité du bord interne du joint d’étanchéité 4 entre donc en contact avec la deuxième face 52 de la piste 5, et est donc refroidi par l’huile L circulant dans le canal de circulation 100. Le refroidissement du joint d’étanchéité 4 en est amélioré.
L’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 3 peut être décalée vers l’aval par au plateau annulaire longitudinal 53 de la piste 5. Ainsi, une extrémité amont de l’extrémité annulaire longitudinale 311 forme avec une extrémité amont du plateau annulaire longitudinal 53 de la piste 5 l’extrémité d’entrée du canal de circulation 100. Une extrémité aval de l’extrémité annulaire longitudinale 311 forme avec une extrémité aval du plateau annulaire longitudinal 53 de la piste 5 l’extrémité de sortie du canal de circulation 100.
La deuxième ouverture 72 d’évacuation d’huile L est adjacente à l’extrémité aval du plateau annulaire longitudinal 53 de la piste 5. La deuxième ouverture 72 peut correspondre à l’extrémité de sortie du canal de circulation 100.
Le plateau annulaire longitudinal 53 peut correspondre à un plateau externe de la piste 5, la piste 5 comprenant en outre un plateau radial 54 et un plateau longitudinal interne 55. Le plateau radial 54 raccorde le plateau annulaire longitudinal 53 et le plateau longitudinal interne 55 de sorte que le plateau annulaire longitudinal 53, le plateau radial 54 et le plateau longitudinal interne 55 forment un ensemble continu délimitant au moins partiellement la première cavité 7.
Le plateau annulaire longitudinal 53, en particulier son extrémité aval, peut délimiter avec le palier 3 de roulement la deuxième ouverture 72 d’évacuation d’huile L de la première cavité 7.
La première ouverture 71 d’alimentation en huile L peut être formée dans une partie de la piste 5 qui est opposée au plateau annulaire longitudinal 53 par rapport au canal de circulation 100, en particulier peut être formée dans le plateau longitudinal interne 55, par exemple par perçage du plateau longitudinal interne 55. Ainsi, la première ouverture 71 est radialement opposée à la deuxième ouverture 72 par rapport à la première cavité 7, et par rapport au canal de circulation 100 d’huile L. Une position radiale du canal de circulation 100 d’huile L est située entre une position radiale du plateau annulaire longitudinal interne 55 et une position radiale de la première face 51 du plateau annulaire longitudinal 53.
Le plateau longitudinal interne 55 peut délimiter avec le rotor 1 une cavité supplémentaire 10. La cavité supplémentaire 10 est située en une position radialement plus interne que la première cavité 7. La cavité supplémentaire 10 est mise en communication fluidique avec la buse d’injection 61 par le biais de l’orifice traversant 12 du rotor 1. La cavité supplémentaire 10 est en outre mise en communication fluidique avec la première cavité 7 par le biais de la première ouverture 71 formée dans le plateau longitudinal interne 55 de la piste 5.
Le joint d’étanchéité 4 peut être un anneau en carbone. L’anneau en carbone présente de bonnes propriétés d’étanchéité mais nécessite un important refroidissement, car des températures élevées peuvent l’endommager et/ou dégrader ses propriétés d’étanchéité.
Le joint d’étanchéité 4 peut être rapporté et fixé sur le carter 2 de la turbine par l’intermédiaire d’un support palier 21. Le joint d’étanchéité 4 est donc une pièce fixe, non rotative, tout comme le support palier 21.
Le joint d’étanchéité 4 peut être situé entre la piste 5 et le support palier 21. Un bord interne du joint d’étanchéité 4 est disposé au contact de la deuxième face 52 de la piste 5, et un bord externe du joint d’étanchéité 4 est rapporté et fixé sur le support palier 21.
La turbine peut comprendre en outre une deuxième cavité 8 à air. La deuxième cavité 8 est une cavité amont contenant de l’air, et la première cavité 7 est une cavité aval contenant de l’huile L de refroidissement et/ou de lubrification. Le joint d’étanchéité 4 est adapté pour assurer une étanchéité entre la première cavité 7 et la deuxième cavité 8. Ainsi, le joint d’étanchéité 4 évite que l’huile L ne fuie depuis la première cavité 7 vers la deuxième cavité 8.
La première cavité 7 et la deuxième cavité 8 peuvent présenter des pressions différentes, pour limiter les fuites d’huile L et ainsi contribuer à l’étanchéité.
Une bague 31 de palier 3 de roulement est illustrée à titre d’exemple non limitatif en . La bague 31 forme une première piste de roulement pour l’organe de roulement 33 du palier 3. L’organe de roulement 33 du palier 3 peut comprendre des billes ou des rouleaux.
Le rotor 1 peut former une deuxième piste de roulement pour l’organe de roulement 33. L’organe de roulement 33 est retenu entre la bague 31 et une partie sensiblement longitudinale de rotor 1. La bague 31 et la partie de rotor 1 enserrent l’organe de roulement 33. La bague 31 peut être située en une position plus externe que l’organe de roulement 33 du palier 3, et la partie sensiblement longitudinale de rotor 1 peut être situé en une position plus interne que l’organe de roulement 33 du palier 3.
La bague 31 peut comprendre une partie de maintien 312 et une partie de fixation 313. La partie de maintien 312 est montée sur l’organe de roulement 33 de sorte à maintenir l’organe de roulement 33. La partie de fixation 313 est destinée à être mise en place et fixée sur le carter 2.
La partie de maintien 312 peut être située en regard de l’organe de roulement 33, au niveau de l’organe de roulement 33.
L’extrémité annulaire longitudinale 311 de la bague 31 est située en amont de la partie de maintien 312, et la partie de maintien 312 est située en amont de la partie de fixation 313.
La partie de maintien 312 et la partie de fixation 313 peuvent être des parties annulaires longitudinales s’étendant dans le prolongement de l’extrémité annulaire longitudinale 311, de sorte que la bague 31 est une bague 31 sensiblement annulaire longitudinale.
L’extrémité annulaire longitudinale 311, la partie de maintien 312 et la partie de fixation 313 de la bague 31 peuvent être formées d’une seule pièce.
L’extrémité annulaire longitudinale 311 peut présenter une épaisseur inférieure à l’épaisseur de la partie de maintien 312 et/ou à l’épaisseur de la partie de fixation 313.
La partie de fixation 313 peut comprendre une bride radiale de fixation 317. La bride radiale de fixation 317 peut former une extrémité aval de la partie de fixation 313 et s’étendre sensiblement dans la direction radiale. La partie de fixation 313 est rapportée et fixée sur le carter 2 de turbine au niveau de la bride radiale de fixation 317, par exemple par l’intermédiaire d’une liaison boulonnée 318.
Le support palier 21 peut être rapporté et fixé sur la bride radiale de fixation 317 de la bague 31, en particulier au niveau de la liaison boulonnée 318. Le support palier 21, la bride radiale de fixation 317 de la bague 3 et le carter 2 de turbine peuvent alors comprendre des perçages positionnés en regard les uns des autres, un boulon étant introduit longitudinalement dans ces perçages de sorte à maintenir et fixer les pièces 2, 21, 317.
La partie de maintien 312 de la bague 31 peut présenter une épaisseur supérieure à l’épaisseur de la partie de fixation 313. La partie de maintien 312 peut ainsi être plus rigide que la partie de fixation 313. La partie de maintien 312 peut être une partie sensiblement rigide, et la partie de fixation 313 être une partie sensiblement élastiquement déformable. Une partie de maintien 312 épaisse permet un maintien efficace de l’organe de roulement 33 du palier 31. Une partie de fixation 313 moins épaisse que la partie de maintien 312, voire élastiquement déformable, autorise les déformations de la bague 31 nécessaires à la reprise des charges radiales.
La bague 31 peut comprendre au moins une lumière 315 traversante adaptée pour autoriser un passage de l’huile L à travers la bague 31. L’au moins une lumière 315 traversante peut être une lumière 315 oblongue longitudinale. La bague 31 peut comprendre une pluralité de lumières 315 traversantes, réparties circonférentiellement, ainsi qu’illustré à titre d’exemple non limitatif en .
En particulier, la partie de fixation 313 de la bague 31 peut comprendre une lumière 315 traversante. La lumière 315 traversante est donc située en aval de l’organe de roulement 33 du palier 3. La lumière 315 traversante diminue la rigidité de la partie de fixation 313 de la bague 31 par rapport à la rigidité de la partie de maintien 312.
La turbine peut comprendre en outre une troisième cavité 9 en communication fluidique avec la première cavité 7. La troisième cavité 9 peut être située en aval de la première cavité 7 et de la deuxième cavité 8. La lumière 315 traversante de la partie de fixation 313 de la bague 31 est en communication fluidique avec la buse d’injection 61 et avec la troisième cavité 9.
La turbine peut comprendre un circuit de refroidissement et/ou de lubrification comportant un réservoir d’huile L de refroidissement et/ou de lubrification. Le réservoir d’huile L peut comprendre des moyens de refroidissement et/ou des moyens de filtrage de l’huile L contenue dans le réservoir. La troisième cavité 9 peut être en communication fluidique avec le réservoir d’huile L.
L’injecteur 6 est adapté pour prélever de l’huile L présente dans le réservoir d’huile L de refroidissement et/ou de lubrification. L’injecteur 6 peut être un gicleur, comprenant une buse d’injection 61 configurée pour injecter l’huile L prélevée par l’injecteur 6. L’injecteur 6 peut être fixé au carter 2 et être disposé, le cas échéant ainsi que la buse d’injection, en aval du palier 3 par rapport au sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine.
Une première partie de l’huile L injectée au niveau de la buse d’injection 61 peut passer à travers l’orifice traversant 11 du rotor 1 pour assurer la lubrification et le refroidissement de l’organe de roulement 33 du palier 3 de guidage.
La première partie de l’huile L est ensuite évacuée soit en amont de l’organe de roulement 33 dans la première cavité 7, soit en aval de l’organe de roulement 33 à travers les lumières 315 de la partie de fixation 313 de la bague 31 de maintien, de sorte à déboucher dans la troisième cavité 9 de la turbine.
Une deuxième partie de l’huile L injectée au niveau de la buse d’injection 61 peut passer au travers de la première ouverture 71 de sorte à être injectée dans la première cavité 7. En particulier, la deuxième partie de l’huile L peut passer au travers du canal traversant 12 formé dans le rotor 1, de sorte à être reçue dans la cavité supplémentaire 10, puis passer au travers de la première ouverture 71 formée dans la piste 5, en particulier dans le plateau longitudinal interne 55 de la piste 5.
La deuxième partie de l’huile L passe ensuite dans le canal de circulation 100 afin d’assurer le refroidissement de la piste 5, donc du joint d’étanchéité 4, puis est évacuée dans la troisième cavité 9 à travers la deuxième ouverture 72.
La première partie de l’huile L et la deuxième partie de l’huile L peuvent se rejoindre dans la troisième cavité 9 de turbine. L’huile L peut alors être utilisée pour lubrifier et/ou refroidir un ou plusieurs éléments supplémentaires de la turbine.
L’huile L est ensuite récupérée dans le réservoir d’huile L, où elle est refroidie et/ou filtrée par les moyens de refroidissement et/ou les moyens de filtrage.
L’huile L une fois refroidie et/ou filtrée peut être de nouveau prélevée par l’injecteur 6 et injectée via la buse d’injection 61, de sorte que le circuit de refroidissement et/ou de lubrification de la turbine fonctionne en circuit fermé, la quantité d’huile L étant sensiblement fixe.
Dans un premier exemple de réalisation, la turbine est une turbine basse pression. Le rotor 1 de la turbine basse pression comprend un tourillon basse pression adapté pour être monté solidaire en rotation de l’arbre basse pression de la turbomachine autour de l’axe longitudinal X. Un disque de rotor de turbine basse pression peut être rapporté et fixé sur le tourillon basse pression.
La piste 5 est rapportée et fixée sur le tourillon basse pression du rotor 1. La bague 31 de palier 3 et le joint d’étanchéité 4 sont rapportés et fixés sur le carter fixe 2 de turbine. Le palier 3 est positionné entre le tourillon basse pression du rotor 1 et le carter fixe 2 de turbine.
Le joint d’étanchéité 4 est solidaire du carter fixe 2 de turbine, et est disposé au contact de la deuxième face 52 de la piste 5 qui est solidaire en rotation autour de l’axe longitudinal X du tourillon basse pression du rotor 1, donc de l’arbre basse pression de la turbomachine.
L’huile L est injectée à travers le tourillon basse pression du rotor 1 dans la première cavité 7 délimitée partiellement par la piste 5 à travers la première ouverture 71.
Dans un deuxième exemple de réalisation, la turbine est une turbine haute pression.
Le rotor 1 de turbine est solidaire en rotation d’un arbre haute pression, et Le rotor 1 peut comprendre un tourillon haute pression.
Le joint d’étanchéité 4 et la bague 31 sont fixés au carter 2. Le joint d’étanchéité 4 est en contact avec une piste 5 solidaire en rotation de l’arbre haute pression. L’huile L est injectée dans la première cavité 7 délimitée partiellement par la piste 5 à travers la première ouverture 71.
La solution décrite ci-dessus n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits, et peut être utilisée dans d’autres emplacements de la turbomachine comprenant un rotor 1 et un carter 2, le rotor 1 étant monté mobile en rotation par rapport au carter 2 autour de l’axe longitudinal X.

Claims (10)

  1. Turbine de turbomachine, la turbine s’étendant autour d’un axe de rotation longitudinal (X), la turbine comprenant :
    - un rotor (1) et un carter (2), le rotor (1) étant monté mobile en rotation par rapport au carter (2) autour de l’axe longitudinal (X) ;
    - un palier (3) configuré pour guider en rotation le rotor (1) par rapport au carter (2), le palier (3) comprenant une bague (31) fixée au carter (2) ;
    - un joint d’étanchéité (4) monté solidaire en rotation du carter (2) ;
    - une piste (5) qui porte le joint d’étanchéité (4), la piste (5) étant solidaire en rotation du rotor (1), la piste (5) délimitant au moins partiellement une première cavité (7), la première cavité (7) comprenant une première ouverture (71) d’alimentation en huile (L) et une deuxième ouverture (72) d’évacuation d’huile (L), la piste (5) comprenant un plateau annulaire longitudinal (53) comprenant une première face (51) s’étendant du côté de la première cavité (7) et une deuxième face (52) opposée à la première face (51) ;
    - un injecteur (6) fixé au carter (2) et comprenant une buse d’injection configurée pour injecter de l’huile (L) à travers la première ouverture (71) de la première cavité (7) ;
    caractérisée en ce que le joint d’étanchéité (4) est en contact avec la deuxième face (52) de la piste (5), en ce que la bague (31) comprend une extrémité annulaire longitudinale (311) s’étendant dans la première cavité (7), et en ce que l’extrémité annulaire longitudinale (311) de la bague (31) et la première face (51) de la piste (5) sont disposées en regard de sorte à définir ensemble un canal de circulation (100), de sorte que de l’huile (L) injectée à travers la première ouverture (71) de la première cavité (7) circule dans le canal de circulation (100) vers la deuxième ouverture (72) de la première cavité (7), assurant ainsi un refroidissement du joint d’étanchéité (4).
  2. Turbine de turbomachine selon la revendication 1, dans laquelle la turbine est une turbine basse pression, et le rotor (1) comprend un tourillon basse pression adapté pour être monté solidaire en rotation d’un arbre basse pression de la turbomachine.
  3. Turbine de turbomachine selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le joint d’étanchéité (4) est un anneau en carbone.
  4. Turbine de turbomachine selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le canal de circulation (100) comprend une extrémité d’entrée d’huile et une extrémité de sortie d’huile, et dans laquelle l’extrémité de sortie d’huile du canal de circulation (100) débouche au niveau de la deuxième ouverture (72) de la première cavité (7).
  5. Turbine de turbomachine selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le canal de circulation (100) s’étend sensiblement longitudinalement, l’extrémité annulaire longitudinale (311) de la bague (31) et la première face (51) de la piste (5) s’étendant sensiblement radialement en regard l’une de l’autre.
  6. Turbine de turbomachine selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une deuxième cavité (8) à air, dans laquelle le joint d’étanchéité (4) est adapté pour assurer une étanchéité entre la première cavité (7) et la deuxième cavité (8).
  7. Turbine de turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le palier (3) comprend un organe de roulement (33), et dans laquelle la bague (31) comprend :
    - une partie de maintien (312) montée sur l’organe de roulement (33) de sorte à maintenir l’organe de roulement (33) ; et
    - une partie de fixation (313) destinée à être mise en place et fixée sur le carter (2).
  8. Turbine de turbomachine selon la revendication 7, dans laquelle la partie de maintien (312) de la bague (31) présente une épaisseur supérieure à l’épaisseur de la partie de fixation (313).
  9. Turbine de turbomachine selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans laquelle l’extrémité annulaire longitudinale (311), la partie de maintien (312) et la partie de fixation (313) de la bague (31) sont formées d’une seule pièce.
  10. Turbomachine comprenant une turbine selon l’une des revendications 1 à 9.
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